ES2264350B1 - Metodo para fabricacion de colectores solares termicos. - Google Patents
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Abstract
Método para fabricación de colectores solares térmicos caracterizado porque comprende aplicar una lámina de EVA (Etil-Vinil-Acetato) (1) para adherir una capa de MAT (Material Aislante Transparente) (2) a una cara interior (3) de una cobertura transparente (4) del colector. El método comprende las etapas: a) colocación de la cobertura transparente (4) y de la lámina de EVA (1) en una laminadora (5); b) laminación de la cobertura transparente (4) y de la lámina de EVA (1): compactando y adhiriendo la lámina de EVA (1) a la cobertura transparente (4); extrayendo aire atrapado entre la lámina de EVA (1) y la cobertura transparente (4); c) extracción de la laminadora (5) de la cobertura transparente (4) y de la lámina de EVA (1) adherida a dicha cobertura transparente (4); d) colocación de la capa de MAT (2) sobre la lámina de EVA (1); e) curado de la lámina de EVA (1).
Description
Método para fabricación de colectores solares
térmicos.
La invención consiste en un método para fabricar
colectores solares térmicos que incluyen una capa de material
aislante transparente.
Son conocidos en el estado de la técnica
diferentes realizaciones para mejorar el rendimiento de los
captadores solares. Dicha mejora de rendimiento de los captadores
solares se consigue mediante una reducción de las pérdidas de calor.
Una parte importante de estas pérdidas se produce a través de la
cubierta de vidrio del captador, que alcanza una elevada
temperatura y da lugar por tanto a una transmisión de calor hacia
el exterior por convección y radiación. La utilización de barreras
convectivas en el interior del captador, entre el vidrio y el
absorbedor, disminuye el coeficiente global de transmisión,
reduciendo la temperatura del vidrio y logrando así unas pérdidas
menores.
La barrera convectiva debe estar adosada al
vidrio o cubierta transparente del captador solar sin dejar espacio
intermedio. Cualquier mínima separación entre la estructura MAT
(Material Aislante Transparente) de panal de abeja y el vidrio
favorece la convección y por tanto disminuye el efecto de reducción
de pérdidas de calor por el vidrio. Según algunos estudios
(Stagnation-Proof Collector Prototype with Plastic
TIM. D. van Orshoven, L. Folkerts, D. Pavic and M. Mack.
EuroSun'96), incluso pequeños huecos son prejudiciales, siendo
necesario que la estructura de panal de abeja de MAT tenga un corte
superior perfectamente plano y esté bien presionada contra el
vidrio.
Para mantener el MAT adherido al vidrio existen
dos posibilidades. Por un lado se puede sostener mediante algún
tipo de soporte en la cara inferior, y por otro se puede pegar al
vidrio.
Dado que se trata de estructuras plásticas con
escasa rigidez, los soportes tienen que tener suficiente
consistencia. Los medios de sustentación deben además resistir
altas temperaturas y su perjuicio sobre la transmisión de la
irradiación hacia el absorbedor del captador debe ser el mínimo
posible. Por tanto hay un aumento de coste, peso y complejidad. De
acuerdo con una propuesta del estado de la técnica, el MAT está
soportado por otro vidrio inferior.
En la patente US 4,334,524 se considera como
solución constructiva una placa porosa transparente. En la patente
US 4,791,910 se aporta una solución consistente en cuerdas finas.
Esta solución resulta cara y complicada, y si la estructura de MAT
no es suficientemente rígida no aseguraría la eliminación de
espacios entre la estructura de MAT y el vidrio.
Han existido incluso realizaciones en las que el
MAT estaba en contacto con el absorbedor, lo que obliga a
seleccionar un material de muy alta resistencia térmica y por tanto
más costoso. En el caso de algunos captadores experimentales (New
Low Concentration CPC Type Collector With Convection Controled By A
Honeycomb TIM Material: A Compromise With Stagnation Temperature
Control and Survival of Cheap Fabrication Materials. M. C. Pereira,
M. J. Carvalho, J. Correia de Oliveira), se trata de un captador
captador plano de concentración en el cual se sujeta la banda de MAT
con las crestas de los reflectores parabólicos. Nuevamente aparece
el problema de la existencia de espacio entre el vidrio y el MAT en
las zonas alejadas de las crestas. En cualquier caso, no es una
solución posible para absorbedores planos.
Según estudios anteriormente citados
(Stagnation-Proof Collector Prototype with Plastic
TIM. D. van Orshoven, L. Folkerts, D. Pavic and M. Mack. EuroSun'96)
la eliminación de espacios entre vidrio y estructura de panal de
abeja de MAT puede asegurarse con bandas de pegamento, pero no se
especifica el tipo de pegamento. Experiencias con pegamentos
comerciales, tales como Loctite o Araldite han resultado poco
satisfactorias. La estabilidad de estos pegamentos en condiciones de
alta temperatura que se producen en los captadores no es adecuada,
despegándose finalmente la capa de MAT en un tiempo inadmisble,
habiendo aparecido incluso, antes del total desprendimiento de la
capa de MAT, problemas de condensación debidos a la separación de
la capa de MAT de la capa transparente de vidrio.
En la presente invención, el pegado de la
estructura de MAT se realiza mediante EVA
(Etil-Vinil-Acetato). El EVA es un
encapsulante. Es un polímero transparente de índice de refracción
1,5 (igual que el vidrio) con una propiedad muy interesante para
los procesos de laminación: se puede fundir a relativamente baja
temperatura (100°C) y solidificar de nuevo. Este proceso es
reversible hasta que se alcanza una temperatura de aproximadamente
150°C durante un tiempo variable. En ese punto se produce lo que se
llama "curado" del EVA que se manifiesta en que ya no vuelve a
fundir y a comportarse de manera plástica resultando ser un medio de
cohesión perfecto.
De acuerdo con un primer aspecto, la invención
consiste en un método para fabricación de colectores solares
térmicos caracterizado porque comprende aplicar una lámina de EVA
(Etil-Vinil-Acetato) para adherir
una capa de MAT (Material Aislante Transparente) a una cara
interior de una cobertura transparente de un colector solar
térmico.
En concreto, el método de la invención comprende
las siguientes etapas:
- a)
- colocación de la cobertura transparente y de la lámina de EVA en una laminadora;
- b)
- laminación de la cobertura transparente y de la lámina de EVA:
- compactando y adhiriendo la lámina de EVA a la cobertura transparente;
- extrayendo aire atrapado entre la lámina de EVA y la cobertura transparente;
- c)
- colocación de la capa de MAT sobre la lámina de EVA;
- d)
- curado de la lámina de EVA para:
- -
- alcanzar la polimerización de la lámina de EVA;
- -
- alcanzar un grado óptimo de adherencia de la lámina de EVA a la cobertura transparente y a la capa de MAT;
- -
- alcanzar un grado óptimo de transparencia de la lámina de EVA;
- -
- asegurar que el grado de adherencia y el grado de transparencia mantengan una máxima duración durante la vida útil del colector.
La laminadora empleada en el método de la
invención comprende:
- una plancha inferior;
- una plancha superior;
- primeros medios de calentamiento para elevar la temperatura en la plancha superior;
- una primera cámara de vacío para regular la presión de la plancha superior sobre la lámina de EVA y la cobertura transparente.
Adicionalmente, la laminadora además puede
comprender:
- segundos medios de calentamiento para elevar la temperatura en la plancha inferior;
- una segunda cámara de vacío para regular la presión de la plancha inferior sobre la cobertura transparente y la lámina de EVA.
El método de la invención también puede
comprender una etapa de precalentado para que la laminadora alcance
una temperatura de funcionamiento. Dicha etapa de precalentado
comprende:
- a)
- situar la plancha inferior a una temperatura comprendida entre 90-100°C;
- b)
- situar la plancha superior a una temperatura comprendida entre 120-130°C;
- c)
- realizar dos ciclos sin carga.
El método de la invención también contempla
aplicar una lámina de material antiadherente sobre la lámina de EVA
para evitar que la lámina de EVA se adhiera a la plancha superior
durante la etapa de laminación. Este material antiadherente puede
ser teflón.
De acuerdo con una realización de la invención
la etapa de curado comprende:
- un calentamiento continuado en un rango de temperaturas comprendido entre 140°C y 190°C;
- durante un tiempo mínimo de 18 minutos.
Por otro lado, el método de la invención además
puede comprender una etapa de enfriamiento de la cobertura
transparente, de la capa de MAT y de la lámina de EVA tras la etapa
de curado.
De acuerdo con otra realización del método de la
invención, la capa de MAT tiene estructura de panal de abeja.
\newpage
Mediante el método de la invención, se fabrica
un colector solar térmico caracterizado porque comprende
- una cobertura transparente
- una capa de MAT (Material Aislante Transparente)
- una lámina de EVA (Etil-Vinil-Acetato) para adherir una capa de MAT (Material Aislante Transparente) a una cara interior de una cobertura transparente.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
La Figura 1 muestra una sección de un colector
solar térmico con una capa de MAT.
La Figura 2 muestra una laminadora donde se
realiza el método de la invención.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de la
cobertura transparente con la lámina de EVA y la capa de MAT.
La lámina de EVA (1), suministrada en rollos, se
corta con las dimensiones del vidrio y se coloca sobre éste. Ésta
lámina tiene un espesor de 0,5 mm. Por encima de la lámina de EVA
(1) se coloca una lámina de teflón (12), material antiadherente que
va a evitar que el EVA (1) se adhiera a la plancha superior (7) de
la laminadora (5).
La aplicación del EVA (1) sobre la cara del
vidrio o cobertura transparente (4) sobre la que se sitúa la
estructura de MAT (2) se realiza con una laminadora (5). El proceso
de laminación consiste en compactar y adherir el EVA (1) al vidrio o
cobertura transparente (4) extrayendo todo el aire de su
interior.
Se coloca por tanto el conjunto vidrio o
cobertura transparente (4) + lámina de EVA (1) + teflón (12) en la
laminadora (5), con la cara descubierta del vidrio (4) hacia
abajo.
La laminadora consiste en una plancha inferior
(6) y una plancha superior (7), así como una segunda cámara de
vacío (11) en la parte inferior y una primera cámara de vacío (9)
en la parte superior en las cuáles se puede realizar
independientemente vacío. Consta además de termorreguladores o
medios de calentamiento (8, 10) en cada una de las planchas.
Antes de comenzar el ciclo de laminado, es
necesario que la laminadora (5) alcance la temperatura de
funcionamiento. En el termoregulador o segundos medios de
calentamiento (10) correspondiente a la plancha inferior (6), se
marcará una temperatura entre 90°C-100°C y en el
termoregulador o primeros medios de calentamiento (8)
correspondiente a la plancha superior (7), marcará entre
120°C-130°C y se realizarán dos ciclos sin carga,
para garantizar que la laminadora alcanza las temperaturas de
trabajo.
El vidrio (4) con la lámina de EVA (1) se sitúa
en la laminadora (5), la cual consta de una cámara de vacío donde
se puede realizar independientemente vacío en la cara inferior y en
la cara superior gracias a la membrana de silicona situada entre
ambas caras.
El ciclo de vacío se lleva a cabo en unas
condiciones determinadas: cara superior a 126°C y cara inferior a
90°C. Este ciclo consta de las siguientes etapas:
Primeramente extracción de aire de la cámara
(Vacío Abajo+Vacío Arriba, 5 min.)
Posteriormente vacío abajo únicamente durante
1,5 min y la plancha de arriba a presión atmosférica.
Se extrae el vidrio (4) de la laminadora (5) con
el EVA (1) fundido, se despega la lámina de teflón (12) y sobre el
EVA (1) caliente se coloca la lámina de MAT (2). Las dimensiones de
la lámina de MAT (2) serán tales que cubra lo máximo posible el
vidrio (4), dejando el espacio suficiente respecto a los bordes del
vidrio (4) para posibilitar su montaje y para evitar el contacto
con los tubos colectores del absorbedor del captador solar.
Tras la etapa de laminación, se procede al
curado para alcanzar el punto de polimerización. En este momento,
el EVA (1), adquirirá su mayor grado de adherencia tanto al vidrio
(4) como al MAT (2) y su mayor grado de transparencia. El proceso de
curado puede ser realizado en un horno con control de temperatura y
un temporizador o en la propia laminadora (5).
Antes de comenzar el ciclo de curado, será
necesario se alcance la temperatura especificada de operación, 200
\pm 5°C.
Durante el proceso de curado conseguimos que el
material EVA (1) polimerice y alcance las propiedades idóneas para
realizar su misión. Para lograr esto hay que someter al conjunto
Vidrio (4) + EVA (1) + MAT (2) a un calentamiento continuado a
145°C \pm 5°C durante un tiempo de 25 \pm 5 minutos. Para
garantizar esas condiciones, hay que tener en cuenta las
características constructivas del horno donde se va a llevar a cabo
el proceso de curado. Se programará una temperatura del horno y un
tiempo de permanencia para garantizar que una vez que la carga
alcanza la temperatura de 145 \pm 5°C, permanece dentro de estos
límites durante 25 minutos. A continuación se extrae la carga y se
deja enfriar al aire.
Claims (10)
1. Un método para fabricación de colectores
solares térmicos caracterizado porque comprende aplicar una
lámina de EVA (Etil-Vinil-Acetato)
(1) para adherir una capa de MAT (Material Aislante Transparente)
(2) a una cara interior (3) de una cobertura transparente (4) de un
colector solar térmico.
2. El método de la reivindicación 1
caracterizado porque comprende las etapas:
- a)
- colocación de la cobertura transparente (4) y de la lámina de EVA (1) en una laminadora (5);
- b)
- laminación de la cobertura transparente (4) y de la lámina de EVA (1):
- compactando y adhiriendo la lámina de EVA (1) a la cobertura transparente (4);
- extrayendo aire atrapado entre la lámina de EVA (1) y la cobertura transparente (4);
- c)
- colocación de la capa de MAT (2) sobre la lámina de EVA (1);
- d)
- curado de la lámina de EVA (1) para:
- -
- alcanzar la polimerización de la lámina de EVA (1);
- -
- alcanzar un grado óptimo de adherencia de la lámina de EVA (1) a la cobertura transparente (4) y a la capa de MAT (2);
- -
- alcanzar un grado óptimo de transparencia de la lámina de EVA (1);
- -
- asegurar que el grado de adherencia y el grado de transparencia mantengan una máxima duración durante la vida útil del colector.
3. El método de la reivindicación 2
caracterizado porque la laminadora (5) además comprende:
- una plancha inferior (6);
- una plancha superior (7);
- primeros medios de calentamiento (8) para elevar la temperatura en la plancha superior (7);
- una primera cámara de vacío (9) para regular la presión de la plancha superior (7) sobre la lámina de EVA (1) y la cobertura transparente (4).
4. El método de la reivindicación 3
caracterizado porque la laminadora (5) además comprende:
- segundos medios de calentamiento (10) para elevar la temperatura en la plancha inferior (6);
- una segunda cámara de vacío (11) para regular la presión de la plancha inferior (6) sobre la cobertura transparente (4) y la lámina de EVA (1).
5. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 3-4 caracterizado porque
además comprende una etapa de precalentado para que la laminadora
(5) alcance una temperatura de funcionamiento que comprende:
- a)
- situar la plancha inferior (6) a una temperatura comprendida entre 90-100°C;
- b)
- situar la plancha superior (7) a una temperatura comprendida entre 120-130°C;
- c)
- realizar dos ciclos sin carga.
6. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 3-5 caracterizado porque
además comprende aplicar una lámina de material antiadherente (12)
sobre la lámina de EVA (1) para evitar que la lámina de EVA (1) se
adhiera a la plancha superior (7) durante la etapa de
laminación.
7. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 2-6 caracterizado porque la
etapa de curado comprende:
- un calentamiento continuado en un rango de temperaturas comprendido entre 140°C y 190°C;
- durante un tiempo mínimo de 18 minutos.
\newpage
8. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 2-7 caracterizado porque
además comprende una etapa de enfriamiento al aire de la cobertura
transparente (4), de la capa de MAT (2) y de la lámina de EVA (1)
tras la etapa de curado.
9. El método de cualquiera de las
reivindicaciones 1-8 caracterizado porque la
capa de MAT (2) tiene estructura de panal de abeja.
10. Un colector solar térmico
caracterizado porque comprende
- una cobertura transparente (4)
- una capa de MAT (Material Aislante Transparente) (2)
- una lámina de EVA (Etil-Vinil-Acetato) (1) para adherir una capa de MAT (Material Aislante Transparente) (2) a una cara interior (3) de una cobertura transparente (4) mediante el método de las reivindicaciones 1-9.
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|---|---|---|---|
| ES200402459A ES2264350B1 (es) | 2004-10-15 | 2004-10-15 | Metodo para fabricacion de colectores solares termicos. |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| ES2264350A1 ES2264350A1 (es) | 2006-12-16 |
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| DE4222262A1 (de) * | 1991-09-03 | 1993-03-04 | Anger Electronic Gmbh | Vorrichtung zum laminieren von kunststoffprodukten, insbesondere leiterplatten, pvc-folien, polycarbonatfolien und dergleichen |
| DE19809883A1 (de) * | 1998-03-07 | 1999-09-09 | Solarwerk Gmbh | Solarer Hybridkollektor zur kombinierbaren Strom- und Wärmeerzeugung und ein Verfahren zu seiner Herstellung |
| DE69924025T2 (de) * | 1998-12-07 | 2005-07-21 | Bridgestone Corp. | Abdeckmaterial für solarzelle |
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- 2004-10-15 ES ES200402459A patent/ES2264350B1/es not_active Expired - Fee Related
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