ES2400765B1 - Panel de cubierta captador de energia solar - Google Patents

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Abstract

Panel de cubierta captador de energía solar, compuesto por una lámina externa de naturaleza metálica, una capa interna (2) de material aislante y un circuito de conductos metálicos (3) dispuesto entre la capa interna de material aislante y la lámina externa metálica, en contacto con la misma. La lámina externa metálica dispone por su superficie exterior vista de un recubrimiento (7) selectivo a la radiación solar. Los tubos metálicos (3) quedan recubiertos o embebidos por una masa (8) a base de un material acumulador de calor.

Description

Panel de cubierta captador de energía solar .
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un panel de cubierta captador de energía solar, destinado a la formación 5 de cubiertas de edificaciones y constituido de modo que actúe
como medio captador y almacenador de energía solar.
Mas concretamente , el panel de la invención es del tipo constituidos por una lámina externa de naturaleza metálica , una capa interna de material térmicamente aislan te,
10 y un circuito a base de conductos metálicos a través de los que circulará un fluido a calentar, cuyo circuito va dispuesto entre la capa interna de material aislante y la lámina externa metálica, en contacto con la misma . Antecedentes de la invención
15 Ya son conocidos paneles de absorción solar para la formación de cubiertas , concebidos como medio de ahorro de energía .
Por la US 2006/0277846 es conocida una cubierta compuesta por una lámina externa de cubrición de naturaleza 20 metálica, una capa interna de naturaleza aislante, una estructura que soporta la capa de material aislante y tubos que constituyen medios para transportar la energía térmica captada, que están en contacto con la lámina externa metálica . La capacidad de captación de esta cubierta viene 25 dada por el calentamiento de la lámina externa y la correspondiente transmisión térmica a los conductos metálicos , por su contacto con dicha lámina externa . Al estar la lámina externa de naturaleza metálica en contacto con el medio ambiente, sufrirá una pérdida por radiación del calor
30 captado . Por otro lado, el calor transmitido a los tubos , a través de los que circulará el fluido que va a transportar el calor captado, es solo consecuencia del contacto directo entre tubos y lámina externa . Por la US 4201193 es conocida una estructura de
35 cubierta que comprende una base de soporte, una capa de
material aislante, y una lámina metálica que conforma
conductos a través de los que circulará el flu ido que va a
transportar el calor captado . La lámina metálica puede ir
exteriormente recubierta por una capa impermeable, a base de
5
un material absorbedor de calor . Con esta constitución se
mejora la transmisión térmica hacia el fluido que va a
transportar el calor captado, al estar los conductos formados
sobre la misma lámina metálica, y se mejora la
impermeabilización de la cubierta a base de un material que
10
además actúa como absorbedo r de calor . Esta constitución no
impide sin embargo la pérdida de calor por radiación al medio
ambiente , desde la capa impermeable externa, y tampoco
asegura el máximo aprovechamiento de la sección total de los
tubos en el calentamiento del fluido que circula a través de
15
los mismos .
Por la US 2006/0070621 es conocido un panel para
la formación de cubiertas , constituido por una lámina externa
metálica, una estructura de tubos capilares y una capa
interna de material aislante . La capa de material aislante se
2 O
fij a a la lámina metálica mediante un adhesivo en el que
quedan al menos parcialmente embebidos los tubos . Esta
constitución aumenta la capacidad de calentamiento del fluido
que circula a través de los mismos, pero la formación de la
estructura capilar supone un considerable encarecimiento del
25
panel y además , al igual que en los casos anteriores , existe
el riesgo de pérdida de calor desde la lámina externa
metálica y también la transmisión térmica entre dicha lámina
externa y la estructura capilar esta limitada por la
superficie de contacto entre ambos compone ntes .
3 O
Descripció n de la invenció n
La presente invención tiene por objeto un panel de
cubierta captador de e nergía solar constituido de modo que
permita aumentar considerablemente su capacidad de
cal entami ento del fluido que transmi t irá el calor captado y,
35
con ello, su rendimiento térmico .
Este aumento de rendimiento se logra en el panel de la invención, por un lado impidiendo o reduciendo la pérdida de calor por radiación desde la capa externa de naturaleza metálica, y por otro, aumentando la capacidad de
5 transmisión térmica desde la lámina externa metálica hacia los tubos , a través de los que circulará el fluido a calentar .
El primer objetivo se cumple, en el panel de la invención, porque la lámina externa dispone sobre su 1 0 superficie exterior vista de un recubrimiento selectivo a la radiación solar, capaz de aumentar la capacidad de captación de energía calorífica de dicha lámina externa . Este recubrimiento selectivo a la radiación solar esta compuesto a base de una pátina transparente, térmicamente aislante y
15 resistente a temperaturas de hasta 200°C . Con esta constitución se asegura el calentamiento de la lámina externa de naturaleza metálica, ya que la pátina que recubre la superficie externa permite el paso de la radiación solar hacia la superficie absorbedora de naturaleza
20 metálica, sin modificar la apariencia externa de la misma. Por otro lado, debido a su naturaleza aislante , una vez que la radiación ha llegado a la lámina de naturaleza metálica, se eliminan o reducen las pérdidas de calor por radiación hacia el medio ambiente . Las características aislantes de la
25 pátina, por ejemplo con una conductividad térmica comprendida entre 0, 015 Y 0, 017 W/mK, impiden que el flujo de calor se dirija hacia el exterior, con lo que aumentará la cantidad de energía cedida al sistema acumulador, constituido por los tubos a través de los que circulará el fluido a calentar . La
30 aplicación de esta pátina sobre la superficie externa de la lámina metálica puede llevarse a cabo a través de sistemas convencionales, por ejemplo mediante pistola o por cualquier otro procedimiento . Además la pátina transparente será resistente a la corrosión, de modo que servirá como medio de
35 protección de la superficie externa de la lámina metálica .
Una ventaja más se deriva del hecho de que la pátina aplicada es de naturaleza impermeable, de modo que impedirá el paso de agua y con ello la corrosión de la lámina externa metálica .
El segundo objetivo antes comentado se consigue en
5 el panel de la invención porque los tubos metálicos van exteriormente recubiertos, al menos en parte de la superficie libre del contacto con la lámina externa metálica, por una masa a base de un material acumulador de calor, el cual queda a su vez cubierto y protegido por la capa de naturaleza
10 aislante . Esta masa que recubre los tubos metálicos queda e n contacto con la lámina externa metálica, aumentando de este modo la capacidad de transmisión térmica entre dicha lámina externa metálica y los tubos a través de los que circulará el fluido a calentar.
15 La masa de recubrimiento de los tubos puede estar compuesta a base de sustancias que cue nten con las siguientes características : calor específico comprendido entre 750 y 1000 J/kgOC; difusividad térmica comprendida entre 0,2 y 0,21 (m~/s) (x10-b) ; conductividad comprendida entre 0, 7 Y 1, 8 20 W/moC, capacidad calorífica comprendida entre 1,9 y 2,1 MJ/m3 oC ; y densidad comprendida entre 2000-28000 Kg/m3 • Dentro de este grupo de materiales se encuentra la mayor parte de los asfaltos , morteros y hormigones . Preferentemente puede utilizarse como material para el recubrimiento de los tubos
25 sustancias con las características descritas e n la solicitud de patente española 200930486 de los mismos solicitantes . Con la constitución descrita se consigue un panel de constitución sencilla que es capaz de a umentar la capacidad de captación de e nergía solar, almacenarla y
30 transmitirla al fluido a calentar . Por otro lado, el panel de la invención, por su constitución, no requiere de piezas especiales de protección, sino que permite ofrecer el acabado metálico tradicional de las cubiertas metálicas .
35 Por otro lado, el panel de la i nvención, por su
constitución, permite una i nstal ación rápida y sin riesgos de
fugas del líquido calefactor.
El material que recubre los tubos constituye una
matriz de baja difusividad y bajo calor específico, que queda
5
en contacto con la lámina externa metálica, encargada de la
captación de la energía solar, y con el circuito de tubos de
carácter metálico, para aumentar la transmisión térmica e ntre
la lámina exterior metálica y dichos t ubos .
En cada panel los tubos pueden incluir tramos
1 0
rectos paralelos que van consecutivamente conectados por sus
desembocaduras adyacentes, d etermina ndo un circuito que queda
abierto por la desembocadura libre de los conductos extremos,
sirviendo para s u conexión al circuito de otro panel
adyacente o bien a conductos de un circuito externo o
15
instalación .
Para conseguir u n buen sellado entre paneles
consecutivos o bien entre paneles y el resto de la cubierta,
el panel dispone de una solapa metálica en dos de sus
laterales , e n la dirección de máxima pendiente de la
2 O
cubi erta, de tal forma que los paneles van consecuti vamente
adosados por sus cantos mayores , con las solapas adyacentes
superpuestas y engatilladas . Estas solapas están obtenidas
como prolongación de la banda externa metálica , respecto de
la capa interna de material aislante .
25
Por último indicar que la capa de material
aislante del panel de la i nvención puede llevar fijada por su
superficie libre un recubrimiento de acabado de cualquier
naturaleza, por ejemplo a base de madera , con lo que
dispondremos de un panel con que se logra una cubierta
30
integral , que incorporará el acabado interior, sin necesidad
de otras operaciones finales .
Breve descripción de l os dibujos
En los dibujos adjuntos se muestra, de forma
esquemáti ca y a título de ejemplo no limitativo, un panel
35
constituido de acuerdo con la i nvención. En los dibujos :
La
figura 1 es una perspectiva superior de un
panel
de cubierta captador de energía solar, constituido de
acuerdo
con la invención .
La
figura 2 es una perspectiva i nferior del mismo
5
panel .
La
figura 3 es u na sección parcial del panel , en
dirección perpendicular
a los tubos , tomada según la línea de
corte
111111 de la figura 1, a mayor escala .
La
figura 4 es una vista del panel similar a la
10
figura 1 , en el que se ha suprimido la lámina externa
metálica .
La
figura 5 muestra en perspectiva el sistema de
montaje
de los pa neles de la i nve nción, en la formación de
una
cubierta.
15
La figura 6 muestra en detalle los medios de
fijación
del panel a los perfiles de la estructura que
soportan
la cubierta .
La
figura 7 muestra en sección el sistema de
fijación
y acoplamiento entre paneles , en la formación de una
2 O
cubierta .
Las
figuras 8a a 8c muestran la secuencia de
engatillado
entre solapas de paneles consecutivos .
Descripción detallada de
un modo de realización
En
las figuras 1 a 4 se muestra un panel de
25
cubierta captador de e nergía solar que esta compuesto a base
de
una lámina externa de naturaleza metálica 1 , una capa
interna
2 de material aislante y un circuito a través del que
circulará
el fluido a calentar, constituido por tubos 3 de
naturaleza
metálica que van dispuestos entre la lámina
30
externa 1 de naturaleza metálica y la capa interna 2 de
material
térmicamente aislante .
En
el ejemplo representado e n los dibujos el
panel
es de contorno rectangular y los tubos 3 discurren,
según
pu ede apreciarse en la figura 4 , según tramos rectos 4,
35
que discurren e n dirección perpendicular a los lados mayores
del contorno del panel, y tramos intermedios curvos 5 que
conectan consecutivamente los extremos de los tramos rectos 4,
formando un circuito continuo que queda abierto a través de
los tramos rectos extremos, los cuales pueden finalizar en la
5
superficie interna del panel en un conector 6, según se puede
apreciar mejor en la figura 2.
La lámina externa 1 de naturaleza metálica puede
quedar rematada en sus bordes longitudinales en solapas 9 y 10
acoplables mediante superposición de las mismas en paneles
10
adyacentes, según se expondrá mas adelante .
La lámina externa de naturaleza metálica está
dotada en su superficie exterior vista de un recubrimiento 7,
figura 3, a base de una pátina transparente, térmicamente
aislante y resistente a elevadas temperaturas, de hasta 20Q OC.
15
Este recubrimiento permite que la radiación solar alcance la
lámina externa metálica 1 y sirve como capa térmicamente
protectora, al impedir la pérdida de calor de dicha lámina
externa 1 por radiación.
Según otra característica de la invención, los
20
tubos 3 de naturaleza metálica, al menos en los tramos rectos
4, van recubiertos o embebidos, al menos en parte de la
superficie que queda libre del contacto con la lámina externa
metálica 1, por una masa 8 a base de un material acumulador de
calor, el cual queda a su vez cubierto y protegido por la capa
25
2 de material aislante . La masa 8 queda en contacto con la
lámina externa metálica 1 y actúa como medio de captación y
transmisión térmica del calor desde dicha lámina externa 1
hasta los tubos 3 de naturaleza metálica, con lo que se logra
aumentar la capacidad de calentamiento del fluido que
3 O
circulará a través de los tubos 3 .
La masa 8 puede estar constituida a base de
morteros u hormigones, asfaltos y también a base de la
sustancia descrita en la solicitud de patente española
200930486 de los mismos solicitantes.
Según puede apreciarse en las figuras 5 a 7I para la formación de la cubierta los paneles con la constitución descrita , que se indican en general con la referencia 11 , se disponen sobre una estructur a constituida por ejemplo a base
5 de perfiles 12 , quedando los paneles consecutivamente adosados por sus cantos mayores con la solapa 10 acoplada sobre la solapa 9 del panel adyacente . La fijación de los paneles puede llevarse a cabo mediante grapas 13 a base de tiras o bandas de chapa dobladas en Z, con una de sus ramas
10 extremas 14 plana y dotada de u n orificio 15 para el paso de un tornillo o clavo de fijación a los perfiles 12 de la estructura portante . La rama extrema opuesta 16 queda doblada en su porción extrema para adoptar una configuración de gancho acoplable a la solapa 9 de los paneles , según se
15 aprecia en la figura 6 . Con esta constitución los paneles consecutivos 11 , según se muestra en la figura 7, se adosan por sus cantos mayores y van fijados mediante las grapas 13, que se acoplan a través de la rama extrema 16 sobre la solapa 9 de uno de
20 l os paneles y se fija mediante un cl avo o tornillo 17, que atraviesa la otra rama extrema 14 de la grapa 13 , a los perfiles 12 de la estructura. Por último, sobre la solapa 9 y rama extrema 16 de las grapas 13 se acopla la solapa 10 del panel adyacente . El sellado entre panales consecutivos, o
25 bien entre paneles y el resto de la cubierta, se logra mediante el engatillado de las solapas 9 y 10 , tal y como se muestra en las figuras 8a, 8b y 8c que corresponden a las secuencias de operaciones hasta el engatillado final , con posible interposición entre ambas solapas de un producto
30 sellante 18 . Las solapas 9 y 10 de los paneles estarán practicadas en la dirección de máxima pendiente de la cubierta .
La masa 8 puede recubrir solo parte de la superficie de los tubos metálicos 3 libre del contacto con la 35 lámina externa metálica 8, según se indica e n la figura 3 con
la referencia 8, o bien la totalidad de la superficie de los tubos 3 que no esta en contacto con la lámina metálica 1 , tal y como se indica en la figura 3 con al referencia 8 '.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    l . -Panel de cubiert a captador de e nergía solarI compuesto por una lámina externa de naturaleza metálica, una capa interna de material térmicamente aislante, y un circu ito 5 de condu ctos metálicos dispuesto entre la capa i nterna de material aisl ante y la lámina externa metálica , en contacto con la misma, caracterizado porque la lámina externa dispone sobre su superficie exterior vist a de un recubrimiento selectivo a la radiación solar, capaz de aumentar la
    10 capacidad de captación de energía calorífica de dicha lámina externa¡ y porque los tubos metálicos van exteriormente recubiertos , al menos e n parte de l a superficie libre del contacto con la lámina externa metálica, por una masa a base de un mat erial acumulador de calor, el cual queda a su vez
    15 cubierto por l a capa de material aisl ante; cuyo recubrimiento selectivo a la radiación solar esta compuesto a base de una pátina transparente, térmicamente aisl ante resistente a temperaturas de hasta 200°C; y cuya masa de material acumul ador de calor esta constituido por un material con
    20 calor específico comp rendi do entre 750 y 1000 J/kgOC; difusividad térmica comprendida entre 0, 2 y 0, 21 (m2/s) (xlO
    conductividad comprendida entre 0, 7 y 1, 8 W/moC, capacidad calorífica comprendida entre 1 , 9 y 2, 1 MJ/m3 oC; y densidad comprendida entre 2000-28000 Kg/m3
    25 2.-Panel según l a reivindicación 1, caracterizado porque la lámina externa metálica se prolonga , respecto de dos de los cantos opuestos de la capa i nterna térmicamente aislante , e n sendas solapas longitudinales , superponiéndose y acopl abl es entre sí en paneles consecutivos mediante
    30 engatillado .
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