ES2602461T3 - Instalación de calefacción solar, procedimiento y dispositivo para la prolongación del tiempo de funcionamiento de una instalación con un circuito de fluido cerrado - Google Patents

Instalación de calefacción solar, procedimiento y dispositivo para la prolongación del tiempo de funcionamiento de una instalación con un circuito de fluido cerrado Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la prolongación del tiempo de funcionamiento de una instalación con un circuito de fluido cerrado (K), especialmente una instalación de calefacción solar (1) con un circuito de fluido solar, en donde, al menos una acumulación de cantidad de gas de un tamaño crítico es capturado en el circuito de fluido (K) y es transformado en, al menos, dos cantidades parciales, en donde al menos una de las cantidades parciales es disuelta y/o absorbida en el fluido, especialmente el fluido solar (F), caracterizado porque para la transformación de una acumulación de cantidad de gas en al menos dos cantidades parciales, para la absorción y/o disolución se aumenta la velocidad de flujo en el circuito de fluido (K) de la instalación.

Description

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DESCRIPCION
Instalacion de calefaccion solar, procedimiento y dispositivo para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de una instalacion con un circuito de fluido cerrado.
La presente invencion hace referencia a un procedimiento para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de una instalacion con un circuito de fluido cerrado, especialmente una instalacion de calefaccion solar con un circuito de fluido solar conforme al concepto generico de la reivindicacion 1.
Ademas, la presente invencion hace referencia a un dispositivo para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de una instalacion con un circuito de fluido cerrado, especialmente una instalacion de calefaccion solar con un circuito de fluido solar conforme al concepto generico de la reivindicacion 4.
Ademas, la presente invencion tambien hace referencia a una instalacion solar con un circuito de fluido solar en el que puede circular un fluido solar y en el que pueden aparecer acumulaciones de cantidades de gas que perjudican el funcionamiento de la instalacion de calefaccion solar, conforme al concepto generico de la reivindicacion 8.
En el estado actual de la tecnica se conocen instalaciones de calefaccion solar para calentar agua potable. Tales instalaciones de calefaccion solar disponen de un circuito de fluido solar a traves del cual se transporta un fluido solar mediante un dispositivo de transporte como una bomba. El fluido solar es transportado mediante un colector solar integrado en el circuito de fluido solar. En el caso de la correspondiente exposicion a la radiacion solar, el fluido solar es calentado cuando atraviesa el colector solar. En el circuito de fluido solar tambien se encuentra integrado un acumulador termico. En el caso de una puesta en funcionamiento de la instalacion de calefaccion solar o para fines de mantenimiento, el fluido solar debe ser llenado o tambien rellenado en el circuito de fluido solar. Para ello se utilizan, as! llamadas estaciones de llenado o estaciones de llenado solares.
Una estacion de llenado solar conforme al estado actual de la tecnica se compone de una bomba de llenado, un deposito de almacenamiento para el fluido solar y un filtro para la separacion de partlculas de suciedad del fluido solar. La estacion de llenado es conectada a traves de mangueras a la estacion solar en el circuito de fluido solar. El proceso de llenado se realiza de la manera descrita a continuacion.
Durante la puesta en funcionamiento, despues de un mantenimiento o para rellenarlo, el circuito de fluido solar es llenado con el fluido solar y barrido para expulsar, en lo posible, todo el aire del circuito de fluido solar. Debido al llenado usual de un lado de la instalacion de calefaccion solar con fluido solar, cuando el fluido solar fluye por la tuberla descendiente desde el colector solar de regreso hacia el deposito de almacenamiento se produce la mezcla del fluido solar con el aire que se encuentra en las tuberlas del circuito de fluido solar. En ese caso, el aire se disuelve en el llquido o forma microburbujas. Debido a la alta viscosidad del fluido solar compuesto usualmente por una mezcla de glicol/agua requiere de un periodo de tiempo relativamente largo hasta que las burbujas presentes en el fluido solar, que se encuentra por ejemplo en un recipiente colector, ascienden a la superficie y pueden ser separadas. Ademas de todo el aire disuelto en el fluido solar, incluso despues de la puesta en funcionamiento permanece una gran parte del aire en forma de microburbujas en el fluido solar en el circuito de fluido solar. A esto se agrega que grandes burbujas se acumulan en bolsas de aire (puntos altos) del circuito de fluido solar y no pueden ser expulsadas.
En el circuito de fluido de instalaciones (de calefaccion) solar puede ingresar aire debido a un llenado incompleto como tambien durante el funcionamiento. El motivo para el ingreso de aire durante el funcionamiento es un recalentamiento del fluido solar. Debido a la sobrepresion que se genera durante la evaporacion del fluido solar puede salir vapor del circuito de fluido solar. Si luego del enfriamiento y la condensation no se encuentra disponible suficiente fluido solar como reserva en el recipiente de dilatation, entonces en el circuito de fluido solar se genera una presion negativa que aspira aire desde afuera. Un volumen de aire mayor en el circuito de fluido solar puede impedir el transporte del fluido solar por medio de la bomba, ya que o bien la presion de la bomba o la cantidad de llquido aun disponible ya no son suficientes para la circulation. En consecuencia, en el caso de radiacion solar pueden producirse danos considerables en el colector solar debido a efectos de estancamiento. Generalmente el aire se presenta en tres formas en el circuito de fluido solar: como macroburbujas, como microburbujas y disuelto en el fluido solar. Mientras que las microburbujas y el aire disuelto no perjudican el funcionamiento de la instalacion, las grandes macroburbujas pueden producir interrupciones del caudal masico en el circuito de fluido solar. Resulta problematico que durante el funcionamiento la proportion de macroburbujas respecto de la cantidad total de aire puede aumentar y debido a esto el funcionamiento correcto es interrumpido asado un tiempo. Por la alta viscosidad del fluido solar, en el caso de detention de la instalacion, las microburbujas ascienden lentamente hacia el punto mas alto, el colector solar. Debido a las altas temperaturas y las bajas presiones, en el punto mas alto del circuito de fluido solar en el colector solar tambien se produce la desorcion del aire disuelto que se encuentra en el fluido solar. Con gran probabilidad, entonces, despues de algun tiempo todo el aire se acumula en forma de macroburbujas en la parte superior del circuito de fluido solar, es decir en el colector solar. En el caso de un modo de funcionamiento normal y con la bomba encendida, la temperatura del fluido solar en el colector solar siempre es mayor que en el
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area inferior frla. En el caso de un funcionamiento normal, por lo tanto, el aire liberado por desorcion no puede volver a ser disuelto completamente en el fluido solar.
La JP S58 164950 A revela un calentador de agua solar con un dispositivo mecanico para retirar burbujas de aire que se acumulan en un espacio de agua por debajo del absorbedor, por lo que se generan condiciones estables de transferencia de calor.
Es tarea de la presente invencion, disminuir el aire en el circuito de fluido solar que se presenta, entre otros, en forma de grandes burbujas de aire y pone en peligro el funcionamiento de una instalacion solar. Especialmente se deben evitar las inclusiones de aire de manera tal, que no tengan o solo tengan una escasa influencia negativa sobre el funcionamiento de la instalacion. Especialmente es una tarea, crear una funcion de funcionamiento de emergencia que con igual cantidad de aire en el circuito de fluido solar pueda mantener la capacidad de funcionamiento de la instalacion por mas tiempo hasta el proximo mantenimiento.
Conforme a la invencion esto es resuelto mediante los objetos con las caracterlsticas de la reivindicacion 1, de la reivindicacion 4 y de la reivindicacion 8. Perfeccionamientos ventajosos pueden observarse en las reivindicaciones secundarias.
El procedimiento conforme a la invencion para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de una instalacion con un circuito de fluido cerrado, especialmente una instalacion de calefaccion solar con un circuito de fluido solar, en el que, al menos una acumulacion de cantidad de gas de un tamano crltico es capturado en el circuito de fluido y es transformado en, al menos, dos cantidades parciales, en donde al menos una de las cantidades parciales es disuelta y/o absorbida en el fluido, especialmente el fluido solar, se encuentra caracterizado porque para la transformacion de la acumulacion de cantidad de gas en al menos dos cantidades parciales, para la absorcion y/o disolucion se aumenta la velocidad de flujo en el circuito de fluido de la instalacion.
En una forma de ejecucion de la presente invencion se encuentra previsto que para la absorcion y/o disolucion el fluido, especialmente el fluido solar, sea enfriado.
En otra forma de ejecucion de la presente invencion se encuentra previsto que durante la transformacion de una acumulacion de cantidad de gas en al menos dos cantidades parciales, para la absorcion y/o disolucion se formen remolinos en el fluido.
El dispositivo a la invencion para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de una instalacion con un circuito de fluido cerrado, especialmente una instalacion de calefaccion solar con un circuito de fluido solar, en donde para la reduccion del tamano de acumulaciones de cantidad de gas se encuentran previstos medios con los que se pueden transformar acumulaciones de cantidades de gas con un tamano crltico en, al menos, dos cantidades parciales, y con esos medios para la reduccion las acumulaciones de cantidades de gas se pueden transformar al menos en cantidades parciales de tamano menor que pueden ser disueltas y/o absorbidas en el fluido, especialmente el fluido solar, no preve, que los medios comprendan un dispositivo para el aumento de la velocidad de flujo.
En una forma de ejecucion de la presente invencion se encuentra previsto que los medios comprendan un dispositivo para la refrigeracion del fluido, especialmente del fluido solar. [0016] Otra forma de ejecucion de la presente invencion preve que los medios comprendan una instalacion para formar remolinos en el fluido.
Adicionalmente, otra forma de ejecucion de la presente invencion preve, que los medios comprendan, al menos, un conducto de derivacion para conducir el fluido solar a traves de un acumulador termico y/o un intercambiador de calor.
La instalacion de calefaccion solar conforme a la invencion con un circuito de fluido solar en el que puede circular un fluido solar y en el que pueden aparecer acumulaciones de cantidades de gas que perjudican el funcionamiento de la instalacion de calefaccion solar se encuentra caracterizada porque se encuentra previsto al menos un dispositivo para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de circuitos de fluido cerrados para garantizar una prolongacion del tiempo de funcionamiento hasta un intervalo de mantenimiento siguiente.
Con el procedimiento conforme a la invencion y el dispositivo conforme a la invencion se realizan, especialmente, las siguientes ventajas:
Tras un diagnostico de aire en el circuito de fluido solar a traves de una unidad de regulacion y diagnostico de la instalacion de calefaccion solar, la bomba del circuito de fluido solar es operada con un concepto de funcionamiento modificado, de manera que en el caso de temperaturas mas altas los gases desorbidos vuelvan a ser absorbidos en el fluido solar en el caso de estado frlo y un gran caudal. A traves de la absorcion del aire en el fluido solar y el arremolinamiento y la formacion de pequenas burbujas, el volumen de aire de las macroburbujas en las bolsas de
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aire puede ser disminuido considerablemente. Mediante la reduccion del volumen de las bolsas de aire, la altura de presion que debe ser superada adicionalmente por la bomba se reduce o se evita la aspiracion de aire, de manera que la bomba pueda seguir trabajando.
El dibujo representa un ejemplo de ejecucion de la invencion y muestra en la unica figura:
Figura esquematicamente la construction de una instalacion de calefaccion solar con un dispositivo para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de la instalacion de calefaccion solar.
La figura muestra esquematicamente la construccion de una instalacion de calefaccion solar 1 conforme a la invencion con un dispositivo 10 para la prolongation del tiempo de funcionamiento de la instalacion de calefaccion solar 1. La instalacion de calefaccion solar 1 comprende un circuito de fluido K conformado como circuito de fluido solar en el que se encuentran comprendidos una estacion solar 2, tuberlas 3, un colector solar 4 y un acumulador termico 5. En el circuito de fluido solar K circula un fluido solar F que cuando esta en funcionamiento es transportado mediante un dispositivo de transporte a traves del circuito de fluido solar K. El fluido solar F que circula es calentado en el colector solar 4 con la radiation solar y ese calor es liberado a traves de un intercambiador de calor 6 a un fluido portador de calor que se encuentra en el acumulador termico 5. Para regular la instalacion de calefaccion solar 1 y, especialmente, el flujo de fluido solar y la transferencia de calor, la instalacion de calefaccion solar 1 presenta ademas un regulador solar 7. El regulador solar 7 se encuentra acoplado mediante llneas de datos 8 con la estacion solar 2 y con sensores de temperatura 9 en el colector solar 4 y el acumulador termico 5. Un sensor de temperatura de colector solar 9a conduce la temperatura en el colector solar 4 al regulador solar 7. Correspondientemente, un sensor de temperatura de acumulador termico 9b conduce la temperatura en el acumulador termico 5 al regulador solar 7. El dispositivo 10 comprende medios 11 para la reduccion, al menos, del tamano de acumulaciones de cantidad de gas, con los que las acumulaciones de cantidades de gas con un tamano crltico se pueden transformar en, al menos, dos cantidades parciales. Con los medios 11 para la reduccion de las acumulaciones de cantidades de gas, las acumulaciones de cantidades de gas se pueden transformar al menos en cantidades parciales de tamano menor que pueden ser disueltas y/o absorbidas en el fluido, especialmente el fluido solar. Para ello los medios 11 pueden comprender un dispositivo para aumentar la velocidad de flujo, por ejemplo una bomba, un dispositivo de toberas o similar. Ademas, los medios 11 pueden comprender un dispositivo para la refrigeration del fluido, especialmente del fluido solar F. La refrigeracion tambien puede realizarse de manera natural, por ejemplo a traves de una disminucion nocturna de la temperatura. Los medios 11 tambien pueden comprender un dispositivo para arremolinar el fluido, por ejemplo un difusor, resistencias al flujo, ruedas moviles y similares. En la figura se encuentran representadas esquematicamente valvulas de cierre 12. Los medios 11 pueden comprender, ademas, al menos un conducto de derivation B para conducir el fluido solar F a traves del acumulador termico 5 o a traves del acumulador termico-intercambiador de calor 6 y de este modo mantener baja la temperatura del fluido solar F. El conducto de derivacion B se puede acoplar o desacoplar con las tuberlas 3 a traves de una valvula de varias vlas 15. La valvula de varias vlas 15 se puede controlar, por ejemplo, a traves del regulador solar 7. En correspondencia, la valvula de varias vlas 15 se encuentra acoplada a traves de una llnea de datos 8 con el regulador solar 7.
A continuation se describe la invencion de forma resumida:
Mediante un sistema de diagnostico se diagnostica una proportion de aire en el circuito de fluido solar K. Mientras sea posible un transporte del fluido solar F, en el caso de temperaturas exteriores bajas y, en lo posible sin radiacion solar, por ejemplo durante la noche, el colector solar enfriado 4 es atravesado mediante una bomba de circulation con un caudal maximo de forma constante o en intervalos. Por ello, el fluido solar F en todo el circuito de fluido solar K se enfrla fuertemente. El punto mas frlo del circuito de fluido solar K se encuentra ahora en el colector solar 4. La combination de un gran caudal con una baja temperatura de fluido provoca que una parte del aire en el colector solar 4 pueda volver a ser disuelta en el fluido. Debido al gran caudal y la consecuente mezcla, ademas, una parte del aire se transforma en microburbujas que son arrastradas por el caudal. De este modo se ofrece al aire en las microburbujas una mayor superficie de contacto para disolverse en el fluido solar frlo F. Para el modo de funcionamiento, es ventajoso el conducto de derivacion B hacia el transmisor termico 6 en el acumulador termico 5 para evitar un enfriamiento del acumulador 5. A traves de una valvula de tres vlas 15 que puede ser controlada de manera adicional se puede conmutar entre atravesar el conducto de derivacion B y el transmisor termico 6 en el acumulador 5. Ya que durante un funcionamiento a altas temperaturas el aire se desabsorbe, en el caso del diagnostico de aire en el circuito de fluido solar K se debe disponer un mantenimiento de la instalacion.

Claims (8)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de una instalacion con un circuito de fluido cerrado (K), especialmente una instalacion de calefaccion solar (1) con un circuito de fluido solar, en donde, al menos una acumulacion de cantidad de gas de un tamano crltico es capturado en el circuito de fluido (K) y es transformado en, al menos, dos cantidades parciales, en donde al menos una de las cantidades parciales es disuelta y/o absorbida en el fluido, especialmente el fluido solar (F), caracterizado porque para la transformacion de una acumulacion de cantidad de gas en al menos dos cantidades parciales, para la absorcion y/o disolucion se aumenta la velocidad de flujo en el circuito de fluido (K) de la instalacion.
  2. 2. Procedimiento conforme a la reivindicacion 1, caracterizado porque para la absorcion y/o disolucion se refrigera el fluido, especialmente el fluido solar (F).
  3. 3. Procedimiento conforme a la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque durante la transformacion de una acumulacion de cantidad de gas en al menos dos cantidades parciales, para la absorcion y/o disolucion se forman remolinos en el fluido.
  4. 4. Dispositivo (10) para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de una instalacion con un circuito de fluido cerrado (K), especialmente una instalacion de calefaccion solar (1) con un circuito de fluido solar, en donde para la reduccion del tamano de acumulaciones de cantidad de gas se encuentran previstos medios (11) con los que se pueden transformar acumulaciones de cantidades de gas con un tamano crltico en, al menos, dos cantidades parciales, en donde con los medios (11) para la reduccion las acumulaciones de cantidades de gas se pueden transformar al menos en cantidades parciales de tamano menor que pueden ser disueltas y/o absorbidas en el fluido, especialmente el fluido solar (F), caracterizado porque los medios (11) comprenden un dispositivo para el aumento de la velocidad de flujo.
  5. 5. Dispositivo (10) conforme a la reivindicacion 4, caracterizado porque los medios (11) comprenden un dispositivo para la refrigeracion del fluido, especialmente del fluido solar (F).
  6. 6. Dispositivo (10) conforme a la reivindicacion 4 o 5, caracterizado porque los medios (11) comprenden un dispositivo para formar remolinos en el fluido.
  7. 7. Dispositivo (10) conforme a una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque los medios (11) comprenden, al menos, un conducto de derivacion (B) para conducir el fluido solar (F) a un acumulador termico (5) y/o un intercambiador de calor (6).
  8. 8. Instalacion de calefaccion solar (1) con un circuito de fluido solar (K) en el que puede circular un fluido solar y en el que pueden aparecer acumulaciones de cantidades de gas que perjudican el funcionamiento de la instalacion de calefaccion solar (1), caracterizado porque se encuentra previsto al menos un dispositivo (10) para la prolongacion del tiempo de funcionamiento de circuitos de fluido cerrados (K) conforme a una de las reivindicaciones anteriores 4 a 7 para garantizar una prolongacion del tiempo de funcionamiento hasta un intervalo de mantenimiento siguiente.
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