PT103939A - Elementos aumentadores para colectores solares de fachada - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE À INSTALAÇÃO DE ELEMENTOS AUMENTADORES NA FACE DOS COLECTORES SOLARES (TÉRMICOS OU FOTOVOLTAICOS), EM PARTICULAR QUANDO MONTADAS NA FACHADAS VERTICAIS DE EDIFÍCIOS, ORIENTADOS DE MANEIRA QUE CONTRIBUAM A AUMENTAR A CAPTAÇÃO DA ENERGIA SOLAR. TAMBÉM SERVEM PARA A PROTECÇÃO DOS COLECTORES, FECHANDO E PROTEGENDO A SUA ÁREA DE CAPTAÇÃO, DOS DANOS OCASIONADOS PELAS ALTAS TEMPERATURAS DE ESTAGNAÇÃO NOS CASOS EM QUE O SISTEMA DE BOMBAGEM FALHE OU NAS FÉRIAS QUANDO O SISTEMA SOLAR NÃO TEM CONSUMO E FINALMENTE SERVIR DE CAMUFLAGEM/INTEGRAÇÃO HARMONIOSA TENDO CORES E TEXTURAS ADEQUADAS À VALORIZAÇÃO/CONCEPÇÃO ARQUITECTÓNICA DAS FACHADAS ONDE FOREM INSTALADOS.

Description

DESCRIÇÃO "ELEMENTOS AUMENTADORES PARA COLECTORES SOLARES DE FACHADA" Âmbito da Invenção 0 objectivo da presente invenção é o da instalação de elementos aumentadores na face dos colectores solares em geral (térmicos ou fotovoltaicos) e, nomeadamente, nos colectores de fachada destinados ao aquecimento de águas sanitárias (AQS) e/ou climatização, aquecimento de ambiente (AA) no Inverno e arrefecimento (A) no Verão. A instalação destes elementos aumentadores, como se de estores activos se tratassem, na face exterior de colectores solares, nomeadamente aqueles que são colocados em superfícies verticais, na fachada de edifícios, apresenta as melhorias seguintes: - Aumento da captação da energia solar nomeadamente nas regiões de latitudes entre os 20° - 60°. - Protecção dos colectores das temperaturas de estagnação, cobrindo a face dos mesmos nos casos em que o sistema de bombagem falhe ou quando o sistema solar não seja utilizado em longos períodos de tempo, por exemplo nas férias. As temperaturas altas de estagnação nos colectores provocam deterioração prematura dos seus componentes. 1 - Adequação dos colectores à arquitectura das fachadas dos edifícios, permitindo inclusivamente que a face não reflectora dos estores tenha cores parecidas o em harmonia com as fachadas onde são instalados. Quando em operação, a camuflagem dos colectores será parcial, mas quando fora de serviço poderá atingir uma uniformização de 100% fazendo com que os estores cubram toda a face dos colectores.

Antecedentes e Resumo da Invenção

Os colectores solares térmicos, nomeadamente colectores de fachada, têm sido desenvolvidos há muito tempo e divulgados em vários pedidos de patente (ES 2 106 908 T3, ES 03380281, US-A-4 774 932, US-A-4323054, US-A-20050061312) .

Um dos principais problemas dos colectores de fachada instalados, nomeadamente, nas fachadas orientadas a sul, com azimute perto de 0o, para edificações do hemisfério norte (nas fachadas orientadas a norte com azimute perto de 180° para edificações do hemisfério sul), é que captam muita energia nos meses de Inverno e pouca nos meses de Verão, situação que se agrava ainda mais nas localidades de menor latitude, onde os raios solares, nos meses de Verão, incidem nas fachadas com ângulos próximos aos 90°. Isto ocasiona que pouca radiação solar directa seja captada porque o grande ângulo de incidência dos raios solares nos colectores faz com que seja rejeitada, já que as superfícies transparentes que protegem os colectores solares tendem a ter um comportamento parecido com o de um espelho, quando o ângulo da radiação incidente com a normal à superfície é grande. A presente invenção vem resolver este problema, uma vez que as superfícies reflectoras colocadas nos elementos 2 aumentadores instalados diante dos colectores de fachada, farão reduzir estes ângulos de incidência dos raios solares, de modo a que estes sejam captados com poucas perdas.

Outro dos problemas nos colectores solares é a sua capacidade de atingir, em estagnação, altas temperatura que podem danificar os seus materiais construtivos. A presente invenção resolve também este problema, ao permitir cortar ou reduzir a quantidade de radiação solar captada pelos mesmos. Os elementos aumentadores da presente invenção, colocados na face dos colectores também podem permitir esta redução e controlo, rodados de forma a bloquear a radiação incidente e a proteger dela a superfície de captação.

Finalmente ao encarar a componente estética da instalação de colectores solares nas fachadas das edificações, vê-se que esta não é aceite facilmente, dado que altera o aspecto das edificações e que não é do gosto dos arquitectos, moradores, etc. Os elementos aumentadores da presente invenção, colocados diante dos colectores podem ser fabricados com a parte não espelhada de cores (iguais ou não, com texturas distintas, etc.) às das fachadas, de maneira que se confundam/disfarcem com as fachadas e protejam os colectores, em melhor harmonia com a arquitectura.

Breve Descrição da Presente Invenção

Assim, a presente invenção refere-se a elementos aumentadores da energia captada por colectores solares (térmicos ou fotovoltaicos), aplicados nas fachadas verticais dos edifícios, caracterizados por serem montados à face dos 3 colectores solares e compreenderem lâminas giratórias, espelhadas de um dos lados, dotadas de meios com a capacidade de adoptarem um ângulo adequado com a sua superfície de entrada, para aumentarem a quantidade de energia solar interceptada e entregue aos referidos colectores solares.

Numa outra forma de realização, a presente invenção refere-se ainda a elementos aumentadores como descritos acima caracterizados por possuírem, pelo menos uma face espelhada reflectora possuindo a outra um acabamento seleccionado do grupo compreendendo reflectores, isolantes térmicos, acabamentos do tipo decorativo, tintas, vernizes e semelhantes.

Ainda noutra forma de realização, a presente invenção refere-se, também, a elementos aumentadores como acima descritos, caracterizados pelo facto de as lâminas poderem apresentar eixos de rotação horizontais ou verticais.

Noutra forma de realização, os elementos aumentadores da presente invenção são, ainda, caracterizados por apresentarem uma secção definida por linhas rectas, curvas (parabólicas, elípticas, circulares, etc.) ou combinações das duas.

Ainda noutra forma de realização os elementos aumentadores atrás descritos são, também, caracterizados pelo facto de terem um sistema adequado capaz de os mover entre a posição de trabalho e repouso.

Noutra forma de realização os elementos aumentadores da presente invenção são, também, caracterizados pelo facto serem fabricados num material seleccionado do grupo compreendendo, 4 vidro, alumínio, ferro, plástico e semelhantes e suas combinações.

Os elementos aumentadores da presente invenção, noutra forma de realização, são ainda caracterizados pelo facto de quando possuírem uma superfície exterior não espelhada esta ser pintada de qualquer cor ou combinações e misturas de cores.

Noutra forma de realização da presente invenção, os elementos aumentadores são também caracterizados pelo facto de serem colocados na posição na horizontal, vertical ou diagonal.

Descrição Detalhada das Realizações

Os aspectos acima referidos, características e vantagens da presente invenção, ficarão mais claros a partir da explicação mais detalhada que se segue, apresentada em conjunto com as figuras anexas. A descrição que se segue relativamente ao que se considera hoje ser a melhor realização da presente invenção, não deve ser tomada num sentido limitativo, mas meramente com o objectivo de descrever os princípios básicos da invenção. A fig. 1 mostra a representação dum colector 11 de fachada com a sua face 13 (área de captação) orientada ao sol 14. 0 desenho da esquerda apresenta a vista isométrica e o da direita a vista lateral. 0 colector 12 ou apenas a sua parte posterior estará integrado na fachada. 0 colector tem altura 15 e comprimento 16. 5

Os aumentadores serão produzidos em estrutura própria ou de alguma forma associados à própria caixa do colector, de forma a permitir a melhor integração, adaptação.

Muitas vezes o colector pode estar integrado nas edificações. 0 problema típico destes colectores é que captam pouca energia nos meses de Verão devido a que os raios solares incidem nos mesmos com ângulos de incidência perto dos 90°. Para estes valores os modificadores do raios solares que atingem os colectores apresentam maior penalização, por outro lado a área de captação efectiva é igual a área de captação multiplicada pelo co-seno dos ditos ângulos. Temos portanto duas desvantagens. A presente invenção reduz os efeitos destas desvantagens ao modificar o ângulo de incidência dos raios solares, reduzindo o efeito co-seno e o factor de penalização. A fig. 2 mostra um colector de fachada 11 com elementos aumentadores 22 na sua face, com eixos de rotação horizontais. O desenho da esquerda apresenta a vista isométrica e da direita a vista lateral. Os elementos aumentadores 22 tem uma certa inclinação Θ 21 óptima para cada região e azimute da fachada, segundo a sua latitude, por forma que o colector 11 capte a maior energia possível. A largura 25 dos elementos aumentadores também é calculada para ser o óptimo para cada região segundo a sua latitude, mas para ter a possibilidade de cobrir o total do colector tem que ser múltiplo da altura 15 do colector. O comprimento 24 dos estores deve ser igual ao comprimento 16 do colector. Os elementos aumentadores da presente invenção, poderão ter uma secção rectangular como a apresentada na figura 2 ou qualquer outra definida por linhas rectas, curvas (parabólicas, elípticas, circulares, etc.) ou combinações das duas. 6

Os aumentadores estão organizados como se tratasse de um estore, activo, com um conjunto de lâminas que são espelhadas de um lado (reflectoras) e do outro lado não. 0 ângulo de inclinação Θ 21 e a largura 25 das lâminas são calculados por métodos de ray-tracing por forma que o colector capte a maior energia possível para a uma dada região com uma latitude qualquer. Se temos a restrição de cobrir todo o colector, a largura das lâminas tem que ser um múltiplo da altura 15 do colector. A quantidade das lâminas pode ser definida por diversas razões, mas para efeitos de explicação nas figuras só se mostram 5 lâminas aumentadoras. A fig. 3 mostra 2 raios solares 33 e 34, para o meio dia solar onde os raios solares fazem o maior ângulo de incidência α 31 nos colectores, o raio 33 incide directamente com o ângulo de incidência α 31 e o raio 34 incide reflectido pelos aumentadores com o ângulo de incidência α 32. Como α 31 é muito maior que α 32, o raio 34 será captado com muito menor perda. As lâminas aumentadoras têm a parte 35 espelhada e a parte 36 não espelhada. Este detalhe é o motivo principal da presença dos aumentadores. A fig. 4 mostra 2 colectores instalados na fachada 43. 0 colector 41 com as lâminas aumentadoras na posição 44 de trabalho e o colector 42 com as lâminas na posição 45 de repouso cobrindo toda a face do colector. 0 movimento a realizar das posições de trabalho para a posição de repouso ou entre posições de trabalho diferentes será 7 conseguido por um qualquer sistema da técnica anterior, por exemplo, os sistemas normalmente associados a estores de lâminas exteriores.

Quando o azimute da fachada apresentar valores mais perto de orientações a Este e a Oeste, poderá ser interessante dar às lâminas aumentadoras uma orientação ortogonal à anterior, aparecendo os seus eixos de rotação verticais em vez de horizontais.

Quando os aumentadores estiverem na posição 44 de trabalho o colector estará a captar maior energia solar do que um colector que não tenha aumentadores, dai a razão da sua designação/nome. Quando os aumentadores estiverem na posição 45 de repouso o colector estará a ser protegido contra as temperaturas de estagnação, ocasionadas por vários motivos, quer seja pela falha do sistema de bombagem ou pela redução de consumo que faz com que os colectores atinjam altas temperaturas que provocam deterioração dos seu materiais construtivos.

Se a parte 36 não espelhada (fig. 3) dos aumentadores for pintada com uma cor igual à das fachadas onde serão instalados, poderão servir como uma forma de camuflagem dos colectores nas fachadas, parcial na posição 44 de trabalho (fig. 4) e total na posição 45 de repouso (fig. 4). A fig. 5 mostra um colector de fachada com lâminas na sua face 51, com eixos de rotação verticais.

Os elementos aumentadores de acordo com as reivindicações anteriores caracterizados pelo facto serem fabricados num alumínio, material seleccionado do grupo compreendendo, vidro, ferro, plástico e semelhantes e suas combinações.

Lisboa, 27 de Março de 2008 9

Claims (8)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Elementos aumentadores da energia captada por colectores solares (térmicos ou fotovoltaicos), aplicados nas fachadas verticais dos edifícios, caracterizados por serem montados à face dos colectores solares (11,41,51) e compreenderem lâminas (22) giratórias, espelhadas de um dos lados (35), dotadas de meios com a capacidade de adoptarem um ângulo Θ adequado com a sua superfície de entrada, para aumentarem a quantidade de energia solar interceptada e entregue aos referidos colectores solares.
2. 2. Elementos aumentadores de acordo com a reivindicação 1 caracterizados por possuírem, pelo menos uma face (35) espelhada reflectora possuindo a outra um acabamento seleccionado do grupo compreendendo reflectores, isolantes térmicos, acabamentos do tipo decorativo, tintas, vernizes e semelhantes.
3. 3. Elementos aumentadores de acordo com as revindicações 1 e 2, caracterizados pelo facto de as lâminas (22) poderem apresentar eixos de rotação horizontais ou verticais.
4. 4. Elementos aumentadores de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizados por apresentarem uma secção definida por linhas rectas, curvas (parabólicas, elípticas, circulares, etc.) ou combinações das duas.
5. 5. Elementos aumentadores de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizados pelo facto de terem um sistema 1 adequado capaz de os mover entre a posição de trabalho (44) e repouso (45).
6. 6. Elementos aumentadores de acordo com as reivindicações anteriores caracterizados pelo facto serem fabricados num material seleccionado do grupo compreendendo, vidro, alumínio, ferro, plástico e semelhantes e suas combinações.
7. 7. Elementos aumentadores de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizados pelo facto de quando possuírem uma superfície (36) exterior não espelhada esta ser pintada de qualquer cor ou combinações e misturas de cores.
8. 8. Elementos aumentadores de acordo com as reivindicações anteriores caracterizados pelo facto de serem colocados na posição na horizontal, vertical ou diagonal. Lisboa, 27 de Março de 2008 2