ES1257514U - Colector solar con auto disipacion de calor - Google Patents

Abstract

Colector solar con auto disipación de calor que, comprendiendo un absorbedor (2) térmico situado entre un acristalamiento (3) y una placa de aislamiento (4) térmico fijados a un marco (5) perimetral de modo que definen la parte anterior y posterior de una cámara en que queda alojado dicho absorbedor (2) junto a un circuito hidráulico primario, con un conducto de fluido superior (6) de salida y un conducto de fluido inferior (7) de entrada, está caracterizado porque comprende, entre el acristalamiento (3) anterior y la cara superior del absorbedor (2) por un lado, y entre la cara inferior del absorbedor (2) y la placa de aislamiento (4) posterior por el otro, respectivos espacios intermedios, que constituyen sendos conductos (8, 8'), aptos para el paso de aire por efecto chimenea entre las aberturas inferior (9) de entrada y superior (10) de salida de aire previstas al efecto en la cámara; y porque, al menos la abertura superior (10) de salida de aire, comprende una compuerta termostática principal (11) asociada a un mecanismo (12) de dilatación que la abre o la cierra de manera autónoma en base a la temperatura que alcanza el fluido del circuito, según se haya preestablecido en un termostato (13) asociado a él.

Description

DESCRIPCIÓN

COLECTOR SOLAR CON AUTO DISIPACIÓN DE CALOR

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un colector solar con auto disipación de calor, aportando, a la función a que se destina, ventajas y características, que se describen en detalle más adelante, las cuales suponen una mejora del estado actual de la técnica.

El objeto de la presente invención recae en un dispositivo colector o panel captador solar térmico del tipo que aprovecha la energía solar para la obtención de calor, aplicable normalmente para calentar el agua de una instalación de agua sanitaria o de calefacción, que se distingue por el hecho de comprender, integrado en el mismo, unos medios de disipación de calor excesivo que se activa de modo autónomo, sin necesidad de conexión eléctrica ni acciona humana, mediante enfriamiento por aire circulando en el interior de la cámara del mismo generado por efecto chimenea gracias a una compuerta termostática que actúa por dilatación.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de las energías renovables, centrándose particularmente en el ámbito de la energía solar, y más concretamente a la industria dedicada a la fabricación de captadores o colectores solares térmicos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los absorbedores de los captadores o colectores solares (piezas pintadas en negro mate que se incorporan alojados dentro de una cámara acristalada y con aislamiento térmico que retarda la transmisión de calor hacia el exterior), absorben calor cuando tienen una temperatura baja pero emiten calor cuando tienen una temperatura alta y, si ésta supera cierto límite, se generan una serie de problemas (calcificación) que limitan o impiden su correcto funcionamiento. Por lo tanto es interesante evitar que dichos absorbedores solares superen cierta temperatura.

Debido a ello, muchas instalaciones, tanto en sus circuitos hidráulicos primarios como secundarios, sufren graves daños hasta su total destrucción debido a corrosiones e incrustaciones calcáreas en tuberías, intercambiadores de calor y termo-acumuladores; cavitación de electro bombas; destrucción de electro válvulas; fatiga térmica de los materiales y degradación de la superficies selectivas de los colectores solares y del agente anticongelante.

Todo ello es a causa de alcanzar muy elevadas temperaturas ya que la cantidad de precipitados es función de la temperatura; aproximadamente a razón de doble cantidad por cada 10 °C.

Téngase presente que un colector solar tipo plano estándar, sin utilizar la energía generada (o en vacío), alcanza temperaturas de equilibrio de unos 200 °C, (temperatura de estancamiento).

Para evitar la formación de vapor en el circuito secundario, las normas de seguridad recomiendan no superar la temperatura de 105 °C en los generadores de calor de uso doméstico y comercial.

Hasta hoy son muchas y graves las destrucciones de las instalaciones por carecer de algún dispositivo de disipación de calor, por fallo de éste o por eventuales cortes del suministro eléctrico, cuando el disipador dependa de este suministro.

Naturalmente estos problemas adquieren importancia máxima durante los meses de mayor insolación (de junio a septiembre en nuestra latitud geográfica). Además coincide con escasa o nula demanda de energía calorífica para producir agua caliente sanitaria, calefacción, climatización de piscinas, etc.

En casas unifamiliares es frecuente la producción de agua caliente mediante equipos compactos, (uno o dos colectores solares calientan el agua de la red contenida en un acumulador formando un equipo compacto). Lamentablemente, dentro del período de garantía, abundan los casos de alcanzar niveles de sobrecalentamiento con la consiguiente destrucción por incrustaciones y corrosiones de las paredes interiores de los materiales, en especial las de los termo acumuladores.

Las empresas distribuidoras de estos equipos alegan que sus propietarios no suelen realizar el mantenimiento de conservación de los equipos, en especial la sustitución periódica de los ánodos víctima (barras de magnesio).

Durante los meses de sobrecalentamiento se intenta dejar fuera de servicio esos equipos, tapándolos con mantas o con plásticos opacos que pronto los destroza el viento.

Otra práctica consiste en aplicar una capa de lechada de calcio sobre las superficies captadoras de energía solar en los meses de junio a septiembre y retirarla transcurrido ese tiempo. Es una solución peligrosa por los riesgos propios de trabajos en altura, además de tener que renunciar durante 4 meses/año al agua caliente sanitaria y no sanitaria, tales como: para lavavajillas, lavadoras, limpieza de cuartos de baño, de suelos, etc.

Actualmente se encuentran en el mercado principalmente dos clases de sistemas de disipación del calor remanente a partir de 100 °C basados en: disipación dinámica y disipación estática.

- La disipación dinámica: Consiste en contar con la presión disponible de la electro bomba de la propia instalación, de un aerotermo, de una válvula termostática y de un cuadro eléctrico de maniobra. A la vista de sus componentes, todos y cada uno de ellos necesariamente deben ser alimentados por corriente eléctrica.

Funcionamiento:

La centralita electrónica detecta que el fluido de la instalación alcanza una temperatura pre ajustada (unos 90 °C), da tensión al aerotermo y conecta la válvula de tres vías desviando el caudal del fluido hacia el aerotermo. Aquí el electro ventilador enfría el fluido mediante su intercambiador de calor fluido/aire-exterior.

Ventajas:

El coste de inversión es relativamente económico.

Inconvenientes:

La relativa complejidad del sistema.

La dependencia del suministro eléctrico.

Cuatro nuevos componentes susceptibles de averías. A los gastos de mantenimiento se debe sumar el de estos cuatro elementos.

Precisan consumo eléctrico para su funcionamiento.

Consumo de energía en electricidad en bomba y aerotermo.

Muy ruidoso.

Sistema vinculado hidráulicamente a la instalación. Puede interferir en el circuito primario.

- La disipación estática: Se compone de una válvula termostática de 3 vías, de un intercambiador de calor fluido/aire-exterior y de tubos para la conexión de estos componentes con la instalación.

Funcionamiento:

En condiciones normales de funcionamiento el flujo del fluido discurre por las vías 1 y 3 de la válvula. Cuando el fluido alcanza la temperatura pre ajustada, (unos 90 °C), el termostato de la válvula actúa abriendo la 3a vía que ahora desvía el flujo al intercambiador de calor. El fluido enfriado retorna por gravedad (termosifón) al campo de colectores donde se calienta en éstos y de nuevo se repite el ciclo. Así el exceso de energía generada en los colectores es expulsado al aire ambiente exterior evitando el sobrecalentamiento. La válvula termostática integra un termostato mecánico. No eléctrico. El intercambiador de calor es de tubos de cobre y aletas de aluminio. Sin ventilador, el aire circula por convección natural. El fluido circula por gravedad (termosifón).

Ventajas:

Sin elementos eléctricos.

En vacaciones, por ejemplo, toda clase de edificios, colegios, viviendas, etc. pueden ser desocupados sin necesidad de mantener sus instalaciones eléctricas con tensión.

Sin gastos extras.

Inconvenientes:

Interpretación de esquemas de principio.

Instalación de tubos y accesorios.

Construcción de soporte metálico especial para cada disipador. Gastos de ejecución. Ocasionalmente puede resultar anti estético. Disipación vinculada hidráulicamente a la instalación. Posibilidad de interferir en el circuito primario.

La presente invención tiene como finalidad proporcionar una solución definitiva a los anteriores inconvenientes mediante el desarrollo de un mejorado colector solar dotado de un sistema de disipación de calor que no dependa ni de la acción humana ni de un suministro eléctrico para su funcionamiento.

Por otra parte, y como referencia al estado actual de la técnica, cabe señalar que, al menos por parte del solicitante, se desconoce la existencia de ningún otro colector solar que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas iguales o semejantes a las que presenta el que aquí se reivindica.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El colector solar con auto disipación de calor que la invención propone se configura como la solución idónea al objetivo anteriormente señalado, estando los detalles caracterizadores que lo hacen posible y que lo distinguen convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente descripción.

Concretamente, lo que la invención propone, como se ha apuntado anteriormente, es un dispositivo colector solar del tipo que se utiliza para la obtención de energía térmica mediante circulación de fluido en un hidráulico aplicable, normalmente, para obtención de agua caliente en una instalación de agua sanitaria, que se distingue por el hecho de comprender, integrado en el mismo, unos medios de disipación de calor excesivo del absorbedor que se activa de modo autónomo, sin necesidad de conexión eléctrica ni acciona humana, mediante enfriamiento por aire circulando en el interior de la cámara del mismo por efecto chimenea gracias a una compuerta termostática que actúa por dilatación.

Más concretamente, el colector solar de la invención, comprende, de manera conocida, un absorbedor, consistente en una plancha metálica negra, que va situado entre un acristalamiento y una placa de aislamiento térmico fijados a un marco perimetral definiendo, respectivamente, la parte anterior y posterior de una cámara en que queda alojado el absorbedor y por la que atraviesan, al menos, un conducto superior y uno inferior de un circuito cerrado de fluido, de manera que éste se calienta y circula en función de la temperatura que adquiere el absorbedor cuando recibe irradiación solar.

Y, a partir de dicha configuración ya conocida, el colector de la invención se distingue por el hecho de que en dicha cámara se prevé la existencia de sendos espacios intermedios, entre el acristalamiento anterior y la cara superior del absorbedor y entre la cara inferior de éste y la placa aislante posterior, que constituyen dos conductos aptos para el paso de aire por efecto chimenea entre sendas aberturas practicadas, respectivamente, en la parte inferior y superior de la cámara, presentando, al menos la abertura superior de salida de aire, con una compuerta termostática asociada a un mecanismo que la abre o la cierra de manera autónoma en base a la temperatura preestablecida para el dispositivo, en concreto temperatura donde el calor generado es útil y fuera de niveles peligrosos de sobrecalentamiento, de tal modo que, al alcanzar el absorbedor dicha temperatura, se provoca que el aire circule dentro de la cámara, es decir por encima y por debajo del absorbedor, entrando por la parte inferior y saliendo por la compuerta superior por el efecto chimenea (el aire caliente sube) refrigerándola.

Además, opcionalmente, en la abertura de entrada de la parte inferior de la cámara, ésta también puede disponer de una compuerta y un mecanismo similar secundario.

Opcionalmente, dicha abertura inferior dispone de un dispositivo separador de gotas formado por una o dos piezas con orificios que comunican los conductos en el exterior, para evitar la entrada de agua o humedad, por salpicaduras de agua de lluvia, riego, etc., junto con el aire en el interior de la cámara.

Así, por ejemplo, con un captador que esté provisto de un absorbedor de 2,33m2, éste capta la energía solar incidente sobre su cara anterior en proporción a su superficie.

Y, en condiciones normales de funcionamiento, la superficie anterior del absorbedor capta la energía solar por efecto invernadero y por el alto coeficiente de absorción del color negro mate con coeficiente de absorción de a = 0,95 y como emisor con coeficiente de emisividad también de £ = 0,95. En cambio, con temperaturas de 90°C abre la compuerta termostática de la abertura de salida de aire superior y se origina el efecto tiro de chimenea, con lo que el absorbedor pasa a emitir calor a la corriente de aire, desde ambas superficies calientes, anterior y posterior, con un total de 4,66 m2.

En la parte superior de este colector los dos conductos que definen los espacios intermedios anterior y posterior al absorbedor se controlan por una compuerta, cerrada en condiciones normales, y que solamente se abrirá por medio de su termostato a dilatación.

Ambos conductos constituyen una chimenea, puesto que, aunque la entrada inferior permanezca abierta, no se manifiesta entrada de aire mientras la salida superior se mantenga cerrada. Para que se produzca el efecto de chimenea, es necesario que no exista ningún cierre en toda su longitud y su caudal de aire depende de dos constantes: de la sección y de la altura de la chimenea y de una variable: del salto térmico entre la temperatura media del absorbedor y la temperatura media del aire de la chimenea.

Tanto si el colector cuenta con una sola compuerta en la abertura de salida superior o con dos, una en la parte superior y otra en la parte inferior, dicha compuertas termostáticas, preferentemente, están controladas por termostatos a dilatación en función de la temperatura del fluido térmico del circuito primario de la instalación.

Para ello, el vástago del termostato avanza proporcionalmente acorde con la temperatura del fluido empujando la compuerta para abrirla y originar la circulación ascendente del aire caliente. Por contra si disminuye la temperatura, el vástago se retira y da lugar a que un resorte antagónico cierre progresivamente la compuerta.

Refrigerar con aire ofrece una regulación de su caudal automáticamente ajustado a las necesidades de cada momento. Ello es debido a la proporcionalidad de la carrera del vástago, las posiciones intermedias de la compuerta entre cerrada y abierta y las necesidades momentáneas de disipación de calor.

En efecto, la presión disponible para el tiro de la chimenea depende del salto térmico entre la temperatura media del aire de la chimenea y la del aire exterior; así, para un bajo salto térmico se dispondrá de baja presión disponible. Si el salto térmico aumenta también se incrementará la presión disponible y por ende el caudal de aire caliente.

Ventajosamente, el colector solar de la invención es apto para su uso en combinación con colectores solares convencionales y poder proporcionar disipación de calor en el circuito de fluido de los mismos.

Si se conecta un colector solar convencional con un colector solar con sistema de auto disipación de calor, según la invención, al alcanzar ambos la temperatura de 90 °C, la compuerta termostática del colector de la invención se abrirá y se producirá el enfriamiento del mismo y, al mismo tiempo obtendremos el fluido de dicho colector a menor temperatura respecto al fluido del colector convencional y se manifestará una corriente hasta tener la misma temperatura en ambos colectores. Esta característica permite proyectar instalaciones de campos mixtos compuestos de colectores convencionales y colectores con auto disipación de calor que, en determinadas zonas climáticas o en procesos industriales, permitirán elevar el límite máximo de temperatura.

Esta distribución redunda en un menor coste de inversión. Así, en una instalación compuesta por una batería de colectores solares, se pueden sustituir el 100 % de los mismos por colectores solares como el de la invención, es decir dotados de auto disipación de calor; o bien formarse por un 50 % de colectores convencionales y un 50 % de colectores solares, según la invención, con auto disipación de calor, en cuyo caso se instalarán alternados de modo que cada uno de ellos proporciona refrigeración a un colector convencional contiguo, o bien formase por un 67% de colectores convencionales y un 33% de colectores solares, según la invención, con auto disipación de calor, en este caso instalados de modo que cada colector con sistema auto disipador se instala entre dos colectores convencionales a un lado y otro del mismo.

Con todo ello, las principales ventajas que proporciona el colector solar de la invención son las siguientes:

- Protección de las instalaciones de energía solar térmica contra los efectos del sobrecalentamiento, tales como: incrustaciones, corrosiones, cavitación de electrobombas, fatiga térmica de los materiales, degradación de las superficies selectivas y de los fluidos calor-portantes. - Sin elementos eléctricos.

- La disipación por tiro de aire no precisa mantenimiento.

- Funcionamiento autonomo proporcional, sin automatismos.

- Sin aparatos voluminosos: aerotermos e intercambiadores de calor.

- Funcionamiento absolutamente silencioso.

- Sin afectación estética por integrar la disipación en su interior.

- Sin posibles errores de interpretación de esquemas de montaje.

- Sin vínculos hidráulicos es imposible interferir en las instalaciones.

- Sin gastos extras.

- Sin mano de obra extra.

- No precisa suministros ajenos para la disipación, tales como: tubos, válvulas automáticas o manuales, soldaduras, aislamientos térmicos, soportes especiales y demás accesorios. El montaje se limita a acoplar como se hace habitualmente sus partes entre sí, por ejemplo, mediante manguitos de compresión, uniones de rosca, soldadura, etc.

- Admite el montaje mixto con colectores solares estándar consiguiendo un precio global del conjunto muy competitivo.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos en el que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura número 1.- Muestra una vista en perspectiva y en despiece de los tres elementos básicos que comprende un colector solar de la invención;

la figura número 2.- Muestra una vista esquemática en sección longitudinal de un ejemplo del colector solar con auto disipación de calor objeto de la invención incluyendo los elementos mostrados en la figura anterior una vez ensamblados, apreciándose la configuración general del conjunto;

la figura número 3.- Muestra una vista en alzado posterior del colector solar de la invención;

la figura número 4-A.- Muestra una vista en sección del extremo superior del colector de la invención; y la figura número 4-B.- Muestra una vista ampliada del detalle A señalado en la figura 4-A, donde se aprecia el mecanismo de apertura y cierre de la compuerta principal superior del sistema de disipación;

la figura número 5-A.- Muestra una vista en sección del extremo inferior de la caldera; y la figura 5-B.- Muestra una vista ampliada del detalle B señalado en dicha figura 5-A, donde se aprecia la entrada de aire exterior del sistema de disipación;

la figura número 6.- Muestra una vista esquemática en alzado de un ejemplo de instalación de caldera con el colector solar objeto de la invención, apreciándose las partes y elementos que comprende y la disposición de las mismas;

las figuras número 7, 8 y 9.- Muestran respectivas representaciones esquemáticas de una batería de colectores solares de la invención donde estos son en su totalidad colectores solar es con auto disipación de calor según la invención (figura 7), en un 50% colectores solares con auto disipación de calor, según la invención combinados con colectores convencionales (figura 8), o en un 33% colectores solares con auto disipación de calor, según la invención, combinados con colectores convencionales (figura 9); y

y la figura número 10.- Muestra de nuevo una vista esquemática en sección longitudinal de otro ejemplo del colector solar con auto disipación de calor según la invención, en este caso dotado de compuerta termostática secundaria en la entrada de aire de la parte inferior de la cámara.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas sendos ejemplos de realización no limitativos del colector solar con auto disipación de calor de la invención, el cual comprende lo que se describe en detalle a continuación.

Así, tal como se observa en dichas figuras, el colector (1) solar de la invención, consiste en un panel que comprende, esencialmente, un absorbedor (2) térmico situado entre un acristalamiento (3) y una placa de aislamiento (4) térmico fijados a un marco (5) perimetral de modo que definen la parte anterior y posterior de una cámara en la que queda alojado dicho absorbedor (2) junto a un circuito hidráulico primario, con un conducto de fluido superior (6) de salida y un conducto de fluido inferior (7) de entrada que lo conectan con la instalación, que se calienta y circula en función de la temperatura que adquiere en el absorbedor (2) cuando recibe irradiación solar, existiendo, entre el acristalamiento (3) anterior y la cara superior del absorbedor (2) por un lado, y entre la cara inferior del absorbedor (2) y la placa de aislamiento (4) posterior por el otro, respectivos espacios intermedios, que constituyen sendos conductos (8, 8’), aptos para el paso de aire por efecto chimenea entre las aberturas inferior (9) de entrada y superior (10) de salida de aire previstas al efecto en la cámara, contando, al menos la abertura superior (10) de salida de aire, con una compuerta termostática principal (11) asociada a un mecanismo (12) de dilatación que la abre o la cierra de manera autónoma en base a la temperatura que alcanza el fluido del circuito, según se haya preestablecido en un termostato (13) asociado a él, de tal modo que, al alcanzar dicha temperatura, por ejemplo 90° C, la compuerta (11) se abre y se provoca que el aire circule dentro de la cámara, por los conductos (8, 8’) existentes por encima y por debajo del absorbedor (2), entrando por la abertura inferior (9) y saliendo por la abertura superior (10) con la compuerta (11) por el efecto chimenea (el aire caliente sube) provocando la disipación del calor.

Opcionalmente, como se observa en el ejemplo de la figura 10, la abertura inferior (9) de entrada de aire puede comprender también otra compuerta, en este caso una compuerta secundaria (11’) automática como la anterior accionada por otro mecanismo (12’) con termostato tarado a menor temperatura que el de la abertura superior.

Atendiendo a la figura 1 se observan, representados sin montar, los elementos básicos del colector (1), es decir, el acristalamiento (3), el absorbedor (2) y el aislamiento térmico (4).

Preferentemente, el acristalamiento (3) es un cristal templado de bajo contenido de hierro, para obtener la máxima transparencia de la luz solar, con un espesor de 3mm, opaco a la radiación infrarroja para conseguir un alto efecto invernadero.

Preferentemente, el absorbedor (2) está fabricado en tubos de cobre por cuyo interior circula el fluido térmico.

La generatriz de estos tubos entran en contacto perfecto con una chapa metálica pulimentada de aluminio o cobre, la cual es sometida a un proceso químico y se obtiene una "superficie selectiva” de alto rendimiento.

Las propiedades del absorbedor (2) se obtienen por combinación de los distintos coeficientes ópticos de emitancia y absorbancia de la superficie brillante y del color negro mate, respectivamente del mismo.

En una realización preferida, el absorbedor (2) comprende una plancha conductora metálica recubierta por su cara contigua al acristalamiento (3) con un film de electro- deposición de Cr o de Ti de color negro y recubierta por su cara contraria con una capa de pintura negra mate.

Por su parte, el aislamiento (4) es un aislamiento térmico de alta calidad (coeficiente de conductibilidad lambda aprox. = 0,05 W/(m*K) de suficiente espesor (unos 30 mm) para que las pérdidas de calor resulten prácticamente insignificantes.

Cabe señalar que, si bien en el ejemplo mostrado en las figuras la compuerta (11) que cierra la abertura superior (10) de salida de aire caliente queda situada en la parte posterior de la cámara que constituye el colector (1), opcionalmente dicha compuerta (11) y abertura superior (10) pueden estar ubicads en la parte superior del marco (5).

Y la abertura inferior (9) de entrada inferior permanece permanentemente abierta al no disponer de compuerta, si bien, opcionalmente, puede convenir la existencia de otra compuerta secundaria (11’) accionada por termostato tarado a menor temperatura de la compuerta (11) principal.

Se puede calcular la sección luz del conducto doble (8,8’) de paso de aire, que para un colector (1) de 1.200 mm de ancho x 30 mm = 36.000 mm2 y multiplicado esta sección por dos conductos (8) y (8’), la sección total neta es de 72.000 mm2 equivalente a 0,072 m2.

La potencia máxima de enfriamiento expresada en kCal/h es de:

W=Superficie captadora x Irradiancia x rendimiento x factor conversión.

Atendiendo a las figuras 4-A y 4-B, se observa el mecanismo (12) de apertura y cierre de la compuerta (11) de la abertura superior (10) por acción del termostato (13) que comprende un vástago (14) que actúa, dilatándose o no en función de la temperatura detectada por una sonda termométrica (15).

El vástago (14) del termostato (13) avanza progresiva y lentamente empujando la compuerta (11) hacia el exterior y lo inicia en cuanto el fluido del circuito primario alcanza la temperatura pre ajustada. E inversamente, el vástago (14) retrocede en consonancia con la disminución de dicha temperatura.

En la realización preferida, el termostato (13) es un termostato por dilatación de cera sólida.

El proceso es el siguiente:

- Cuando el sistema funciona en condiciones normales, es decir con temperaturas por debajo de la máxima, la compuerta (11) se mantiene cerrada y el colector (1) se comporta como un colector solar convencional. - Si la temperatura se aproxima a la de consigna, la compuerta (11) inicia su apertura.

- Con la compuerta parcialmente abierta se inicia la disipación mediante el paso de aire por los conductos (8, 8’).

- Si la temperatura del sistema sigue subiendo, el termostato (13) responde avanzando el vástago (14) y la compuerta (11) se va abriendo más hasta alcanzar un nuevo equilibrio con aumento del caudal del aire refrigerante en los conductos (8, 8’).

En resumen: El sistema es auto regulable en función de las necesidades cambiantes de cada momento.

Opcionalmente, en sustitución del anterior, puede instalarse otro tipo de termostato, sin sonda de contacto, tarado a unos 55 °C.

En tal caso, su funcionamiento se basa en la correlación entre las temperaturas del aire estratificado en la parte superior de los conductos (8, 8’) de aire (aprox. 55 °C) y la reinante en el fluido, (aprox. 85 °C) de los conductos de fluido (6).

Las figuras 5-A y 5-B detallan la abertura inferior (9) de entrada de aire exterior dentro de la cámara para a continuación, como muestran las flechas de la figura 5-B, bifurcarse y ascender por los conductos (8, 8’) de ambas caras del absorbedor (2).

Preferentemente, en dicha abertura inferior (9) de entrada de aire se dispone de un dispositivo separador de gotas (16) para impedir la entrada de agua en el interior de la cámara del colector (19).

Preferentemente, dicho separador de gotas (16) consiste en, al menos, una primera pletina con orificios de unos 30 mm de diámetro separados entre ellos también 30 mm de manera que, alternativamente, se forman orificios y espacios opacos en todo lo ancho de la parte inferior del colector (1).

Y, preferiblemente, a continuación, tras dicha primera pletina dotada de orificios, se prevé una segunda pletina también dotada de orificios que forman una fila idénticamente taladrada con cierto desfase respecto de la primera, obteniendo pares de zona perforada - zona opaca. Así, ocasionales gotas de agua que puedan penetrar a través de la primera pletina con orificios chocan contra la zona opaca de la segunda donde pierden la energía cinética y caen hacia un desagüe a tal efecto.

Atendiendo a la figura 6 se observa el esquema de una pequeña instalación con el colector (1) solar de la invención, apreciándose, resaltando en línea de trazo mas grueso, el circuito primario hidráulico (6, 7,17), donde se muestra la completa independencia del sistema de disipación, sin posibilidad de inferir en el circuito secundario, en este caso un sistema de agua caliente sanitaria, con entrada de agua fría (18), acumulador (19) y salida de agua caliente (20).

Si se conecta un colector convencional (0) con el colector con disipador (1) de la invención, al alcanzar ambos la temperatura de 90 °C, la compuerta (11) termostática de dicho colector (1) se abrirá y se producirá el enfriamiento del mismo y, al mismo tiempo, se obtendrá el fluido a menor temperatura respecto al fluido del fluido del colector convencional (0) y se manifestará una corriente conveccional hasta tener la misma temperatura en ambos colectores.

La convección térmica, característica en los fluidos, permite implementar el colector (1) de la invención descrito en campos mixtos proyectados en base a distintas necesidades o determinadas zonas climáticas o en procesos industriales, pudiendo elevar el límite máximo de temperatura. Ejemplos de ello se muestran en las figuras 7 a 9.

En concreto, la figura 7 muestra un ejemplo para equipar una batería con 100 % de colectores (1) solares con disipador objeto de la invención: por ejemplo, si se precisan 12 colectores convencionales, serían sustituidos por igual número de colectores (1) según la invención. Esta disposición es la de mayor potencia de enfriamiento a instalar en zonas climáticas de altas temperaturas máximas. Temperatura de equilibrio: aprox. 85/90 °C.

La figura 8 muestra un ejemplo para equipar la anterior batería con 50 % de colectores (1) con disipador, según la invención, y el restante 50 % con colectores convencionales, la cual es apta para instalar en zonas climáticas de temperaturas máximas medias. Temperatura de equilibrio: aprox. 95/105 °C.

En este caso unos colectores (1) y otros (0) se instalan intercalados, resultando una batería formada por parejas de manera que cada colector (1) con disipador se enfría a sí mismo y al mismo tiempo al colector convencional (0) contiguo.

Y, para casos especiales cuyo objetivo, (talleres de lavado de maquinaria, vehículos, procesos industriales, etc.), puede convenir trabajar con temperatura controlada más alta. En este caso, como muestra la figura 9, se podría formar una batería con 33 % de colectores (1) con disipador y restante 67 % con colectores convencionales (0). A instalar en zonas climáticas de bajas temperaturas máximas o por necesidades industriales. Temperatura de equilibrio: aprox. 115/125 °C.

En este caso, cada colector (1) con disipador se instala entre respectivos colectores convencionales (0), de manera que se enfría a sí mismo y simultáneamente a los dos colectores (0) que tiene conectados a ambos lados.

Descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más extensa su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan.

Claims (10)

RE IVIND ICACI ONES

1. - Colector solar con auto disipación de calor que, comprendiendo un absorbedor (2) térmico situado entre un acristalamiento (3) y una placa de aislamiento (4) térmico fijados a un marco (5) perimetral de modo que definen la parte anterior y posterior de una cámara en que queda alojado dicho absorbedor (2) junto a un circuito hidráulico primario, con un conducto de fluido superior (6) de salida y un conducto de fluido inferior (7) de entrada, está caracterizado porque comprende, entre el acristalamiento (3) anterior y la cara superior del absorbedor (2) por un lado, y entre la cara inferior del absorbedor (2) y la placa de aislamiento (4) posterior por el otro, respectivos espacios intermedios, que constituyen sendos conductos (8, 8’), aptos para el paso de aire por efecto chimenea entre las aberturas inferior (9) de entrada y superior (10) de salida de aire previstas al efecto en la cámara; y porque, al menos la abertura superior (10) de salida de aire, comprende una compuerta termostática principal (11) asociada a un mecanismo (12) de dilatación que la abre o la cierra de manera autónoma en base a la temperatura que alcanza el fluido del circuito, según se haya preestablecido en un termostato (13) asociado a él.

2. - Colector solar con auto disipación de calor, según la reivindicación 1, caracterizado porque la abertura inferior (9) de entrada de aire comprende una compuerta secundaria (11’) automática accionada por un mecanismo (12’) con termostato tarado a menor temperatura que el de la compuerta (11) principal de la abertura superior (10).

3. - Colector solar con auto disipación de calor, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la abertura superior (10) de salida de aire caliente queda situada en la parte posterior de la cámara.

4. - Colector solar con auto disipación de calor, según la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo (12) de apertura y cierre de la compuerta (11) de la abertura superior (10) comprende un termostato (13) que presenta un vástago (14) que actúa, dilatándose o no en función de la temperatura detectada por una sonda termométrica (15).

5. - Colector solar con auto disipación de calor, según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 4, caracterizado porque la abertura inferior (9) de entrada de aire dispone de un dispositivo separador de gotas (16) para impedir la entrada de agua en el interior de la cámara del colector (19).

6. - Colector solar con auto disipación de calor, según la reivindicación 5, caracterizado porque dicho separador de gotas (16) comprende, al menos, una primera pletina con orificios de unos 30 mm de diámetro separados entre ellos también 30 mm de manera que, alternativamente, se forman orificios y espacios opacos en todo lo ancho de la parte inferior del colector (1).

7. - Colector solar con auto disipación de calor, según la reivindicación 6, caracterizado porque, tras dicha primera pletina dotada de orificios, el separador de gotas (16) comprende una segunda pletina también dotada de orificios que forman una fila idénticamente taladrada con cierto desfase respecto de la primera.

8. - Colector solar con auto disipación de calor, según la reivindicación 1, caracterizado porque el acristalamiento (3) es un cristal templado de bajo contenido de hierro, con un espesor de 3mm, opaco a la radiación infrarroja.

9. - Colector solar con auto disipación de calor, según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el absorbedor (2) comprende una plancha conductora metálica recubierta por su cara contigua al acristalamiento (3) con un film de electro- deposición de Cr o de Ti de color negro y recubierta por su cara contraria con una capa de pintura negra mate.

10.- Colector solar con auto disipación de calor, según la reivindicación 1, anteriores, caracterizado porque el aislamiento (4) tiene un coeficiente de conductibilidad A = 0,05 W/(m*K) y un espesor de 30 mm.