ES2328883B1 - Cremallera termica solar (solar thermal rack). - Google Patents
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Abstract
Cremallera térmica solar (solar thermal
rack).
Presentamos un nuevo modelo de colector solar
térmico, al que llamamos "Cremallera Térmica Solar" para
transformación de energía radiante de origen solar en energía
térmica mediante calentamiento de un fluido caloportador. Está
formado por dos planchas de aluminio que forman una carcasa, dentro
de la cual se disponen perfiles del mismo material de caras
rectangulares adosados por su cara menor a los cierres laterales de
la carcasa y por su cara mayor solidarios con las tapas de esta
última, en disposición de cremallera, tal como se muestra en la
figura, dando lugar a un canal de sección rectangular por el que el
fluido caloportador circula en régimen laminar. Incluye unas bocas
de entrada y salida de fluido de plástico inyectado, también
novedosas. Su aplicación es la obtención de agua caliente a partir
de la energía solar para uso sanitario, calentamiento de piscinas o
calefacción por suelo radiante.
Description
Cremallera térmica solar (solar thermal
rack).
El dispositivo que se presenta a patente es un
colector solar térmico destinado a transformar la energía radiante
procedente del sol en energía calorífica, que es captada por un
líquido caloportador. El objeto es obtener agua caliente a partir
de la energía solar, que puede ser utilizada como ACS (agua caliente
sanitaria), para calentamiento de piscinas, para
calefacción....
\vskip1.000000\baselineskip
En la actualidad se encuentran disponibles en el
mercado diversos dispositivos colectores solares térmicos. Cada
casa comercial fabrica un modelo determinado, aunque pueden
clasificarse en dos tipos principales: 1) Aquellos formados por un
tubo de cobre en forma de serpentín que están unidos a una chapa
fina también de cobre mediante soldadura ultrasónica, de plata u
otras. 2) Los consistentes en dos planchas de cobre o aluminio,
estampadas con un diseño de canales en forma de arpa que se pegan o
sueldan entre si. El problema principal de las placas actualmente
en el mercado es su elevado precio (entre 250
\euroy 350
\euro) por metro cuadrado y su gran tamaño (suelen ser de 2 m^{2}). Estos condicionantes dificultan su adquisición e instalación.
\vskip1.000000\baselineskip
El colector denominado "Cremallera Térmica
Solar" consta de una carcasa formada por dos finas planchas
(entre 1 y 0'6 mm de espesor y, por ejemplo de 100x100 cm^{2}) de
aluminio de las mismas dimensiones, la que se sitúa expuesta al sol
está anodizada (o lacada, pintada...) en cromo negro mate por una
cara, mientras que la otra es de aluminio natural. Entre dichas
planchas (con entre 3 y 5 mm de separación entre ambas) se disponen
10 perfiles rectangulares de aluminio de, por ejemplo, 900x10x3 mm,
formando una "cremallera" (ver figura 2, Interior), de tal
forma que queda un canal entre ambas planchas por donde circulará
el líquido caloportador (por ejemplo, etilenglicol al 25% en agua).
Las bocas de entrada y salida podrían estar realizadas de un
polímero estable hasta una temperatura de 120ºC y con alta
resistencia mecánica (por ejemplo polipropileno), que serían
fabricadas independientemente por inyección. También se podrían
realizar las bocas mediante chapa plegada de aluminio y tubo del
mismo material. El sellado exterior del colector se realiza soldando
entre si las planchas (a las que se había realizado anteriormente un
plegado en los bordes) y/o mediante resina epoxi anaeróbica
(disponible comercialmente de la casa NURAL u otras). Las piezas de
que consta el colector "Cremallera térmica solar" (donde las
dimensiones se corresponden con los esquemas adjuntos, pero podrían
variarse según las necesidades concreta de fabricación e
instalación)
son:
son:
- \bullet
- 1 Plancha de aluminio ennegrecida por una cara (1000x1000x0,8) mm con un reborde en ángulo recto alrededor del perímetro de entre 3 y 5 mm.
- \bullet
- 1 Plancha de aluminio natural (1000x1000x0,8) mm con un reborde en ángulo recto alrededor del perímetro de entre 3 y 5 mm.
- \bullet
- 10 listones rectangulares de aluminio (900x20x5) mm.
- \bullet
- 2 bocas realizadas con polímero termoestable y resistente.
- \bullet
- 2 tornillos plásticos con junta, arandela y tuerca.
- \bullet
- Resina epoxi anaeróbica resistente a la temperatura.
- \bullet
- Silicona.
La principal novedad es el circuito integrado
(la cremallera) entre las dos planchas (hecho con perfiles de
aluminio). La ventaja principal de nuestra placa es que el precio
de los materiales necesarios y el procedimiento de fabricación para
construirla (incluyendo mano de obra y maquinaria) deben dar como
resultado un colector con un precio en el mercado del orden de la
mitad de las que hay disponibles actualmente. Además, al circular
el líquido en flujo laminar en Láminas de espesor entre 3 y 5 mm
inmediatamente debajo de la plancha anodizada, la transformación de
la energía radiante en energía calorífica absorbida por el líquido
caloportador es muy rápida, lo que minimiza las pérdidas
caloríficas de la misma aumentando por tanto su rendimiento e
igualando, al menos, el rendimiento de los mejores colectores
solares comerciales disponibles en la actualidad.
Hemos incluido cuatro esquemas al final del
presente informe.
\bullet La Figura 1 muestra el aspecto
exterior del colector por la parte de arriba (expuesto al sol),
donde los puntos representan o tornillos pasantes, o puntos de
soldadura, dependiendo del procedimiento concreto de fabricación
final (ver más adelante).
\bullet La figura 2 muestra la invención
concreta que deseamos patentar. Los 10 perfiles de aluminio (1)
están colocados en forma de cremallera de tal forma que el líquido
caloportador que entra por la parte baja de la placa se ve obligado
a recorrer sobre 10 m por un canal rectangular. Esto supone una
amplia superficie de contacto del líquido caloportador con la
plancha captadora de la radiación solar en láminas de espesor menor
que un milímetro, lo que garantiza una optimización del tiempo de
transmisión de la energía absorbida. También se muestran los puntos
de anclaje de los listones (2) y las bocas de entrada y salida
(3).
\bullet La figura 3 muestra el perfil de la
placa, cortada perpendicularmente a los listones de aluminio. Se
observan los canales por los que circula el líquido y los listones
que lo delimitan, así como la boca de polipropileno. En las figuras
4 y 5 se muestran en detalle dos posibles plegados del perímetro de
ambas planchas.
\bullet Finalmente, las figuras 6, 7 y 8
muestran distintas vistas de un posible diseño para la boca en
polipropileno inyectado.
Para el ensamblaje del colector, se pegan o se
sueldan (con soldadura de Ar) los perfiles de aluminio y se pegan
las bocas en la plancha de la base, en su lugar correspondiente. El
pegado se hará con resina epoxi anaeróbica resistente a la
temperatura. Se untan los perfiles y las bocas con más resina y se
tapa con la otra plancha, que ha de tener la parte anodizada
(ennegrecida) hacia el exterior. Para cerrar el colector, ambas
planchas de aluminio llevan un reborde de entre 3 y 5 mm en su
perímetro (de la misma longitud que el alto de los perfiles), de
tal manera que puede encajarse una sobre la otra. Posteriormente se
sueldan los rebordes con un cordón a lo largo del perímetro o se
pega con la resina, de tal forma que no haya fugas de líquido hacia
el exterior del colector. Se taladra en los lugares adecuados (ver
esquema) para sujetar las bocas con tornillos plásticos con junta y
arandela. Además se ponen un par de puntos de soldadura entre la
plancha exterior y cada listón, para que ésta no se abombe por la
presión del fluido interior. Finalmente, se sella el perímetro de
las planchas, las bocas y los tornillos con silicona para
asegurarnos doblemente la estanqueidad.
Este colector se introduce para su uso en una
caja abierta de aluminio natural de dimensiones adecuadas, aislada
térmicamente con lana mineral (u otro aislante térmico comercial)
en su base y los laterales. Encima de la caja se coloca un vidrio
extraclaro con bajo contenido en hierro (que posee una baja
reflectancia). Las bocas se conectan a tuberías aisladas
térmicamente que, con ayuda de una pequeña bomba, hacen circular el
líquido caloportador en circuito cerrado desde la placa hacia un
serpentín que se encontraría en un acumulador ACS (agua caliente
sanitaria). El líquido caloportador enfriado volvería de nuevo a la
placa para recomenzar el ciclo. Obviamente en dicho circuito habría
además un vaso de expansión y un purgador adecuados.
Claims (2)
1. Colector solar térmico para transformación de
energía radiante de origen solar en energía térmica mediante
calentamiento de un fluido caloportador caracterizado porque
los canales de circulación del fluido caloportador en el interior
de la carcasa de aluminio u otro metal de alta conductividad térmica
están delimitados por perfiles del mismo material (1) de caras
rectangulares adosados por su cara menor a los cierres laterales de
la carcasa y por su cara mayor solidarios con las tapas de esta
última, en disposición de cremallera, dando lugar a un canal de
sección rectangular por el que el fluido caloportador circula en
régimen laminar absorbiendo el calor de la superficie expuesta a la
radiación incidente; y que comprende unas bocas de entrada y salida
de fluido de plástico inyectado con sección rectangular en la parte
comprendida entre las planchas del colector y circular en la parte
conectada al circuito de circulación del líquido caloportador
(3).
2. Colector solar térmico para transformación de
energía radiante de origen solar en energía térmica mediante
calentamiento de un fluido caloportador según reivindicación 1 en
el que el canal se realiza mediante un procedimiento mecánico de
estampado de la plancha trasera de la carcasa (no expuesta al
sol).
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Date of ref document: 20091118 Kind code of ref document: A1 |
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