ES2713096A1

ES2713096A1 - Instalacion solar termica

Info

Publication number: ES2713096A1
Application number: ES201731331A
Authority: ES
Inventors: Bravo Isidoro Lillo; Medina Jonathan Vera
Original assignee: Universidad de Sevilla
Current assignee: Universidad de Sevilla
Priority date: 2017-11-16
Filing date: 2017-11-16
Publication date: 2019-05-17

Abstract

Instalación solar térmica para aprovechamiento de energía infrarroja procedente del sol, en la que la instalación comprende un captador solar (1) con una lámina de vidrio externa (10) para captación de la energía solar infrarroja y un controlador (5) externo automatizable para regulación de la instalación. Una lámina electrocrómica (6) se vincula solidariamente a la lámina de vidrio externa (10) para oscurecimiento selectivo del captador solar (1), unos primeros sensores (8) se vinculan al captador solar (1) y al controlador externo (5) para determinación de la temperatura, y una toma de energía (7) vinculada a la lámina electrocrómica (6) y al controlador (5) energiza selectivamente a la lámina electrocrómica (6) en función de las determinaciones de temperatura de los primeros sensores (8).

Description

DESCRIPCION

INSTALACION SOLAR TERMICA

OBJETO DE LA INVENCION

La presente invention se encuadra en el campo tecnico de la utilization del calor solar, mas concretamente en el de los colectores de calor solar, y se refiere en particular a una instalacion solar termica que incorpora un captador de energla solar de tipo plano dotado de un vidrio con una lamina protectora de tipo electrocromico, para aislar a dicho captador de condiciones termicas extremas y proteger as! la instalacion.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

En una instalacion solar termica, el captador solar plano es el elemento que transforma la radiation solar incidente en energla interna del fluido que circula por su interior. Uno de los componentes del captador solar plano es el vidrio solar, cuya funcion principal es de aislar al captador de las condiciones ambientales exteriores y aumentar la captation por efecto invernadero.

Uno de los principales problemas que se plantean en las instalaciones solares termicas es el sobrecalentamiento del fluido caloportador y del captador solar, que a su vez tambien es uno de los factores mas importantes que influyen en la vida util de una instalacion. Las temperaturas extremas en el absorbedor pueden tener efectos perjudiciales en los captadores solares, pudiendo ocasionar una degradation acelerada de los revestimientos y materiales absorbentes. Los danos pueden abarcar desde el deterioro del aspecto visual hasta la degradation de las propiedades opticas del revestimiento absorbente. Ademas, el transporte de fluidos caloportadores a muy alta temperatura hacia otros componentes de la instalacion, como por ejemplo bombas, depositos de expansion o intercambiadores de calor, tambien puede danarlos.

Se conocen en el actual estado de la tecnica una pluralidad de elementos y sistemas de protection contra sobrecalentamientos en instalaciones solares termicas, de entre los que cabe destacar mantas cobertoras, disipadores de calor, valvulas de seguridad, persianas moviles o dispositivos de ventilation pasiva. Las centralitas de control, por ejemplo, actuan sobre distintos elementos de la instalacion, desactivando el funcionamiento de la bomba cuando se alcanza una temperatura deseada en el acumulador, activando el funcionamiento de la bomba cuando se alcanzan temperaturas elevadas de estancamientos para enfriar los captadores, o poniendo en funcionamiento la bomba en periodos nocturnos, lo cual provoca perdidas termicas de calor por los captadores solares.

Por otro lado, se conoce como vidrio electrocromico a un tipo de vidrio que pierde transparencia cuando se le aplica una corriente electrica. Una lamina de este vidrio de este tipo esta generalmente constituida por dos capas de vidrio exteriores entre las cuales se dispone una capa de material electrocromico, el cual tiene la capacidad de cambiar de transparente a tintado mediante una reaction qulmica provocada por el paso de corriente electrica. Es posible ajustar el grado de oscuridad hasta el nivel deseado.

Mas habitualmente, un vidrio electrocromico esta compuesto por siete capas de diferentes materiales. Las dos mas exteriores son de vidrio o plastico transparente, y otorgan las caracterlsticas de resistencia y aislamiento termico y acustico. Las dos capas siguientes estan hechas de un material conductor transparente y estan conectadas a la corriente electrica. Entre estas dos ultimas capas citadas estan las tres centrales, y en ellas es donde se produce la reaction qulmica que hace oscurecer al vidrio.

Una de estas tres capas esta compuesta por un material electrocromico. El que mas se usa es el trioxido de wolframio (WO3). Se conocen otros materiales electrocromicos de caracter organico, como la polianilina. Otra capa de las tres centrales es el contraelectrodo, que es un material capaz de almacenar iones. Este contra-electrodo suele ser un pollmero conductor o un oxido metalico, como el oxido de nlquel, que es el mas usado. Entre la capa electrocromica y el contra-electrodo se dispone la capa central, que es un material conductor ionico, el cual puede ser tanto una disolucion electrolltica como un electrolito solido.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

El objeto de la invention consiste en una instalacion solar termica que incorpora un captador solar, preferentemente de tipo plano, dotado de un vidrio electrocromico para protection termica contra sobrecalentamientos en el propio captador solar, y en consecuencia proteccion de la instalacion solar termica.

Para ello, el vidrio que recubre exteriormente al captador solar esta formado por dos vidrios solares entre los que se interpone una lamina electrocromica, la cual cambia de tonalidad tras la aplicacion de una corriente electrica, por lo que, al disponerse sobre el captador solar, el vidrio se vincula asimismo a dicha corriente electrica mediante una toma de energla. Unos sensores de temperatura vinculados al captador detectan la temperatura alcanzada en la superficie del vidrio y envlan una senal a un controlador con dicha informacion.

El controlador, superados unos umbrales de temperatura de la superficie del vidrio previamente determinados, envla una senal para que la corriente electrica fluya hacia la lamina electrocromica a traves de la toma de energla, con lo cual dicha lamina se oscurece. El oscurecimiento de la lamina impide la incidencia de luz solar en el captador, con lo que se evitan sobrecalentamientos.

El oscurecimiento del vidrio electrocromico tambien puede producirse cuando el controlador determina que la temperatura en el interior de un acumulador de energla de la instalacion es superior a una temperatura previamente establecida, para as! reducir la radiation incidente que llega al absorbedor. Para ello, se incorporan unos correspondientes sensores de temperatura a dicho acumulador.

El captador solar electrocromico as! descrito presenta un consumo energetico muy bajo, de, aproximadamente 1 W/m2, el cual solamente se produce mientras la lamina electrocromica deba estar oscurecida. Ademas, este material soporta todas las condiciones de operation de temperatura de forma fiable y duradera.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Para complementar la description que se esta realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracterlsticas de la invention, de acuerdo con un ejemplo preferente de realization practica de la misma, se acompana como parte integrante de dicha description, un juego de dibujos en donde con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.- Muestra una vista esquematica de la instalacion solar termica, en la que se aprecian sus principales elementos constituyentes.

Figura 2.- Muestra una vista esquematica de un corte transversal realizado en el captador solar de la instalacion.

REALIZACION PREFERENTE DE LA INVENCION

Seguidamente se proporciona, con ayuda de las figuras anteriormente referidas, una explication detallada de un ejemplo de realization preferente del objeto de la presente invencion.

La instalacion solar termica que se describe, mostrada esquematicamente en la figura 1, comprende al menos un captador solar (1) de tipo electrocromico, un intercambiador (2) termico, un acumulador (3) de agua caliente, un circuito hidraulico (4), y un controlador (5) externo, de tipo automatico.

El captador solar (1) esta destinado a captar radiation solar para calentamiento de un fluido caloportador que fluye por dicho captador solar (1) procedente del circuito hidraulico (4) y a traves del cual se vincula al intercambiador (2) y al acumulador (3).

El captador solar (1) incorpora una lamina electrocromica (6), dotada de una correspondiente toma de energla (7), y al menos unos primeros sensores (8), vinculados asimismo al controlador (5), para determination de la temperatura en dicho captador solar (1). En la realization preferente aqul descrita, el acumulador (3) de la instalacion incorpora asimismo unos segundos sensores (9) tambien vinculados al controlador (5) para determination de la temperatura del agua caliente alojada en dicho acumulador (3).

En esta realization preferente, la lamina electrocromica (6) se dispone entre una lamina de vidrio externa (10) y una lamina de vidrio interna (11), estando ambas laminas (10,11) situadas en la cara mas externa del captador solar (1), como se muestra en la figura 2.

Las laminas de vidrio (10,11) recubren y alslan el interior del captador solar (1), donde se localizan los elementos absorbedores de calor y los conductos de fluido caloportador, de las condiciones ambientales exteriores y aumentan la captation de energla infrarroja procedente del sol por efecto invernadero.

De esta forma, cuando el controlador (5) recibe de los primeros sensores (8) una determination de temperatura en el captador solar (1) superior a una temperatura maxima de seguridad previamente establecida, envla una senal para que la lamina electrocromica (6) reciba una corriente electrica, procedente de la toma de energla (7), que provoca el oscurecimiento de dicha lamina electrocromica (6), impidiendo la incidencia de la energla infrarroja hacia el interior del captador solar (1) y, por tanto, la transmision de energla hacia el fluido caloportador.

Asimismo, cuando el controlador (5) recibe de los primeros sensores (8) una determinacion de temperatura en el captador solar (1) inferior a la temperatura maxima de seguridad, dicho controlador (5) envla una senal para que la lamina electrocromica (6) deje de recibir la corriente electrica desde la toma de energla (7), con lo que la lamina electrocromica (6) recupera su transparencia, permitiendo el paso de energla infrarroja hacia el interior del captador solar (1) y, por tanto, la transmision de energla hacia el fluido caloportador.

Dichas ordenes relativas al oscurecimiento o transparencia de la lamina electrocromica (6) tambien pueden ser gobernadas desde el controlador (5) en funcion de senales llegadas a dicho controlador desde los segundos sensores (9), siendo dichas senales relativas a la determinacion de la temperatura del agua alojada en el interior del acumulador (3).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Instalacion solar termica, para aprovechamiento de energla infrarroja procedente del Sol y transferencia a un fluido caloportador, en la que la instalacion comprende al menos:

- un captador solar (1) para captation de la energla solar infrarroja y transferencia al fluido caloportador, captador solar (1) que presenta:

- unos elementos absorbedores de energla localizados en el interior del captador solar (1),

- unos conductos de fluido caloportador localizados en el interior del captador solar (1) para transferencia de energla al fluido caloportador, y - una lamina de vidrio externa (10) para recubrimiento de los elementos absorbedores y los conductos y aumento la captacion de energla por efecto invernadero,

- un circuito hidraulico (4) para circulation del fluido caloportador desde y hacia el captador solar (1), y

- un controlador (5) externo automatizable para regulation,

estando la instalacion solar termica caracterizada porque incorpora:

- una lamina electrocromica (6) vinculada solidariamente a la lamina de vidrio externa (10) para oscurecimiento selectivo del interior del captador solar (1),

- unos primeros sensores (8) vinculados al captador solar (1) y al controlador externo (5) para determination de la temperatura, y

- una toma de energla (7) vinculada a la lamina electrocromica (6) y al controlador (5) para energization selectiva de la lamina electrocromica (6) en funcion de las determinaciones de temperatura de los primeros sensores (8).

2. Instalacion solar termica de acuerdo con la revindication 1 caracterizada porque incorpora:

- un intercambiador (2) termico para transferencia de energla del fluido caloportador hacia una volumen de agua,

- un acumulador (3) para alojamiento del agua calentada en el intercambiador (2), y

- unos segundos sensores (9) vinculados al acumulador (3) y al controlador (5) para determinacion de la temperatura del agua alojada en el acumulador (3).

3. Instalacion solar termica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque incorpora una lamina de vidrio interna (11) vinculada solidariamente a la lamina electrocromica (6) y a la lamina de vidrio externa (10).