WO2008104619A1 - Maquina de fuente solar termica - Google Patents

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WO2008104619A1
WO2008104619A1 PCT/ES2008/000050 ES2008000050W WO2008104619A1 WO 2008104619 A1 WO2008104619 A1 WO 2008104619A1 ES 2008000050 W ES2008000050 W ES 2008000050W WO 2008104619 A1 WO2008104619 A1 WO 2008104619A1
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WO
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accumulator
solar
energy
hot water
domestic hot
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PCT/ES2008/000050
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Francesc I. Sureda Alsina
Josep María SALAS PRATS
Josep Jorda Bataller
Juan Melsom
Jordina Vidal Moreno
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Wattpic Energia Intell Ligent, S.L.
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Priority to US12/449,854 priority patent/US20100175733A1/en
Priority to EP08718450A priority patent/EP2151641A1/en
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/003—Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
    • F24S10/40—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors
    • F24S10/45—Solar heat collectors using working fluids in absorbing elements surrounded by transparent enclosures, e.g. evacuated solar collectors the enclosure being cylindrical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S30/00—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules
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    • F24S30/422—Vertical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S60/00—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors
    • F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
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    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Definitions

  • the present invention has as its object a compact machine for supplying thermal energy to the domestic, industrial, tertiary or any other user or application with thermal demand based on renewable energy sources.
  • the present invention relates to the use of alternative energies, such as the thermal energy source, which uses a fluid that circulates through conduits and is heated by solar rays, and whose thermal energy is harnessed to be transferred to any medium, such as heating domestic sanitary water preferably domestic.
  • alternative energies such as the thermal energy source, which uses a fluid that circulates through conduits and is heated by solar rays, and whose thermal energy is harnessed to be transferred to any medium, such as heating domestic sanitary water preferably domestic.
  • the present invention eliminates the aforementioned drawbacks because the solar thermal source machine is assembled entirely in a workshop, with a well-documented serial production, guaranteed in its entirety and allowing easy maintenance, which facilitates its connection to the corresponding building and guarantees a good operation throughout its useful life, providing 100% of the necessary energy. All this facilitates the implementation of solar thermal energy in the different fields of application.
  • the solar thermal source machine of the invention is essentially characterized in that it consists of a mobile structure, rigid, watertight, prismatic and closed in all its faces tightly containing inside all components assembled and coupled previously in the workshop, forming a compact machine and ready for placement and connection directly to the network at its installation site, whose components comprise at least some solar collectors that are positioned on the upper and front sides of the structure, that transform solar energy into water heating, accumulators that constitute water tanks that store the energy captured by solar panels throughout the day, of which a first solar accumulator constitutes a solar tank that accumulates solar energy in a tank of closed circuit water, a second domestic hot water cylinder constitutes a pre-accumulator that preheats the domestic hot water, and a third domestic hot water tank that receives the preheated water from the second tank and heats it to the consumption temperature to send to the hot water circuit of the installation corresponding ion through the discharge pipe, a boiler with chimney for eventual support to the third accumulator in the event that the solar production of the collectors is in
  • the structure is compact, resistant and insulated, having a parallelepiped configuration of rectangular longitudinal section, potentially deployable, on whose upper and front faces relative to the sun the solar collectors are positioned which are inclined, and the walls of the structure are isolated.
  • the structure has the capacity to rotate in solidarity following the sun to optimize the capture of photons.
  • the solar collectors consist of vacuum tubes that are inclined 45 ° and are connected in parallel, and are interconnected by means of a plate exchanger with the first accumulator to which they transmit thermal energy, constituting between the solar collectors and the plate exchanger the closed primary circuit that is operated by an electric pump.
  • the number of sensors is six and they are arranged in two rows of three elements connected in parallel. This configuration It can be adapted to other versions for greater power.
  • Each vacuum tube has a surface of 3 m 2 of surface with which the total surface area of solar collection is 18m 2 .
  • the accumulators are water tanks that store the energy captured by the solar panels and are of various types, characterized in that they comprise: a) a first solar tank that is connected to the solar panels through a plate exchanger forming between the first accumulator and the plate exchanger a closed circuit that is operated by an electric pump, and from the first accumulator another closed circuit comes out, which comprises a coil disposed inside the second accumulator and this other closed circuit is operated by an electric pump, b) a second accumulator consisting of a reservoir, which preheats the domestic hot water by passing it to the next accumulator, and c) a third accumulator that receives the cold water from the network, and which supplies the domestic hot water through the pipe, which receives from the second accumulator preheater and heats it to the supply temperature, and where appropriate, has a boiler of support of g so that it receives the gas for its operation through the supply pipe, whose boiler and third accumulator are connected by a closed circuit operated by an electric pump with a coil
  • the turning means for azimuthal tracking comprise a fixed part and a moving part, whose fixed part is a circular base with a channel for the circulation of the raceway and a zipper on the top and whose mobile part fits the structure and houses the motor-reducer for the turning movement and two locking brakes, with which structure revolves around an axis of vertical rotation.
  • the machine can be adapted to cold production in summer with domestic solar energy.
  • Figure 1 is a perspective view of the machine of the invention.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the structure of the machine illustrating the position of the solar collectors.
  • Figure 3 is a front view of the machine.
  • Figure 4 is a top plan view of the machine showing the solar installation and the circulation of domestic hot water.
  • Figure 5 is a longitudinal front elevational view showing essentially in longitudinal section the tanks and other components.
  • Figure 6 is a detail of the azimuthal rotation means and the corresponding pipes.
  • FIG. 7 illustrates the scheme of constitution and operation of the machine of the invention.
  • the solar thermal source machine object of the present invention with the general reference (1) consists of a structure (2) rigid, prismatic and closed on all its faces tightly containing inside all mounted components and previously coupled in the workshop, forming a compact device, which is ready for installation and connection directly to the network at its installation site.
  • the machine components comprise at least some solar collectors (3) that are positioned on the upper (2A) and front (2B) faces of the structure (2), which transform solar energy into water heating, accumulators (4 , 5, ⁇ ) that constitute water tanks that store the energy captured by the solar panels (3), of which a first solar accumulator (4) constitutes a solar tank that accumulates solar energy in a tank water in two closed circuits (see figures 4 and 7) before (CC) and after (CCS) of the first accumulator (4) that transmits the energy to the next accumulator, a second domestic hot water accumulator (5) that constitutes a pre-accumulator that performs the domestic hot water preheating, and a third domestic hot water accumulator (6) that receives the preheated water from the second accumulator (5) and heats it to the consumption temperature to be sent by the open secondary circuit (CSA) of domestic hot water (DHW) of the corresponding installation by the supply pipe (Tl), a gas boiler (7) with chimney (7A) for the eventual support to the third accumulator
  • Said electric pumps (EBl, EB2 and EB3) are connected to a control panel of the solar thermal source (CCFST) which in turn is connected to a solar sensor (SB), whose control unit adapts the thermal supply to the demand avoiding overheating.
  • CCFST solar thermal source
  • SB solar sensor
  • the structure (2) is compact, resistant and insulated, having a parallelepiped configuration of rectangular longitudinal section (see figures 1, 2, 3), on whose upper (2A) and frontal (2B) faces relative to the sun the solar collectors (3) which are inclined are positioned, and the walls of the structure (2) are constituted based on an inner metal structure together with rigid foam polyurethane and with two outer sheets of polyester fiber as finished by way of sandwich
  • solar collectors (3) consist of vacuum tubes (3a) that are connected in parallel (see figure 7), and are interconnected by means of a plate exchanger (8) with the first accumulator (4) to the that transmit the energy thermal, constituting the closed primary circuit
  • CPC plate heat exchanger (8) between the plate heat exchanger (8) and the solar panels (3) whose circuit is operated by an electric pump (EBl), and the vacuum tubes are in an inclined position about 45 °, and perform an azimuthal rotation according to the one that carries out the structure (2) in which they are mounted.
  • the number of sensors is six and they are arranged in two rows of three elements, all of them connected in parallel, as shown in detail in Figure 7 illustrating a general scheme of the machine of the invention.
  • the vacuum tubes (3a) that form the solar collectors each have 3 m 2 of surface, whereby the total surface area of solar collection is 18 m 2 , preferably.
  • the accumulators (4, 5, 6) are water tanks that store the energy captured by the solar panels and are of various types, and the type illustrated comprises: a) a first solar tank (4), preferably of 2000 lts. capacity, which is connected to the solar panels (3) through a plate exchanger (8), between the first accumulator (4) and the plate exchanger form a closed circuit (CC), and the first accumulator (4 ) a closed circuit (CCS) comes out comprising a coil (11) arranged inside the second accumulator (5) by which and by actuating an electric pump (EB3) transmits thermal energy to preheat the domestic hot water (ACS) to the third accumulator ( ⁇ ), whose closed circuit (CC) is operated by an electric pump (EB2), b) a second accumulator (5) consisting of a tank, preferably 1000 lts. capacity, which preheats the domestic hot water (DHW) by passing it to the next accumulator, and c) a third accumulator ( ⁇ ), preferably 2000
  • T2 domestic hot water
  • Tl the pipe that it receives from the second accumulator (5) preheater and that heats to the appropriate temperature to supply the consumer, and in the event that the production thermal is insufficient has a support boiler (7) of gas or other energy source that receives the gas for operation through the supply pipe
  • T3 whose support boiler (7) and the third accumulator (6) are connected to each other by a closed circuit (CC2) that is operated by an electric pump (EB4), which comprises a coil (12) arranged inside of the third accumulator (6) and an expansion tank (DE3).
  • EB4 electric pump
  • DE3 expansion tank
  • the closed primary circuit comprises an expansion tank (DEl), the actuating electric pump (EBl), and the corresponding valves
  • the closed circuit (CC) comprises an expansion tank (DE2) between the first accumulator and the plate exchanger (8) and is operated by the electric pump (EB2)
  • the closed circuit (CCS) of the first accumulator (4) and which has a coil (11) in the second accumulator (5) comprises the electric pump (EB3)
  • two expansion vessels (VAl) and (VA2) respectively, at the free outputs of the second accumulator (5) and the third accumulator (6) in the hot water supply (ACS) to the consumer through the pipeline (Tl), whose second (5) and third (6) accumulators have cathodic protection (PC)
  • the closed circuit (CC2) between the boiler (7) and the third accumulator ( 6) comprises an expansion tank (DE3) and the electropump (EB4) drive, and the corresponding valves.
  • the turning means (MGS) for azimuthal tracking preferably consist of a set consisting of all the transmission, locking and mechanical safety organs and comprises a fixed part (9) and a moving part (10) , whose fixed part (9) is a circular base with a channel for the circulation of the rolling and a zipper on the top -not illustrated- and whose mobile part (10) fits with the structure (2) constituting the apparatus and it houses the motor-reducer -not illustrated- for the turning movement and two locking brakes -not illustrated- of the transmission when required, whereby the structure rotates around an axis -e- of vertical rotation.
  • the invention provides that the structure eventually includes zenithal monitoring means in the event that solar collectors integrated in the structure allow and / or require it.
  • the connection tubes from the structure to / from the outside comprise a conduit of cold water inlet from the network (T2) to the second (5) and third (6) accumulators, a supply conduit (Tl) of the domestic hot water (ACS) from the third (6) accumulator for the supply to the consumer and at whose duct is connected by a bypass the cold water inlet duct (T2), a return duct (T4) of the domestic hot water to the third and second (5) accumulators which is provided with an electric pump (EB5), and which it is connected to said branch, and a gas supply line (T3) to the support boiler (7).
  • the invention foresees its adaptation to the production of cold in summer with domestic solar energy, and because by means of high temperature thermal solar collectors it allows to generate thermoelectric solar energy, producing small-scale electricity.
  • the machine is fully assembled in the workshop by specialized and competent operators, who produce a compact machine in series, which is ready for connection to the building or dwelling in question through a very simple assembly or installation, and easy maintenance, high service life and full guarantee.

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Abstract

La invención consiste en una estructura que contiene los componentes para captar, transferir y acumular energía térmica a partir de la energía solar, que están montados y acoplados previamente en taller, formando una máquina compacta y lista para su colocación y conexión directamente a la red de consumo de energía en su lugar de instalación. Los componentes comprenden captadores solares que transforman la energía solar en calentamiento de agua, acumuladores que constituyen depósitos de agua que almacenan la energía captada por los paneles solares y la transmiten al acumulador siguiente, mediante una serie de circuitos sucesivos de circulación de fluido, accionados por respectivas electrobombas, y provistos de vasos y depósitos de expansión y válvulas para su funcionamiento, que está controlado por una centralita de la fuente solar térmica que está conectada a varias de las citadas electrobombas y a un sensor solar.

Description

DESCRIPCIÓN
Máquina de fuente solar térmica.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención tiene por objeto una máquina compacta de suministro de energia térmica al sector doméstico, industrial, terciario o cualquier otro usuario o aplicación con demanda térmica basado en fuentes de energia renovable.
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a la utilización de energías alternativas, como es la fuente de energía solar de tipo térmico, que emplea un fluido que circula por unos conductos y es calentado por los rayos solares, y cuya energía térmica es aprovechada para ser transferida a cualquier medio, como por ejemplo, calentar el agua sanitaria de consumo preferentemente doméstico.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Existen en el mercado muchos tipos de aparatos o máquinas que utilizan la energía solar térmica mediante paneles que presentan conductos por los que circula un líquido, por ejemplo el agua de la red, y que es calentada en cierto grado, para ser utilizada por el usuario consumidor.
Los aparatos, máquinas, disposiciones o instalaciones de paneles solares térmicos de este tipo conocidos presentan varios inconvenientes serios, entre los que se pueden citar que la serie de componentes que constituyen normalmente el aparato, disposición o instalación han sido fabricados individualmente por los respectivos fabricantes con garantías también individuales distintas, que la serie de componentes son montados prácticamente en su totalidad en el lugar de colocación para su uso, y por lo tanto, el aparato, disposición o instalación correspondiente no tiene una garantía total única. Además, su montaje requiere operarios muy cualificados porque tienen que conocer los componentes de diversa procedencia a montar, su acoplamiento correcto y el aparato resultante.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención elimina los citados inconvenientes porque la máquina de fuente solar térmica se monta integramente en un taller, con una fabricación en serie, bien documentado, garantizado en su totalidad y que permite un fácil mantenimiento, lo cual facilita su conexión al edificio correspondiente y garantiza un buen funcionamiento a lo largo de su vida útil, proporcionando el 100 % de la energía necesaria. Todo ello facilita la implantación de la energía solar térmica en los distintos campos de aplicación.
La máquina de fuente solar térmica de la invención se caracteriza esencialmente porque consiste en una estructura móvil, rígida, estanca, prismática y cerrada en todas sus caras herméticamente que contiene en su interior todos los componentes montados y acoplados previamente en taller, formando una máquina compacta y lista para su colocación y conexión directamente a la red en su lugar de instalación, cuyos componentes comprenden al menos unos captadores solares que están posicionados en las caras superior y frontal de la estructura, que transforman la energía solar en calentamiento de agua, acumuladores que constituyen depósitos de agua que almacenan durante todo el dia la energía captada por los paneles solares, de los cuales un primer acumulador solar constituye un tanque solar que acumula la energía solar en un depósito de agua en circuito cerrado, un segundo acumulador de agua caliente sanitaria constituye un pre-acumulador que efectúa el precalentamiento del agua caliente sanitaria, y un tercer acumulador de agua caliente sanitaria que recibe el agua precalentada del segundo acumulador y la calienta hasta la temperatura de consumo para enviar al circuito de agua caliente sanitaria de la instalación correspondiente por la tubería de impulsión, una caldera con chimenea para el apoyo eventual al tercer acumulador para el caso en que la producción solar de los captadores sea insuficiente, un intercambiador de placas entre los captadores solares y el primer acumulador para que éste reciba la energía calorífica constituyendo un circuito primario cerrado en el que el fluido en circulación es preferentemente agua glicolada, un intercambiador de calor en forma de serpentín en el segundo acumulador que transmite la energía al circuito de agua caliente sanitaria que constituye un circuito secundario, comprendiendo las tuberias de los dos circuitos primario y secundario, vasos y depósitos de expansión, válvulas correspondientes de diferentes tipos y electrobombas, algunas de dichas electrobombas están conectadas a una centralita de control de la fuente solar térmica, la cual está a su vez conectada al sensor solar, y cuya centralita adapta la oferta térmica a la demanda evitando sobrecalentamientos, y medios de giro sobre un eje de rotación central vertical para realizar un seguimiento solar azimutal.
Según la invención, la estructura es compacta, resistente y aislada, que presenta una configuración paralelepipédica de sección longitudinal rectangular, potencialmente desplegable, en cuyas caras superior y frontal respecto al sol están posicionados los captadores solares las cuales están inclinadas, y las paredes de la estructura están aisladas. La estructura tiene capacidad de giro solidario siguiendo el sol para optimizar la captación de fotones .
Los captadores solares consisten en tubos al vacio que están inclinados 45° y están conectados en paralelo, y están interconectados por intermedio de un intercambiador de placas con el primer acumulador al que transmiten la energía térmica, constituyendo entre los captadores solares y el intercambiador de placas el circuito primario cerrado que es accionado mediante una electrobomba. El número de captadores es seis y están dispuestos en dos filas de tres elementos conectados en paralelo. Esta configuración se puede adaptar a otras versiones para obtener mayor potencia. Cada tubo al vacío presenta una superficie de 3 m2 de superficie con lo cual la superficie total de captación solar es de 18m2. Los acumuladores son depósitos de agua que almacenan la energía captada por los paneles solares y son de varios tipos, caracterizado porque comprenden: a) un primer tanque solar que está conectado con los paneles solares por intermedio de un intercambiador de placas formando entre el primer acumulador y el intercambiador de placas un circuito cerrado que está accionado por una electrobomba, y del primer acumulador sale otro circuito cerrado., que comprende un serpentín dispuesto en el interior del segundo acumulador y este otro circuito cerrado es accionado mediante una electrobomba, b) un segundo acumulador que consiste en un depósito, el cual precalienta el agua caliente sanitaria pasándola al acumulador siguiente, y c) un tercer acumulador que recibe el agua fría de la red, y que suministra el agua caliente sanitaria por la tubería, que recibe del segundo acumulador precalentador y la calienta a la temperatura de suministro, y en su caso, dispone de una caldera de apoyo de gas que recibe el gas para su funcionamiento por la tubería de alimentación, cuya caldera y tercer acumulador están conectados mediante un circuito cerrado accionado por una electrobomba con un serpentín dispuesto en dicho tercer acumulador. Los medios de giro para efectuar el seguimiento azimutal comprenden una parte fija y una parte móvil, cuya parte fija es una base circular con una canal para la circulación de la rodadura y una cremallera en la parte superior y cuya parte móvil se encaja con la estructura y aloja el motor-reductor para el movimiento de giro y dos frenos de bloqueo, con lo cual la estructura gira entorno a un eje de rotación vertical .
La máquina se puede adaptar a la producción de frió en verano con energía solar doméstica. Estas y otras características se desprenderán mejor de la descripción detallada que sigue, para facilitar la cual se acompañan tres láminas de dibujos en las que se ha representado un caso práctico de realización que se cita solamente a título de ejemplo no limitativo del alcance de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En dichos dibujos:
La figura 1 es una vista en perspectiva de la máquina de la invención.
La figura 2 es una vista en sección transversal de la estructura de la máquina ilustrando la posición de los captadores solares.
La figura 3 es una vista frontal de la máquina. La figura 4 es una vista en planta superior de la máquina que muestra la instalación solar y la circulación del agua caliente sanitaria.
La figura 5 es una vista en alzado frontal longitudinal mostrando esencialmente en sección longitudinal los depósitos y otros componentes. La figura 6 es un detalle de los medios de giro azimutal y las tuberías correspondientes.
La figura 7 ilustra el esquema de constitución y funcionamiento de la máquina de la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA
De conformidad con los dibujos, la máquina de fuente solar térmica objeto de la presente invención con la referencia general (1) consiste en una estructura (2) rigida, prismática y cerrada en todas sus caras herméticamente que contiene en su interior todos los componentes montados y acoplados previamente en taller, formando un equipo compacto, que está listo para su colocación y conexión directamente a la red en su lugar de instalación.
Los componentes de la máquina comprenden al menos unos captadores solares (3) que están posicionados en las caras superior (2A) y frontal (2B) de la estructura (2) , que transforman la energía solar en calentamiento de agua, unos acumuladores (4, 5, β) que constituyen depósitos de agua que almacenan durante todo el dia la energía captada por los paneles solares (3), de los cuales un primer acumulador solar (4) constituye un tanque solar que acumula la energía solar en un depósito de agua en sendos circuitos cerrados (ver figuras 4 y 7) antes (CC) y después (CCS) del primer acumulador (4) que transmite la energía al acumulador siguiente, un segundo acumulador (5) de agua caliente sanitaria (ACS) que constituye un pre-acumulador que efectúa el precalentamiento del agua caliente sanitaria, y un tercer acumulador (6) de agua caliente sanitaria (ACS) que recibe el agua precalentada del segundo acumulador (5) y la calienta hasta la temperatura de consumo para enviar por el circuito secundario abierto (CSA) de agua caliente sanitaria (ACS) de la instalación correspondiente por la tubería de impulsión (Tl), una caldera (7) de gas con chimenea (7A) para el apoyo eventual al tercer acumulador para el caso en que la producción solar de los captadores sea insuficiente, un intercambiador de placas (ICP) entre los captadores solares (3) y el primer acumulador (4), para que éste reciba la energía calorífica constituyendo un circuito primario cerrado (CPC) entre los captadores solares (3) y el intercambiador de placas (8), en el que el fluido en circulación es preferentemente agua glicolada, un intercambiador de calor en forma de serpentín en el interior del segundo acumulador (5) que transmite la energía al circuito de agua caliente sanitaria (ACS) y que constituye un circuito secundario abierto (CSA) , comprendiendo los circuitos primario (CPC) , cerrado (CC), entre el intercambiador de placas (8) (ICP) y el primer acumulador (4), y cerrado (CCS) después del primer acumulador (4), cerrado (CC2) entre el tercer acumulador (6) y la caldera (7), y circuito secundario (CSA) de impulsión (ACS) , unos vasos de expansión (VAl, VA2) , y depósitos (DEl, DE2, DE3) de expansión, válvulas correspondientes de diferentes tipos, y unas electrobombas (EBl, EB2, EB3, EB4, EB5), de las cuales las electrobombas (EBl) prevista en el circuito (CPC), (EB2) prevista en un circuito cerrado (CC) y la (EB3) prevista en un circuito cerrado (CCS) , cuyos dos últimos circuitos están relacionados con el primer acumulador, y se describirán a continuación.
Dichas electrobombas (EBl, EB2 y EB3) están conectadas a una centralita de control de la fuente solar térmica (CCFST) que a su vez está conectada a un sensor solar (SB) , cuya centralita adapta la oferta térmica a la demanda evitando sobrecalentamientos .
Unos medios de giro (MGS) sobre un eje de rotación central vertical (e) realizan un seguimiento solar azimutal. Según la invención, la estructura (2) es compacta, resistente y aislada, que presenta una configuración paralelepipédica de sección longitudinal rectangular (ver figuras 1, 2, 3) , en cuyas caras superior (2A) y frontal (2B) respecto al sol están posicionados los captadores solares (3) los cuales están inclinados, y las paredes de la estructura (2) están constituidas a base de una estructura metálica interior conjuntamente con poliuretano de espuma rígida y con dos láminas exteriores de fibra de poliéster como acabado a modo de sandwich.
Por su parte, los captadores solares (3) consisten en tubos al vacio (3a) que están conectados en paralelo (ver figura 7), y están interconectados por intermedio de un intercambiador de placas (8) con el primer acumulador (4) al que transmiten la energía térmica, constituyendo el circuito primario cerrado
(CPC) entre el intercambiador de placas (8) y los paneles solares (3) cuyo circuito es accionado mediante una electrobomba (EBl) , y estando los tubos al vacio en posición inclinada unos 45°, y efectúan un giro azimutal de acuerdo con el que realiza la estructura (2) en la que están montados.
De preferencia el número de captadores es seis y están dispuestos en dos filas de tres elementos, todos ellos conectados en paralelo, como se muestra con detalle en la figura 7 que ilustra un esquema general de la máquina de la invención.
Los tubos al vacio (3a) que forman los captadores solares presentan cada uno 3 m2 de superficie, con lo cual la superficie total de captación solar es de 18 m2, preferentemente.
Por su parte, los acumuladores (4, 5, 6) son depósitos de agua que almacenan la energía captada por los paneles solares y son de varios tipos, y el tipo ilustrado comprende: a) un primer tanque solar (4), de preferencia de 2000 lts. de capacidad, que está conectado con los paneles solares (3) por intermedio de un intercambiador de placas (8), entre el primer acumulador (4) y el intercambiador de placas forman un circuito cerrado (CC) , y del primer acumulador (4) sale un circuito cerrado (CCS) que comprende un serpentín (11) dispuesto en el interior del segundo acumulador (5) mediante el cual y por el accionamiento de una electrobomba (EB3) transmite la energía térmica para realizar el precalentamiento del agua caliente sanitaria (ACS) al tercer acumulador (β), cuyo circuito cerrado (CC) es accionado mediante una electrobomba (EB2), b) un segundo acumulador (5) que consiste en un depósito, de preferencia de 1000 lts. de capacidad, el cual precalienta el agua caliente sanitaria (ACS) pasándola al acumulador siguiente, y c) un tercer acumulador (β), de preferencia de 2000 lts. de capacidad el cual por un lado recibe el agua fria de la red por la tubería
(T2), y por otro suministra el agua caliente sanitaria (ACS) por la tuberia (Tl) que recibe del segundo acumulador (5) precalentador y que calienta a la temperatura apropiada para suministrar al consumidor, y en el caso de que la producción térmica sea insuficiente dispone de una caldera de apoyo (7) de gas u otra fuente de energía que recibe el gas para su funcionamiento por la tuberia de alimentación
(T3) , cuya caldera de apoyo (7) y el tercer acumulador (6) están conectados entre si mediante un circuito cerrado (CC2) que está accionado por una electrobomba (EB4), que comprende un serpentín (12) dispuesto en el interior del tercer acumulador (6) y un depósito de expansión (DE3) .
Análogamente, el circuito primario cerrado (CPC) comprende un depósito de expansión (DEl) , la electrobomba (EBl) de accionamiento, y las válvulas correspondientes, el circuito cerrado (CC) comprende un depósito de expansión (DE2) entre el primer acumulador y el intercambiador de placas (8) y es accionado por la electrobomba (EB2), el circuito cerrado (CCS) del primer acumulador (4) y que presenta un serpentín (11) en el segundo acumulador (5) comprende la electrobomba (EB3) de accionamiento, y sendos vasos de expansión (VAl) y (VA2), respectivamente, a las salidas libres del segundo acumulador (5) y del tercer acumulador (6) en la impulsión del agua caliente sanitaria (ACS) hacia el consumidor por la tubería (Tl), cuyos segundo (5) y tercer (6) acumuladores disponen de protección catódica (PC), el circuito cerrado (CC2) entre la caldera (7) y el tercer acumulador (6) comprende un depósito de expansión (DE3) y la electrobomba (EB4) de accionamiento, y las válvulas correspondientes.
Los medios de giro (MGS) (ver figura 6) para efectuar el seguimiento azimutal consisten preferentemente en un conjunto que consta de todos los órganos de transmisión, bloqueo y seguridad mecánica y comprende una parte fija (9) y una parte móvil (10), cuya parte fija (9) es una base circular con una canal para la circulación de la rodadura y una cremallera en la parte superior -no ilustrados- y cuya parte móvil (10) se encaja con la estructura (2) constitutiva del aparato y alberga el motor-reductor -no ilustrado- para el movimiento de giro y dos frenos de bloqueo -no ilustrados- de la transmisión cuando se requiere, con lo cual la estructura gira entorno a un eje -e- de rotación vertical.
La invención prevé que la estructura comprenda eventualmente medios de seguimiento cenital en el caso en que los captadores solares integrados en la estructura lo permitan y/o exijan. Los tubos de conexión desde la estructura desde/hacia el exterior comprenden un conducto de entrada de agua fria de la red (T2) al segundo (5) y tercer (6) acumuladores, un conducto de impulsión (Tl) del agua caliente sanitaria (ACS) desde el tercer (6) acumulador para el suministro al consumidor y a cuyo conducto está conectado mediante una derivación el conducto de entrada de agua fria (T2), un conducto de retorno (T4) del agua caliente sanitaria hacia el tercer y el segundo (5) acumuladores que está provisto de una electrobomba (EB5) , y que está conectado a dicha derivación, y un conducto (T3) de aprovisionamiento de gas a la caldera de apoyo (7) .
La invención prevé su adaptación a la producción de frió en verano con energía solar doméstica, y porque mediante captadores solares térmicos de alta temperatura permite generar energía solar termoeléctrica, produciendo electricidad a pequeña escala.
Además, cabe señalar que en la máquina de la presente invención, no hace falta realizar un control anti-legionela porque el circuito solar es independiente del consumo de agua caliente sanitaria (ACS) . Las dos únicas válvulas de by-pass anti- legionela (BP/AL) se encuentran en el circuito de (ACS) como se observa en el esquema de la figura 7.
La máquina se monta totalmente en el taller por operarios especializados y competentes, que producen en serie una máquina compacta, que está lista para su conexión al edificio o vivienda en cuestión mediante un montaje o instalación muy simple, y de fácil mantenimiento, elevada vida útil y total garantía.

Claims

REIVINDICACIONES
1,- Máquina de fuente solar térmica, del tipo que comprende captadores solares para captar energía para producir energía térmica aplicable principalmente, pero no exclusivamente, para agua caliente sanitaria, caracterizada porque consiste en una estructura (2) móvil, rígida, estanca, prismática y cerrada en todas sus caras que contiene en su interior todos los componentes necesarios para transferir y acumular energía térmica están montados y acoplados previamente en taller, formando una máquina compacta y lista para su colocación y conexión directamente a la red de consumo de energía en su lugar de instalación.
2.- Máquina, según la reivindicación 1, aplicable principalmente al suministro de agua caliente sanitaria, caracterizada porque los componentes comprenden al menos unos captadores solares (3) que están posicionados en las caras superior (2A) y frontal (2B) de la estructura (2), que transforman la energía solar en calentamiento de agua; unos acumuladores (4, 5, 6) que constituyen depósitos de agua que almacenan durante todo el día la energía captada por los paneles solares (3) , de los cuales un primer acumulador solar (4) constituye un tanque solar que acumula la energía solar en un depósito de agua en circuito cerrado (CC/CCS) y transmite la energía al acumulador siguiente, un segundo acumulador (5) de agua caliente sanitaria (ACS) constituye un pre-acumulador que efectúa el precalentamiento del agua caliente sanitaria, y un tercer acumulador (6) de agua caliente sanitaria
(ACS) que recibe el agua precalentada del segundo acumulador (5) y la calienta hasta la temperatura de consumo para enviar por el circuito secundario abierto (CSA) de agua caliente sanitaria (ACS) de la instalación correspondiente por la tubería de impulsión (Tl); una caldera (7) con chimenea (7A) para el apoyo eventual al tercer acumulador para el caso en que la producción solar de los captadores sea insuficiente; un intercambiador de placas (8) entre los captadores solares (3) y el primer acumulador (4), para que éste reciba la energía calorífica constituyendo un circuito primario cerrado (CPC) entre los captadores solares (3) y el intercambiador de placas (8) en el que el fluido en circulación es preferentemente agua glicolada; un intercambiador de calor de serpentín en el interior del segundo acumulador (5) que transmite la energía al circuito de agua caliente sanitaria (ACS) que constituye el circuito secundario (CSA) ; comprendiendo los circuitos: primario (CPC), cerrados (CC) antes, entre el intercambiador de placas (8) y el primer acumulador (4), y (CCS) después del primer acumulador (4), y (CC2) entre el tercer acumulador (6) y la caldera (7), y secundario (CSA) de impulsión (ACS), unos vasos de expansión (VAl, VA2), depósitos de expansión (DEl, DE2, DE3) , válvulas correspondientes de diferentes tipos y unas electrobombas (EBl, EB2, EB3, EB4, EB5), de las cuales las electrobombas (EBl, EB2 y EB3) están conectadas a una centralita de control de la fuente solar térmica (CCFST) la cual a su vez está conectada a un sensor solar (SB) , cuya centralita adapta la oferta térmica a la demanda evitando sobrecalentamientos, y unos medios de giro (MGS) sobre un eje de rotación central vertical (e) para realizar un seguimiento solar azimutal.
3.- Máquina de fuente solar térmica, según la reivindicación 1, caracterizada porque la estructura (2) es compacta, resistente y aislada, que presenta una configuración paralelepipédica de sección longitudinal rectangular, en cuyas caras superior (2A) y frontal (2B) respecto al sol están posicionados los captadores solares (3) los cuales están inclinados, y las paredes de la estructura (2) están aisladas, y la estructura tiene capacidad de giro solidario siguiendo el sol para optimizar la capacidad de fotones.
4.- Máquina de fuente solar térmica, según la reivindicación 1, caracterizada porque los captadores solares (3) consisten en tubos al vacio (3a) que están conectados en paralelo, y están interconectados por intermedio de un intercambiador de placas (8) con el primer acumulador (4) al que transmiten la energía térmica, constituyendo el circuito primario cerrado (CPC) entre el intercambiador de placas (8) y los paneles solares (3) cuyo circuito es accionado mediante una electrobomba (EBl), y estando los tubos al vacío en posición inclinada unos 45°, y efectúan un giro azimutal de acuerdo con el que realiza la estructura (2) en la que están montados.
5.- Máquina de fuente solar térmica, según la reivindicación 4, caracterizada porque de preferencia el número de captadores es seis y están dispuestos en dos filas de tres elementos, todos ellos conectados en paralelo.
6.- Máquina de fuente solar térmica, según la reivindicación 5, caracterizada porque los captadores solares son tubos al vacio (3a) presentando cada uno de preferencia 3 m2 de superficie con lo cual la superficie total de captación solar es de 18 m2.
7.- Máquina de fuente solar térmica, según la reivindicación 1, los acumuladores (4, 5, 6) son depósitos de agua que almacenan la energía captada por los paneles solares y son de varios tipos, caracterizada porque comprende: a) un primer tanque solar (4), de preferencia de 2000 lts. de capacidad, que está conectado con los paneles solares (3) por intermedio de un intercambiador de placas (8) formando entre los paneles solares y el intercambiador de placas (8) un circuito principal cerrado (CPC) accionado por una electrobomba (EBl) y entre el primer acumulador (4) y el intercambiador de placas (8) forman un circuito cerrado (CC) accionado por una electrobomba (EB2), y del primer acumulador (4) sale un circuito cerrado (CCS) que comprende un serpentín (11) dispuesto en el interior del segundo acumulador (5) mediante el cual y por el accionamiento de una electrobomba (EB3) transmite la energía térmica para realizar el precalentamiento del agua sanitaria en el acumulador siguiente, b) un segundo acumulador (5) que consiste en un depósito, de preferencia de 1000 lts. de capacidad, el cual precalienta el agua caliente sanitaria (ACS) pasándola al acumulador siguiente, y c) un tercer acumulador (6), de preferencia de 2000 lts. de capacidad el cual por un lado recibe el agua fria de la red, y por otro suministra el agua caliente sanitaria (ACS) por la tubería (Tl) que recibe del segundo acumulador (5) precalentador y que calienta a la temperatura apropiada para suministrar al consumidor, y en el caso de que la producción térmica sea insuficiente dispone de una caldera de apoyo (7) de gas que recibe el gas para su funcionamiento por la tubería de alimentación (T3) , cuya caldera de apoyo (7) y el tercer acumulador (6) están conectados entre si mediante un circuito cerrado (CC2) accionado por una electrobomba (EB4) y que comprende un serpentín (12) dispuesto en el interior del tercer acumulador (6).
8.- Máquina de fuente solar térmica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el circuito primario cerrado (CPC) comprende un depósito de expansión (DEl) , la electrobomba (EBl) de accionamiento y las válvulas correspondientes; el circuito cerrado (CC) comprende un depósito de expansión (DE2), la electrobomba (EB2) de accionamiento y válvulas entre el primer acumulador y el intercambiador de placas (8), el circuito cerrado (CCS) del primer acumulador (4) y que presenta un serpentín (11) en el segundo acumulador (5) comprende la electrobomba (EB3) de accionamiento, y comprendiendo sendos vasos de expansión (VAl) y (VA2) respectivamente, a las salidas libres del segundo acumulador (5) y del tercer acumulador (β) en la impulsión del agua caliente sanitaria (ACS) hacia el consumidor, cuyos segundo y tercer acumuladores disponen de protección catódica (PC) , el circuito cerrado (CC2) entre la caldera (7) y el tercer acumulador (6) comprende un depósito de expansión (DE3) y la electrobomba (EB4) de accionamiento y las válvulas correspondientes.
9.- Máquina de fuente solar térmica, según la reivindicación 1, caracterizada porque los medios de giro (MGS) para efectuar el seguimiento azimutal consisten en un conjunto que consta de todos los órganos de transmisión, bloqueo y seguridad mecánica y comprende una parte fija (9) y una parte móvil (10), cuya parte fija (9) es una base circular con una canal para la circulación de la rodadura y una cremallera en la parte superior y cuya parte móvil (10) se encaja con la estructura (2) constitutiva del aparato y alberga el elemento motor para el movimiento de giro y los frenos de bloqueo de la transmisión cuando se requiere, con lo cual la estructura gira entorno a un eje de rotación vertical
(e).
10.- Máquina de fuente solar térmica, según la reivindicación 9, caracterizada porque la estructura comprende eventualmente medios de seguimiento cenital en el caso en que los captadores solares integrados en la estructura lo permitan y/o exijan.
11.- Máquina de fuente solar térmica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los tubos de conexión desde la estructura desde/hacia el exterior comprenden un conducto de entrada de agua fría de la red (T2) al segundo (5) y tercer (6) acumuladores, un conducto de impulsión (Tl) del agua caliente sanitaria (ACS) desde el tercer (6) acumulador para el suministro al consumidor y a cuyo conducto está conectada una derivación del conducto de entrada de agua fría (T2), un conducto de retorno (T4) del agua caliente sanitaria hacia el tercer y el segundo acumuladores que está provisto de una electrobomba (EB5) , y un conducto (T3) de aprovisionamiento de gas a la caldera de apoyo (7).
12.- Máquina de fuente solar térmica, según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque permite su adaptación a la producción de frío en verano con energía solar doméstica, y mediante captadores solares térmicos de alta temperatura permite generar energía solar termoeléctrica, produciendo electricidad.
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