ES2969377A1 - Sistema de captacion solar de alta eficiencia con drenaje automatico - Google Patents

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ES2969377A1 ES202230891A ES202230891A ES2969377A1 ES 2969377 A1 ES2969377 A1 ES 2969377A1 ES 202230891 A ES202230891 A ES 202230891A ES 202230891 A ES202230891 A ES 202230891A ES 2969377 A1 ES2969377 A1 ES 2969377A1
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Vázquez José Raúl Martínez
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Abstract

La presente invención revela un sistema de captación de energía solar en los que un líquido que transfiere calor, como el agua, circula a través de un circuito que comprende al menos un captador solar (1) compuesto por placas solares y por colectores de fluido en contacto con una sonda (10) para la medida de la temperatura dentro de los colectores; un intercambiador de calor (2) conectado a los colectores de dicho captador solar (1) que dispone de un depósito (2') de agua, un serpentín (3) con doble conexión de primario, al menos una sonda de temperatura (7) para el agua fría en contacto con la parte inferior del depósito (2') y al menos una sonda de temperatura (6) para el agua caliente en contacto con la parte superior del depósito (2'); una válvula de seguridad (4) dispuesta a la entrada del intercambiador (3); al menos una bomba (8) que permite la circulación del agua a través de todo el sistema; y una centralita (9) conectada a la bomba (8) de circulación de agua, a la sonda de agua fría (7), a la sonda de agua caliente (6) y a la sonda (10) de los colectores de fluido, permitiendo detectar la variación de las temperaturas de dichas sondas (6), (7) con la sonda (10).

Description

DESCRIPCIÓN
SISTEMA DE CAPTACIÓN SOLAR DE ALTA EFICIENCIA CON DRENAJE AUTOMÁTICO
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención revela un sistema de captación de energía solar en los que un líquido que transfiere calor, como el agua, circula a través de un circuito formado por un intercambiador de calor (donde cede el calor) y un colector solar (donde capta el calor). La interfase fluido - aire se realiza sin la necesidad de incorporar un depósito adicional de almacenamiento, mientras el sistema está activo, drenándose desde el colector solar al intercambiador después de que el sistema se vuelve inactivo. Los componentes del sistema suponen una forma innovadora de concebir los sistemas solares térmicos como elementos sencillos sin apenas mantenimiento y logrando obtener altísimos rendimientos con unos consumos energéticos muy bajos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los sistemas de drenaje de la técnica, como DBS/DDS (sistema Drain-Back/ sistema de drenaje) permiten utilizar agua como fluido caloportador circulante y "drenarlo" de los colectores solares para eliminar los problemas de congelación o sobre temperatura. La función de "drenaje" elimina el riesgo de daño al colector solar que puede ocurrir cuando el colector solar se expone a temperaturas bajo cero. Además, el drenaje de retorno evita la circulación por convección del líquido que puede ocurrir cuando el colector está ubicado sobre el tanque de almacenamiento y el colector exhibe una temperatura más baja que la del tanque de almacenamiento.
Un sistema Drain-Back (DBS) corresponde a un sistema solar térmico en el que, como parte del ciclo normal de trabajo, el fluido caloportador es drenado del colector solar a un dispositivo de almacenamiento cuando la bomba se apaga, y rellena el colector cuando la bomba se vuelve a encender. Hay que destacar que no solo los sistemas de DBS son capaces de vaciar los colectores solares. Además de este, existe otros dos tipos de sistemas solares térmicos con características de vaciado: los sistemas draindown (de drenaje) y los sistemas steamback. Los DBS se refieren a los sistemas solares térmicos en los que el fluido caloportador drenado se recoge en un dispositivo de almacenamiento, que forma parte del sistema hidráulico del colector solar.
Por otra parte, el Sistema Draindown (DDS) se describe como un sistema de calefacción solar directa en el que el agua puede ser drenada del colector y desechada, normalmente para evitar el congelamiento. Estos sistemas aíslan hidráulicamente el tanque de almacenamiento mediante válvulas automáticas para drenar el resto del colector solar.
En el estado de la técnica, la patente americana US4336792 describe un sistema de calentamiento de energía solar cerrado que comprende un circuito primario que se comunica con un intercambiador de calor y que contiene un tanque de almacenamiento para drenar el agua en las partes expuestas del circuito (en particular los sensores) y reemplazarlo con aire cuando no hay circulación de agua. Cuando el agua circula, un tubo de derivación del tanque de almacenamiento permite la libre circulación del volumen total de agua, con extracción de aire y arrastre del mismo en la parte superior del tanque de almacenamiento. Cuando cesa la circulación, el diferencial de presión entre la columna de agua fría y la columna de agua caliente provoca, por sifonaje, el drenaje del agua en sentido contrario, ascendiendo el agua en el depósito y el aire en la parte superior de la instalación, y en particular en los sensores.
La patente americana US4691692 revela un sistema de energía solar en el que un líquido de transferencia de calor captura calor en colectores solares y lo almacena en un tanque de almacenamiento. Una bomba mueve el líquido de transferencia de calor desde el tanque de almacenamiento hasta los colectores y hacia un módulo de retorno de drenaje solo cuando se alcanza una temperatura de activación predeterminada. La bomba luego se desactiva permitiendo que el líquido de transferencia de calor dentro de los colectores se caliente. Cuando la bomba se desactiva inicialmente, se forma un sifón o ciclo de drenaje que mueve el líquido que transfiere calor desde el módulo de drenaje hacia el tanque de almacenamiento. El gas dentro del tanque de almacenamiento reemplaza el líquido de transferencia de calor en los colectores a través del módulo de drenaje para lograr el drenaje. Sin embargo, la operación de drenaje o sifón primero debe hacer que el líquido de transferencia de calor dentro del módulo de retorno de drenaje caiga por debajo de un punto de alimentación de retorno de drenaje.
El documento de patente US4.237.862 describe un sistema de calefacción solar cerrado y presurizado que tiene un circuito primario que se comunica con un intercambiador de calor y que contiene un tanque de compensación lleno de agua a un nivel predeterminado, antes de la operación. Cuando se alcanza un cierto diferencial de temperatura entre los colectores solares y el tanque del intercambiador de calor, un controlador hace que la bomba se active. El aire del circuito se acumula entonces en el depósito de inercia, lo que hace descender el nivel del agua en el mismo. Este último está en comunicación con el circuito de retorno del sensor a través de una línea de drenaje vertical que conduce a un punto bajo del tanque y una línea de derivación que conduce a un punto alto del tanque. Este último está montado como un dispositivo de sifón (o sección de ruptura de vacío), diseñado para que no se produzca ningún sifón durante la circulación forzada del refrigerante. Cuando la bomba se detiene, se produce el sifón y el aire sube hacia los sensores por la citada línea de derivación. Esto da como resultado el drenaje de los sensores y la línea de retorno al tanque, así como el drenaje de la tubería de salida, a través de la voluta de la bomba, en flujo inverso.
Los sistemas de energía solar anteriores han incorporado características de drenaje. Sin embargo, las técnicas convencionales para drenar colectores tienden a dar como resultado sistemas de energía solar que son menos fiables, menos eficientes y menos económicos de lo deseado. Por ejemplo, algunos sistemas de energía solar permiten que ocurra un drenaje en el instante en que un líquido que transfiere calor deja de moverse a través del colector. Cada vez que el sistema inicia la circulación del líquido debe rellenar los colectores con líquido. Los colectores generalmente se ubican sobre un tanque de almacenamiento. Por lo tanto, una bomba consume una gran cantidad de tiempo elevando el líquido desde un tanque de almacenamiento hasta el colector para volver a llenar el colector. Un costo de energía más alto y una vida útil reducida de la bomba están asociados con el funcionamiento de la bomba durante períodos de tiempo más largos.
Además, los sistemas de energía solar que permiten el drenaje en el instante en que el líquido de transferencia de calor deja de moverse a través del colector demuestran una eficiencia reducida. Dichos sistemas normalmente reanudan la circulación del líquido cuando el colector se calienta a una temperatura mayor que la temperatura del tanque de almacenamiento. Dado que no hay líquido en el colector mientras se calienta, ningún líquido se calienta junto con el colector. Así, tales sistemas pierden la oportunidad de transferir líquido calentado al tanque de almacenamiento cuando inician la circulación del líquido.
En muchos sistemas de energía solar anteriores, la bomba funciona continuamente siempre que la temperatura del colector sea mayor que la temperatura del tanque de almacenamiento. Otros sistemas hacen funcionar continuamente la bomba siempre que se pueda presentar un pequeño aumento de temperatura, como 3 grados, entre el líquido que sale del tanque de almacenamiento y el líquido que ingresa al tanque de almacenamiento. Cualquiera de los enfoques obliga a la bomba a operar muchas horas todos los días y consume una mayor cantidad de energía. Como resultado, se asocia un alto costo de energía con la operación de dichos sistemas, y un motor de bomba experimenta una vida útil más corta.
El sistema revelado en la presente invención permite la solución definitiva a todos los problemas existentes en los sistemas solares térmicos convencionales y los sistemas Drain-Back (drenaje). Se utiliza tecnología hidráulica y digital para conseguir un sistema de muy bajo mantenimiento y muy alta eficiencia debido principalmente a los sistemas hidráulicos utilizados y a que mediante software y sistemas modulantes se mantienen permanentemente en el punto óptimo de funcionamiento (segundo a segundo). El objetivo del sistema es favorecer el uso de sistemas solares térmicos para el calentamiento de fluidos, de forma económica y eficiente. Para ello, hace uso de un sistema a prueba de fallos, que maximiza la eficiencia de su funcionamiento, la durabilidad de sus componentes, con un mantenimiento sencillo y que además incluye una gestión remota de los datos. Otro objetivo de la invención es eliminar toda la problemática de uso y mantenimiento que conlleva los sistemas solares térmicos tradicionales; así pues, integrando ingeniería y tecnología de bajo coste, consigue maximizar el rendimiento al mismo tiempo que minimiza los gastos económicos. Es un sistema que elimina todos los problemas de sobre-temperatura y congelaciones mediante una programación que auto protege al sistema antes de que se produzca el evento. El sistema recibe datos de las sondas y gestiona los sistemas internos modulantes, consiguiendo adaptarse a la radiación en cada momento y por tanto un rendimiento óptimo en cada situación Este sistema se adapta constantemente a la radiación solar y a la cantidad de calor necesaria en cada momento, optimizando el rendimiento en intervalos de un segundo.
Este sistema no genera sobrepresiones y supone menos fatiga en los materiales, garantizando una mayor longevidad, eficiencia y seguridad en el sistema, con muy bajo coste de mantenimiento.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de la realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
FIG 1.-La figura muestra el sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático de la invención, donde se observa el captador solar (1) en contacto con la sonda (10) para la medida de la temperatura dentro de los colectores del captador solar (1), el intercambiador de calor (2) conectado a los colectores de dicho captador solar (1) que dispone de un depósito (2’) de agua, un serpentín (3) con doble conexión de primario, al menos una sonda de temperatura (7) para el agua fría en contacto con la parte inferior del depósito (2’) y al menos una sonda de temperatura (6) para el agua caliente en contacto con la parte superior del depósito (2’). La válvula de seguridad (4) dispuesta a la entrada del intercambiador (3). La bomba (8) que permite la circulación del agua a través de todo el sistema. La válvula (5) entre el intercambiador (2) y la bomba (8). El circuito (en línea punteada) donde se muestra la centralita (9) conectada a la bomba (8) de circulación de agua, a la sonda de agua fría (7), a la sonda de agua caliente (6) y a la sonda (10) de los colectores de fluido.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático de la presente invención incorpora un colector solar (1) compuesto por placas solares y por colectores de fluido que convierte la radiación solar en energía térmica utilizando como medio el fluido caloportador, en este caso agua de suministro. Las principales características del captador son: resistencia a las condiciones exteriores, resistencia a temperaturas altas y bajas, Estable y duradero, Montaje fácil, Conversión de energía eficiente.
El sistema incorpora un intercambiador de calor (2) que dispone de un depósito (2’) donde se almacena el agua calentada útil para el consumo. Tiene una entrada para el agua fría y una salida para la caliente. Los acumuladores de calor convencionales se utilizan a menudo con DBS. Sin embargo, la configuración con un intercambiador de calor (2) ofrece la posibilidad de hacer circular directamente el fluido caloportador del acumulador en los colectores. Por otra parte, no se presenta casi restricciones en cuanto a los acumuladores de calor para este sistema, por lo que se suelen utilizar materiales como el acero inoxidable o los plásticos PP en el caso de los sistemas que funcionen en condiciones no presurizadas.
El sistema dispone de al menos una bomba (8) para permitir el llenado y asegurar la circulación del fluido. Los procesos de funcionamiento transitorio como el llenado, ejecución y el vaciado, crean tareas adicionales para las bombas. En particular, para la superación de no solo las pérdidas de fricción en las tuberías u otros componentes hidráulicos durante el llenado, sino también la altura de elevación. Si el proceso de vaciado se produce en sentido contrario al de la circulación, las bombas deben permitir un reflujo o tener un bypass. Por ello, para cumplir estas tareas (requisitos) y además reducir el consumo de electricidad, el sistema puede usar una sola bomba de velocidad variable, al menos dos bombas conectadas en serie o bien diferentes tipos de bombas (centrifugas o de desplazamiento positivo).
El sistema dispone de tuberías por donde circula el fluido caloportador hacia cada componente de la instalación. Se puede ocasionar funcionamientos inadecuados o daños por un inadecuado montaje de las tuberías hacia los colectores de fluido; pudiendo permanecer el agua en los colectores de fluido o en la parte superior del sistema hidráulico después de que la bomba (8) se haya detenido. Por ello, es recomendable que las tuberías se monten con una pendiente suficiente hacia el depósito (2’) DB para facilitar el vaciado por gravedad
El fluido de transferencia de calor (caloportador o fluido circulante) es un fluido que transporta el calor desde los colectores de fluido hasta el depósito (2’) del intercambiador (3).
El sistema dispone de sondas de temperatura (6), (7), y (10), para el agua fría, agua caliente y para los colectores de fluido, además de unidades de control, como una centralita (9). Para el funcionamiento del sistema y que la bomba se active se deben cumplir tres requisitos:
El diferencial temperaturas entre los colectores de fluido y el intercambiador (2) debe ser superior a la asignada en la centralita (9). La temperatura del agua del intercambiador (2) debe ser inferior a la temperatura máxima asignada en la centralita (9). La temperatura de los colectores de fluido debe ser inferior a la temperatura máxima asignada en la centralita (9). Cuando estos tres parámetros se cumplen, la bomba (8) estará en funcionamiento e impulsará el fluido caloportador desde el depósito (2’) del intercambiador (2) hacia los colectores de fluido del colector solar (1). Al mismo tiempo, el aire contenido en los colectores de fluido se desplazará hacia el depósito (2’) del intercambiador (2’). Una vez que el fluido caloportador se encuentre en los colectores de fluido del colector solar (1), captará el calor en las placas producido por la radiación solar y la llevará al depósito (2’) del intercambiador (2). Entonces, el proceso de llenado se inicia y continua durante varios minutos. Tras el llenado del depósito (2’) del intercambiador (2’), se produce el vaciado del mismo debido a la impulsión del fluido hacia los colectores de fluido del colector solar (1) provocado por la bomba (8). De esta manera, se repite el mismo procedimiento hasta la parada de la bomba (8). La parada de la bomba (8) puede ser debido a sobre temperatura o por baja radiación solar. La bomba (8) se detiene por sobre temperatura cuando la temperatura en o en el depósito (2’) es superior a las temperaturas de diseño. Llegados a este punto, el sistema se detiene para protegerse de los efectos que pueden producir estas altas temperaturas, por lo que todo el fluido de la instalación retorna al depósito (2’) del intercambiador (2). Al mismo tiempo, el aire se movilizará hacia los colectores de fluido y a las tuberías hasta el nivel del depósito (2’).
La bomba (8) se detiene por baja radiación en el caso que haya poca radiación solar. Las temperaturas del captador (1) bajará por debajo del diferencial mínimo asignado. Llegados a este punto se considera que el sistema no es capaz de extraer calor suficiente del sol como para aumentar la temperatura en el depósito (2’) del intercambiador (2). El sistema se detiene hasta que vuelva a aumentar la radiación solar. Del mismo modo que cuando se produce sobre temperatura, el fluido de la instalación se desplazara hacia el depósito (2’) del intercambiador (2), mientras que el aire ocupara el espacio dejado por el fluido tras el vaciado.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
El sistema descrito en la presente invención muestra su aplicación en sistemas solares térmicos para el calentamiento de fluidos, de forma económica y eficiente. Para ello, hace uso de un sistema a prueba de fallos, que maximiza la eficiencia de su funcionamiento, la durabilidad de sus componentes, con un mantenimiento sencillo y que además incluye una gestión remota de los datos.
El sistema dispone de un circuito primario en el que el fluido recorre toda la instalación del depósito al colector y viceversa. Está compuesto por el agua de suministro o fluido caloportador, que se distribuirá a lo largo de la instalación para el calentamiento del agua de consumo. No requiere de aditivos ni glicoles (Salvo instalaciones con requerimientos especiales) y un circuito secundario, en el que el agua se distribuye hacia los puntos de consumo o demanda. Está compuesto por la entrada de agua fría, más el retorno (Agua no utilizada en la demanda). Esta agua nunca estará en contacto con la de primario y se calentará a lo largo del interior del serpentín.
El sistema de la invención comprende al menos un captador solar (1) compuesto por placas solares y por colectores de fluido donde transcurre el fluido caloportador y que se encuentra en contacto con una sonda (10) para la medida de la temperatura dentro de los colectores; un intercambiador de calor (2) conectado a los colectores de dicho captador solar (1) que dispone de un depósito (2’) de agua, un serpentín (3) con doble conexión de primario, al menos una sonda de temperatura (7) para el agua fría en contacto con la parte inferior del depósito (2’) y al menos una sonda de temperatura (6) para el agua caliente en contacto con la parte superior del depósito (2’); una válvula de seguridad (4) dispuesta a la entrada del intercambiador (3); al menos una bomba (8) que permite la circulación del agua a través de todo el sistema; y una centralita (9) conectada a la bomba (8) de circulación de agua, a la sonda de agua fría (7), a la sonda de agua caliente (6) y a la sonda (10) de los colectores de fluido, permitiendo detectar la variación de las temperaturas de dichas sondas (6), (7) con la sonda(10) y donde dicha centralita (9) permite regular la velocidad de la bomba (8) en función a las señales recibidas de dichas sondas. El sistema permite incorporar una válvula (5) entre el intercambiador (2) y la bomba (8) para controlar el flujo hacia esta última.
El Intercambiador (2) es un intercambiador de producción semi instantánea inercial de ACS (agua caliente sanitaria) de acero al carbono con doble conexión de primario, y con intercambiador en serpentín sobredimensionado que mantiene la temperatura de acumulación del ACS (agua caliente sanitaria) durante largos periodos de tiempo sin necesidad de aporte energético suplementario.
La bomba (8) se pone en marcha por medio de la centralita (9) en el momento que existe un diferencial de temperatura detectada entre la sonda de agua fría (6) y la sonda (10) de los colectores de fluidos. El diferencial de temperatura entre la sonda de agua fría (6) y la sonda (10) de los colectores de fluidos se ajusta previamente hasta aproximadamente 10°C. Al ponerse en marcha el sistema, la bomba (8) impulsa el agua fría de suministro del depósito (2’) del intercambiador (2) hacia los colectores solares para calentarse. El aire que antes se encontraba en el interior de los colectores de fluidos, será empujado por el agua hacia el depósito (2’) del intercambiador (2) ocupando la parte superior de este. El mismo volumen de aire que recibe el depósito (2’) es el agua enviada por la bomba (8) hacia de los colectores de fluidos. Al mismo tiempo que el depósito (2’) recibe aire, se irá disminuyendo el volumen del agua.
El depósito (2’) del intercambiador de calor (2) aumenta su temperatura al recibir el calor obtenido por el fluido de los colectores de fluidos, donde dicho calor se estratifica a través del fluido en el depósito (2’) debido a la variación de densidades por temperaturas entre el fluido ya existente (agua fría de suministro) y el que está entrando, este calor se envía al agua fría que se introduce en la parte inferior del depósito (2’) del intercambiador (2) entregando agua calentada en la parte superior del depósito (2’) del intercambiador (2). En la parte interna del serpentín (3) entra el agua fría de consumo aumentando su temperatura a medida que recorre dicho serpentín (3) absorbiendo el calor del fluido caloportador a través de las paredes del serpentín (3). Esta agua nunca estará en contacto con la de suministro (primario) ya que entra directamente por la parte inferior del serpentín (3).
A medida que aumenta la temperatura del depósito (2’), la velocidad de la bomba (8) se va autorregulando en función a la variación de temperatura (AT), disminuye su velocidad modificando el tiempo que está en los colectores de fluidos y optimizando la captación de radiación a los parámetros que en cada momento necesita el sistema. Del mismo modo, en el caso que haya baja radiación o el depósito (2’) no alcance la temperatura necesaria, la velocidad de la bomba (8) disminuye para adaptarse a las necesidades en ese momento.
Según aumenta la temperatura del depósito (2’), el diferencial térmico entre la sonda (10) y la sonda (6) se reduce hasta llegar a un punto en el que el diferencial desaparece, esto es AT= 0, en este caso el sistema no es capaz de obtener más calor del sol y para para evitar gastar energía eléctrica, la bomba (8) se detiene y el agua comienza a volver desde los colectores de fluidos hacia el depósito (2’), siendo reemplazada por aire para evitar daños en la instalación. El aire dispuesto en el depósito (2’) se desplaza hacia de los colectores de fluidos para proteger el sistema ante posibles sobre temperaturas. A la vez que vuelve (por gravedad) el fluido del circuito hacia el depósito (2’).
Cuando la radiación solar sea muy alta y baja la demanda de calor del sistema secundario, podemos llegar al punto de tener demasiado calor. En este caso el sistema se auto protege. Del mismo modo el sistema se encuentra en marcha y el calor de los colectores de fluidos se transfiere hacia el depósito (2’). El sistema trata de mantener el diferencial térmico y van aumentando sus temperaturas tanto en los colectores de fluidos como el depósito (2’). Dependiendo de la radiación, el sistema aumenta o reduce la velocidad de la bomba (8) intentando mantener el diferencial de temperaturas programado y seguir cediendo calor al depósito (2’). Finalmente, la temperatura de los colectores de fluidos puede llegar al límite superior establecido (90°C). Llegados a este punto, se detiene el sistema para autoprotegerse de los problemas que genera demasiada temperatura en el fluido caloportador. De tal manera que el sistema evita la generación de vapor en el fluido caloportador que anula el equilibrio de presiones y volúmenes aire/agua, así como generar stress en los materiales que componen el sistema, alargando su vida útil.
En el caso que exista una disminución de la radiación por horario o por condiciones meteorológicas las temperaturas de los colectores disminuirán por debajo de la del depósito (2’), en este caso la centralita (9) da orden de detener la bomba (8) para evitar disipar calor del depósito (2’) en los colectores de fluidos. El aire del depósito (2’) se transfiere a los colectores de fluidos, y del mismo modo el fluido caloportador al depósito (2’). El depósito (2’) estará completamente lleno para ceder el calor al serpentín (3) y de esa manera continuar cediendo calor al circuito secundario aún sin radiación solar. La temperatura del agua de consumo se mantiene caliente gracias al calor aportado por el fluido caloportador.
En caso de bajada de radiación por condiciones meteorológicas, el sistema se volverá a poner en marcha cuando se detecte el incremento de temperatura en los colectores de fluidos. En caso de bajada de radiación por la noche, el sistema quedará protegido contra heladas hasta que a la mañana siguiente se cumplan las condiciones de arranque del sistema. El calor almacenado en el depósito (2’) se irá cediendo al fluido según sea necesario hasta que se haya consumido.
El sistema de la presente invención permite mejorar la complejidad y costes observados en los sistemas conocidos en la técnica, ya que elimina elementos de estos sistemas convencionales, integrando en un solo sistema más simple un conjunto de elementos que permiten entre otras cosas que:
- Se eliminan los vasos de expansión del circuito primario, ya que se genera una cámara de aire que en el interior del depósito (2’).
- Se eliminan intercambiadores de calor externos evitando así sus averías y mejorando el rendimiento de todo el sistema.
- Se elimina la bomba de secundario evitando así sus averías y reduciendo la energía necesaria para que el sistema funcione (mejora el rendimiento)
- Se elimina el depósito de drenaje de los sistemas conocidos, estando integrado el depósito de drenaje dentro del propio depósito (2’) de inercia primario.
- Se eliminan los purgadores en los captadores, reduciendo las averías y facilita el mantenimiento.
- No requiere de aditivos para el fluido primario reduciendo costes, mantenimiento y complejidad a la hora de rellenar o realizar modificaciones.
- Se evitan las sobre temperaturas por lo que no se producen averías y se alarga la vida útil de los materiales (Elimina stress por temperaturas)
- No permite congelaciones evitando este tipo de averías en los sistemas conocidos.
El intercambiador (2) de la presente invención permite mejorar las prestaciones del conjunto depósito de acumulación, intercambiador de placas y depósito Drain-Back (drenaje) que se encuentra descrito en los sistemas conocidos en la técnica. Este sistema basado en la tecnología del drenaje automático corrige la totalidad de los problemas más frecuentes tanto de los sistemas tradicionales presionados como de los sistemas Drain-Back. Es un sistema que se adapta a cualquier tipo de instalación y situación con sistemas de autoprotección propios que no requieren de intervención externa para funcionar.
Puede utilizarse en diferentes sectores y es capaz de adaptarse tanto a instalaciones que se requieran grandes cantidades de calor como a pequeñas instalaciones de uso esporádico sin tener que preocuparse de su mantenimiento.
Además, resuelve la problemática que pueden generar las instalaciones solares térmicas, como por ejemplo la fatiga de materiales, estancamientos, dilataciones o excesos de calor. En conclusión, el sistema de la presente invención es una alternativa mejorada con respecto al sistema Drain-Back convencional, a los sistemas tradicionales presionados, así como otros sistemas de producción de agua caliente sanitaria (ACS).

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1- Sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático que se caracteriza por que comprende al menos un captador solar (1) compuesto por placas solares y por colectores de fluido, donde transcurre el fluido caloportador y que se encuentra en contacto con una sonda (10) para la medida de la temperatura dentro de los colectores; un intercambiador de calor (2) conectado a los colectores de dicho captador solar (1) que dispone de un depósito (2’) de agua, un serpentín (3) con doble conexión de primario, al menos una sonda de temperatura (7) para el agua fría en contacto con la parte inferior del depósito (2’) y al menos una sonda de temperatura (6) para el agua caliente en contacto con la parte superior del depósito (2’); una válvula de seguridad (4) dispuesta a la entrada del intercambiador (3); al menos una bomba (8) que permite la circulación del agua a través de todo el sistema; y una centralita (9) conectada a la bomba (8) de circulación de agua, a la sonda de agua fría (7), a la sonda de agua caliente (6) y a la sonda (10) de los colectores de fluido, permitiendo detectar la variación de las temperaturas de dichas sondas (6), (7) con la sonda(10) y donde dicha centralita (9) permite regular la velocidad de la bomba (8) en función a las señales recibidas de dichas sondas.
    2- Sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático según la reivindicación 1 que se caracteriza por que incorpora una válvula (5) entre el intercambiador (2) y la bomba (8).
    3- Sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático según la reivindicación 1 que se caracteriza por que la bomba (8) se pone en marcha por medio de la centralita (9) en el momento que existe un diferencial de temperatura detectada entre la sonda de agua (6) y la sonda (10) de los colectores de fluido.
    4- Sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático según la reivindicación anterior que se caracteriza por que el diferencial de temperatura entre la sonda de agua fría (6) y la sonda (10) de los colectores de fluido es de aproximadamente 10°C, pudiendo este ser modificado a través de la centralita en función de las necesidades de cada instalación.
    5- Sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático según la reivindicación 1 que se caracteriza por que al ponerse en marcha el sistema, la bomba (8) impulsa el agua fría de suministro del depósito (2’) del intercambiador (2) hacia el los colectores de fluido para calentarse.
    6- Sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático según la reivindicación 1 que se caracteriza por que el depósito (2’) del intercambiador de calor (2) aumenta su temperatura al recibir el calor obtenido por el fluido de los colectores de fluido, donde dicho calor se estratifica a través del fluido en el depósito (2’) y se envía al agua fría que se introduce en la parte inferior del depósito (2’) del intercambiador (2) entregando agua calentada en la parte superior del depósito (2’) del intercambiador (2).
    7- Sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático según la reivindicación 1 que se caracteriza por que dentro del serpentín (3) entra el agua fría de consumo aumentando su temperatura a medida que recorre dicho serpentín (3) absorbiendo el calor del fluido caloportador a través de las paredes del serpentín (3) .
    8- Sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático según la reivindicación 2 que se caracteriza por que cuando el diferencial de temperatura entre la sonda de agua (6) y la sonda (10) de los colectores de fluido es menor de 10°C, la bomba (8) se autorregula y disminuye su velocidad modificando el tiempo que está en los colectores de fluido.
    9- Sistema de captación solar de alta eficiencia con drenaje automático según la reivindicación 2 que se caracteriza por que cuando el diferencial de temperatura entre la sonda de agua (6) y la sonda (10) de los colectores de fluido es cero (AT= 0), la bomba (8) se detiene y el agua comienza a volver desde los colectores de fluido hacia el intercambiador (2), siendo reemplazada por aire.
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