PT107491A - Colector termoeléctrico equipado com um sistema multi-tubagens e canal transparentes - Google Patents

Abstract

A PRESENTE INOVAÇÃO TRATA DE UM COLECTOR TERMOELÉCTRICO EQUIPADO COM UM SISTEMA MULTI-TUBAGENS E CANAL TRANSPARENTES. ESTE COLECTOR É CONSTITUÍDO POR UM GRUPO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS, 1, UM SISTEMA DE MULTI-TUBAGENS TRANSPARENTE, 2, E UM CANAL TRANSPARENTE, 3.O GRUPO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS, 1, COLOCADO NA EXTREMIDADE OPACA DO COLECTOR E A JUSANTE DO SISTEMA DE MULTI-TUBAGENS TRANSPARENTE, 2, É CONSTRUÍDO ATRAVÉS DE SUPERFÍCIES REFLECTORAS E EMISSORAS.O SISTEMA DE MULTI-TUBAGENS TRANSPARENTE, 2, COLOCADO NA ZONA CENTRAL DO COLECTOR A MONTANTE DE UM GRUPO DE CÉLULAS FOTOVOLTAICAS, 1, E A JUSANTE DE UM CANAL TRANSPARENTE, 3, É CONSTRUÍDO ATRAVÉS DE VÁRIOS GRUPOS DE TUBOS TRANSPARENTES COLOCADOS PARALELAMENTE, HORIZONTALMENTE E EQUIDISTANTES, CONECTADOS ENTRE SI ATRAVÉS DE UM SISTEMA VAI E VEM.O CANAL TRANSPARENTE, 3, COLOCADO NA EXTREMIDADE TRANSPARENTE DO COLECTOR A MONTANTE DO UM SISTEMA DE MULTI-TUBAGENS TRANSPARENTE, 2, É CONSTRUÍDO ATRAVÉS DE DUAS SUPERFÍCIES PARALELAS E TRANSPARENTES CONECTADAS NA ENVOLVENTE.

Description

DESCRIÇÃO "Colector Termoeléctrico equipado com um sistema multi-tubagens e canal transparentes" 1.1 Domínio Técnico da Invenção, Epígrafe da Invenção, A presente inovação trata de um colector termoeléctrico equipado com um sistema multi-tubagens e canal transparentes. Este colector é constituído por um grupo de células fotovoltaicas, 1, um sistema de multi-tubagens transparente, 2, e um canal transparente, 3. 0 grupo de células fotovoltaicas, 1, colocado na extremidade opaca do colector e a jusante do sistema de multi-tubagens transparente, 2, é construído através de superfícies reflectoras e emissoras. 0 sistema de multi-tubagens transparente, 2, colocado na zona central do colector a montante de um grupo de células fotovoltaicas, 1, e a jusante de um canal transparente, 3, é construído através de vários grupos de tubos transparentes colocados paralelamente, horizontalmente e equidistantes, conectados entre si através de um sistema vai e vem. 0 canal transparente, 3, colocado na extremidade transparente do colector a montante do um sistema de multi-tubagens transparente, 2, é construído através de duas superfícies paralelas e transparentes conectadas na envolvente. 1.2 Sumário da Invenção A presente inovação trata de um colector termoeléctrico equipado com um sistema multi-tubagens e canal transparentes. Este colector é constituído por um grupo de células fotovoltaicas, 1, um sistema de multi-tubagens transparente, 2, e um canal transparente, 3. 0 grupo de células fotovoltaicas, 1, colocado na extremidade opaca do colector e a jusante do sistema de multi-tubagens transparente, 2, é construído através de superfícies reflectoras e emissoras. 0 sistema de multi-tubagens transparente, 2, colocado na zona central do colector a montante de um grupo de células fotovoltaicas, 1, e a jusante de um canal transparente, 3, é construído através de vários grupos de tubos transparentes colocados paralelamente, horizontalmente e equidistantes, conectados entre si através de um sistema vai e vem. 0 canal transparente, 3, colocado na extremidade transparente do colector a montante do um sistema de multi-tubagens transparente, 2, é construído através de duas superfícies paralelas e transparentes conectadas na envolvente. A entrada da água no colector, proveniente do meio exterior, efectua-se no canal transparente, 3, numa fase de pré-aquecimento, passa pelo sistema de multi-tubagens transparente, 2, do tubo mais interior para o tubo mais exterior, e sai através do sistema de multi-tubagens transparente, 2, para o meio exterior. A entrada da radiação solar no colector, proveniente do meio exterior, efectua-se através do canal transparente, 3, passa pelo sistema de multi-tubagens transparente, 2, e incide no grupo de células fotovoltaicas, 1. 0 grupo de células fotovoltaicas, 1, reflecte a radiação solar para o sistema de multi-tubagens transparente, 2, e emite o fluxo de calor para o ambiente interior do colector. 1.3 Estado da Técnica Anterior

Um colector solar é utilizado na conversão da radiação solar em energia térmica. Por outro lado, as células fotovoltaicas são utilizadas na conversão da radiação solar em energia eléctrica e, ao mesmo tempo, libertam calor.

Os colectores solares disponíveis para aquecimento de fluidos térmicos, mais utilizados no mercado, são os colectores planos, colectores parabólicos e colectores de tubos de vácuo. 0 colector plano é o mais comum e destina-se à produção de fluidos térmicos a temperaturas mais baixas. Este tipo de colector solar é construído por uma cobertura transparente, uma placa absorvedora e uma caixa isolada do ambiente exterior para evitar as perdas de calor por convecção/condução para o meio envolvente. A cobertura é constituída através de um vidro transparente incolor ou selectivo. Na placa absorvedora, pintada de preto de forma a absorver a maior parte da radiação solar incidente, está conectada uma serpentina onde circula o fluido térmico. No interior da caixa do colector é mantida uma atmosfera a uma temperatura muito elevada de forma a reduzir as perdas de energia por convecção da placa absorvedora.

Os colectores parabólicos, normalmente designados por CPC, combinam as propriedades dos colectores planos, a capacidade de produzirem fluidos térmicos a temperaturas mais elevadas e apresentam rendimentos térmicos mais elevados do que os colectores planos. Este tipo de colector solar é também construído por uma cobertura transparente, uma superfície absorvedora, uma superfície reflectora e uma caixa isolada do ambiente exterior para evitar as perdas de calor por convecção para o meio envolvente. A cobertura neste tipo de colector é constituída através de um vidro transparente incolor ou selectivo. A superfície absorvedora, constituída por uma grelha de alhetas em forma de acento circunflexo e conectada a uma serpentina onde circula o fluido térmico, está colocada em cima da superfície reflectora. A captação solar realiza-se nas duas faces das alhetas, aumentado assim a temperatura do fluido térmico. No interior da caixa do colector, como foi verificado nos colectores planos, é mantida também uma atmosfera a uma temperatura muito elevada de forma a reduzir as perdas de energia por convecção da superfície absorvedora.

Os colectores de tubo de vácuo são constituídos geralmente através de tubos metálicos absorvedores colocados no interior de tubos de vidro transparente. Entre os tubos de vidro e os tubos metálicos é criado vácuo. Como a atmosfera de vácuo no interior dos tubos de vidro elimina as perdas de calor por convenção, este tipo de colector solar aumenta significativamente a temperatura do fluido térmico em relação aos colectores planos e aos colectores parabólicos.

De uma forma geral, qualquer um destes colectores, ou outro colector, é constituído através de um conjunto de condutas paralelas (onde o escoamento entra num dos lados e sai no outro lado), onde é efectuado o aquecimento do fluido, e através de uma extremidade transparente e outra extremidade opaca.

No entanto, esta invenção apresenta um conjunto significativo de mais-valias, nomeadamente, sistema vai e vem, dupla radiação incidente e reflectida no sistema de multi-tubagens transparentes, 2, canal transparente, 3, produção de energia eléctrica e emissão de energia térmica no interior do colector. 0 aquecimento no sistema de multi-tubagens transparentes, 2, através de um sistema vai e vem, de forma a aumentar o rendimento, é construído através de vários grupos de tubos transparentes colocados paralelamente, horizontalmente e equidistantes, conectados entre si.

Por outro lado o sistema multi-tubagens transparente, 2, está sujeito a radiação directa vindo directamente da radiação solar e, por outro lado, está sujeito a radiação reflectiva vindo directamente do grupo de células fotovoltaicas, 1. 0 canal transparente, 3, construído através de duas superfícies paralelas e transparentes conectadas na envolvente, colocado na extremidade transparente do colector, é utilizado no pré-aquecimento do fluido quando ele ainda está frio. Desta forma consegue-se recuperar todo o calor que na prática é libertado para o exterior por convecção.

Este colector produz energia eléctrica no seu interior, através de um grupo de células fotovoltaicas, 1, reflecte a radiação solar para o sistema de multi-tubagens transparente, 2, e produz energia térmica que é libertada para o interior do colector, contribuindo para o aquecimento do ar interno do colector.

Nesta perspectiva, a presente invenção apresenta uma nova metodologia que será utilizada no aumento do rendimento térmico neste tipo de colectores, em função das condições reais de funcionamento. 1.4 Descrição da Invenção e das Figuras A presente inovação trata de um colector termoeléctrico equipado com um sistema multi-tubagens e canal transparentes. Este colector é constituído por um grupo de células fotovoltaicas, 1, construído através de superfícies reflectoras e emissoras, um sistema de multi-tubagens transparente, 2, construído através de vários grupos de tubos transparentes colocados paralelamente, horizontalmente e equidistantes, conectados entre si através de um sistema vai e vem, e um canal transparente, 3, construído através de duas superfícies paralelas e transparentes conectadas na envolvente (ver figura 1). 0 grupo de células fotovoltaicas, 1, está colocado na extremidade opaca do colector e a jusante do sistema de multi-tubagens transparente, 2 (ver figura 1). 0 sistema de multi-tubagens transparente, 2, está colocado na zona central do colector a montante de um grupo de células f otovoltaicas, 1, e a jusante de um canal transparente, 3 (ver figura 1). 0 canal transparente, 3, está colocado na extremidade transparente do colector a montante do um sistema de multi-tubagens transparente, 2 (ver figura 1). 1.5 Descrição Pormenorizada da Invenção 1.5.1 Introdução A presente invenção apresenta uma nova metodologia que será utilizada no aumento do rendimento térmico neste tipo de colectores, em função das condições reais de funcionamento.

Entre outras mais-valias, pode-se identificar um sistema vai e vem, uma dupla radiação incidente e reflectida no sistema de multi-tubagens transparentes, 2, um canal transparente, 3, uma produção de energia eléctrica e uma emissão de energia térmica no interior do colector: • aquecimento no sistema de multi-tubagens transparentes, 2, através de um sistema vai e vem, de forma a aumentar o rendimento; • sistema multi-tubagens transparente, 2, sujeito a radiação directa vindo directamente da radiação solar e a radiação reflectiva vindo directamente do grupo de células fotovoltaicas, 1; • canal transparente, 3, utilizado no pré-aquecimento do fluido quando ele ainda está frio,recuperando todo o calor que na prática é libertado para o exterior por convecção; • produção de energia eléctrica no seu interior, através de um grupo de células fotovoltaicas, 1, que reflecte a radiação solar para o sistema de multi-tubagens transparente, 2, e produzem energia térmica que é libertada para o interior do colector. 1.5.2 Construção do colector A presente inovação trata de um colector termoeléctrico equipado com um sistema multi-tubagens e canal transparentes. Este colector é constituído por um grupo de células fotovoltaicas, 1, um sistema de multi-tubagens transparente, 2, e um canal transparente, 3. 0 grupo de células fotovoltaicas, 1, colocado na extremidade opaca do colector e a jusante do sistema de multi-tubagens transparente, 2, é construído através de superfícies reflectoras e emissoras. 0 grupo de células fotovoltaicas, 1, para além da produção de energia eléctrica permite ainda, quer a produção de energia térmica, quer a reflexão da radiação solar incidente. 0 sistema de multi-tubagens transparente, 2, colocado na zona central do colector a montante de um grupo de células fotovoltaicas, 1, e a jusante de um canal transparente, 3, é construído através de vários grupos de tubos transparentes colocados paralelamente, horizontalmente e equidistantes, conectados entre si através de um sistema vai e vem. A aplicação de tubos transparentes permite a passagem da radiação solar para o grupo de células fotovoltaicas, 1. Por ouro lado, a colocação dos tubos paralelamente, horizontalmente e equidistantes, garante que na primeira passagem da radiação solar directa e na segunda passagem da radiação solar reflectida pelo grupo de células fotovoltaicas, 1, independentemente da altura solar, a absorção da energia por parte da água seja a maior possível. Finalmente, devido ao facto da passagem da água ser efectuada através de um sistema vai e vem, do tubo mais interior para o tubo mais exterior, permite um aquecimento da água progressivo e mais intensivo, aproveitando ao máximo todos os recursos energéticos disponíveis. 0 canal transparente, 3, colocado na extremidade transparente do colector a montante do um sistema de multi-tubagens transparente, 2, é construído através de duas superfícies paralelas e transparentes conectadas na envolvente.

Este canal transparente, 3, permite numa primeira fase, o pré-aquecimento da água através de calor que teoricamente seria perdido para o ambiente exterior através de convecção de calor. 1.5.3 Escoamento no interior do colector A entrada da água no colector, proveniente do meio exterior, efectua-se no canal transparente, 3, numa fase de pré-aquecimento, passa pelo sistema de multi-tubagens transparente, 2, do tubo mais interior para o tubo mais exterior, e sai através do sistema de multi-tubagens transparente, 2, para o meio exterior.

Esta sequência permite um melhor aproveitamento dos recursos energéticos. No entanto, quando o valor da temperatura da água na entrada é mais elevado o pré- aquecimento da água pode ser suprimido. Assim sendo, neste tipo de situação a entrada da água no colector, proveniente do meio exterior, efectua-se directamente no sistema de multi-tubagens transparente, 2, do tubo mais interior para o tubo mais exterior, e sai através do sistema de multi- tubagens transparente, 2, para o meio exterior. 1.5.4 Radiação no interior do colector A entrada da radiação solar no colector, proveniente do meio exterior, efectua-se através do canal transparente, 3, passa pelo sistema de multi-tubagens transparente, 2, e incide no grupo de células fotovoltaicas, 1. 0 grupo de células fotovoltaicas, 1, reflecte a radiação solar para o sistema de multi-tubagens transparente, 2, e emite o fluxo radiactivo para o ambiente interior do colector.

Durante o Verão a altura solar é maior, enquanto que durante o Inverno a altura solar é menor. Durante a manhã e a tarde a altura solar é menor, enquanto que durante o meio dia a altura solar é maior. Por outro lado, em função da latitude a altura solar pode ainda variar. Finalmente, a posição do colector, de uma posição completamente horizontal na varanda, até uma posição completamente vertical na fachada, passando por uma posição inclinada no telhado, pode influenciar o ângulo de incidência solar no sistema de multi-tubagens transparente, 2.

Assim sendo, de forma a garantir o melhor aproveitamento possível dos recursos energéticos, o afastamento entre os tubos e o número de tubos no sistema de multi-tubagens transparente, 2, pode ser controlado e ajustado numa fase de construção.

Faro, 24 Fevereiro de 2014

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES 1 Colector termoeléctrico equipado com um sistema multi- tubagens e canal transparentes, caracterizado por um grupo de células fotovoltaicas, 1, construído através de superfícies reflectoras e emissoras, um sistema de multi-tubagens transparente, 2, construído através de vários grupos de tubos transparentes colocados paralelamente, horizontalmente e equidistantes, conectados entre si através de um sistema vai e vem, e um canal transparente, 3, construído através de duas superfícies paralelas e transparentes conectadas na envolvente.
2. 2 Colector Termoeléctrico equipado com um sistema multi- tubagens e canal transparentes, de acordo com a reivindicação η.2 1, caracterizado por um grupo de células fotovoltaicas, 1, colocado na extremidade opaca do colector e a jusante do sistema de multi-tubagens transparente, 2, construído através de superfícies reflectoras e emissoras.
3. 3 Colector Termoeléctrico equipado com um sistema multi- tubagens e canal transparentes, de acordo com a reivindicação η.2 1, caracterizado por um sistema de multi-tubagens transparente, 2, colocado na zona central do colector a montante de um grupo de células fotovoltaicas, 1, e a jusante de um canal transparente, 3, construído através de vários grupos de tubos transparentes colocados paralelamente, horizontalmente e equidistantes, conectados entre si através de um sistema vai e vem.
4. 4 Colector Termoeléctrico equipado com um sistema multi- tubagens e canal transparentes, de acordo com a reivindicação η.2 1, caracterizado por um canal transparente, 3, colocado na extremidade transparente do colector a montante do um sistema de multi-tubagens transparente, 2, construído através de duas superfícies paralelas e transparentes conectadas na envolvente.
5. 5 Processo de funcionamento do colector termoeléctrico, mencionado nas reivindicações anteriores, caracterizado por: a) entrada da água no canal transparente, 3, proveniente do meio exterior numa fase de pré-aquecimento; b) passagem da água pelo sistema de multi-tubagens transparente, 2, do tubo mais interior para o tubo mais exterior; c) saída da água do sistema de mult i-tubagens transparente, 2, para o meio exterior.
6. 6 Processo de funcionamento do colector termoeléctrico de acordo com a reivindicação n.2 5, caracterizado por: a) entrada da radiação solar no colector, proveniente do meio exterior, através do canal transparente, 3; b) passagem da radiação solar pelo sistema de multi- tubagens transparente, 2; c) incidência da radiação solar no grupo de células fotovoltaicas , 1; d) reflecção da radiação solar do grupo de células fotovoltaicas, 1, para o sistema de multi-tubagens transparente, 2; e) emissão do fluxo radiactivo do grupo de células fotovoltaicas, 1, para o ambiente interior do colector. Faro, 24 de Fevereiro de 2014