WO2009063117A1 - Colector hidráulico para colectores solares con disipador de calor contra sobrecalentamiento - Google Patents

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WO2009063117A1
WO2009063117A1 PCT/ES2008/000718 ES2008000718W WO2009063117A1 WO 2009063117 A1 WO2009063117 A1 WO 2009063117A1 ES 2008000718 W ES2008000718 W ES 2008000718W WO 2009063117 A1 WO2009063117 A1 WO 2009063117A1
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WO
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hydraulic manifold
hydraulic
installation
solar collectors
heat sink
Prior art date
Application number
PCT/ES2008/000718
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English (en)
French (fr)
Inventor
José María Torrens Rasal
Original Assignee
Torrens Rasal Jose Maria
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Torrens Rasal Jose Maria filed Critical Torrens Rasal Jose Maria
Publication of WO2009063117A1 publication Critical patent/WO2009063117A1/es

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
    • F24S40/50—Preventing overheating or overpressure
    • F24S40/55—Arrangements for cooling, e.g. by using external heat dissipating means or internal cooling circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S80/00—Details, accessories or component parts of solar heat collectors not provided for in groups F24S10/00-F24S70/00
    • F24S80/30—Arrangements for connecting the fluid circuits of solar collectors with each other or with other components, e.g. pipe connections; Fluid distributing means, e.g. headers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Definitions

  • the present invention relates to a hydraulic collector for solar collectors with heat sink against overheating, in particular for flat solar collectors or vacuum tubes, which feeds a line of DHW, heating, pool air conditioning or any another service, provided with a consumption, in which said hydraulic collector is arranged in the header of the solar collectors, in which the hottest ends of the solar collectors are immersed in the water or heat transfer fluid of the installation, to heat the water or heat transfer fluid of the installation.
  • Document ES2272174A describes a system of solar collectors, arranged in a field or battery of solar collectors, in turn in series with a heating installation or ACS (domestic hot water).
  • the system comprises a heat sink, arranged in a bypass in parallel with all or part of the solar collector battery, connected at its outlet with a first conduit that communicates with the entrance to the solar collectors, and with a second independent conduit that communicates with the pipeline of the installation.
  • the system comprises at least one "T" thermostatic valve, operated by thermal expansion or any other mechanism, which connects the outlet end of at least one of the manifolds with the heat sink, through a conduit of inlet, and a check valve that prevents the heat sink from the installation from entering the heat sink.
  • the patent application ES200701673 allows to solve the inconvenience, by means of the provision in the solar collectors of a slight increasing slope towards the outlet or thermostatic valve, preferably equal to or greater than 1 o .
  • the installation comprises a small section by-pass tube that communicates the inlet of the thermostatic valve with the inlet of the collector battery and adapted to conduct the hottest masses of water or heat transfer liquid stratified inside the collectors solar, to the sensitive element of the thermostatic valve.
  • the object of the ES200701673 allows to avoid the problems of overheating with total efficiency, due to any cause, in addition to the previous case, by loss of antifreeze, by alterations of the optical properties of the selective surfaces of the tasters and chemicals of the heat transfer fluids, due to corrosion or internal fouling and cavitation of the pumps, as well as overheating of the installation due to lack of use of the same "out of season”; All this in anticipation, among other things, of the correct compliance with the new Spanish Building Technical Code CTE Part 2 DB HE - 4, in particular section 3.2.2.3.1 ("Overheating Protection"), and of the UNE Standard - EN 12828 of October 2003 of limiting the temperature at the output of the generators at 105 ° C.
  • the small section by-pass tube leads to the thermostatic valve being "4-way": a first one for the outlet of collectors, a second one for the going to the installation, a third one for the entrance to the heatsink, and a fourth for the small section by-pass tube (see Fig. 1).
  • This entails a proliferation of additional connections that complicates the installation, despite its good functionality.
  • Another complication may be the practical difficulty in establishing the appropriate angle of inclination, and that an imperfection of that angle may result in lead to a malfunction.
  • the purpose of the present invention is to provide a system that is exempt from the previous complications in the installation, which entails its optimum functionality and reduces the costs of materials and assemblies.
  • the object of the invention is a hydraulic collector for solar collectors with heat sink against overheating, of the type mentioned at the beginning, of new concept and functionality, which in essence is characterized in that the hydraulic collector comprises: two extreme connections for the parallel connection of the heat sink; multiple entries for the hottest ends of the manifold tubes; an input connection for the return of the installation; an output connection for the going to the installation; a three-way thermostatic valve, inside and at the downstream ends of the hydraulic manifold, with two of its tracks open to the heat transfer fluid, and the third way connected to a heat sink connection; and a "T", inside and at the opposite end of the hydraulic manifold, to connect the return of the heatsink with the inside of the hydraulic manifold.
  • the installation is very compact and the hydraulic collector-heatsink assembly can be supplied at the factory as a kit with only the 2 classic connections to the solar collector batteries.
  • the sensitive end of the thermostatic valve is always at the working temperature of the fluid, so that the installation may be exempt from the additional work of having to place the solar collectors at a certain angle with respect to the horizontal, with total exemption of electrical automatisms neither for the thermometric regulation nor to force the circulation of the primary fluid.
  • the three-way thermostatic valve can be set at 90 ° C, so that excess heat (overheating) can be automatically dissipated for any temperature equal to or greater than 90 ° C, recorded precisely in the part with the highest heat accumulation ( in the hydraulic outlet manifold).
  • a single hydraulic collector provided with the heatsink can dissipate heat from other contiguous solar collectors or collectors whose hydraulic collector is devoid of heatsink. That is to say, a hydraulic collector with a heatsink also limits the temperature of the hydraulic collectors connected to each other (Figs. 3 and 4) to 90 ° C (or any other that is the setpoint or setting temperature).
  • the heat sink can comprise multiple parallel, finned and coplanar axis tubes, and be arranged at a certain angle with respect to the upper edge of the hydraulic manifold, for example 45 °.
  • the heat sink comprises two other extreme connections provided for the connection with the inlet or outlet, in order to connect the heatsink with the inlet or outlet of at least other identical hydraulic manifolds but free of heatsink, to cool the assembly by means of the single heatsink of the hydraulic manifold duly calculated to dissipate the heat output of the assembly.
  • the end connections will be pluggable threaded connections.
  • FIG. 1 is a diagram of an installation of solar thermal collectors according to the prior art of the application ES200701673, applied to solar collectors based on vacuum tubes of the type known in the art as "heat pi conclusions ',” U pipe “or others, with round trip on top of them;
  • Fig. 2 is a diagram of an installation of solar thermal collectors of vacuum tubes, analogous to Fig. 1, with a single solar collector, but in which it has a hydraulic collector according to the invention;
  • Fig. 3. is a view similar to Fig. 2, in which an installation is shown with three vacuum tube collectors in series, provided with the hydraulic manifolds according to the invention, one of them with heat sink, and the other two exempt from the heatsink; Y
  • Fig. 4 is a view similar to Fig. 3, but in which the solar collectors are "conventional" flat solar collectors.
  • FIG. 1 an installation of solar thermal collectors can be seen, according to the prior art defined in patent application ES200701673, which comprises a battery 1 of thermal solar collectors 101 of vacuum tubes, which feeds a line 11 of ACS or heating provided with a consumption 10 (exemplified in an accumulator), a pump 12, and a non-return valve 7, located downstream of the pump.
  • a consumption 10 exemplified in an accumulator
  • a pump 12 In derivation with the line 11, and between the pump 12 and the consumption 10 an expansion tank 9 is installed.
  • a bypass 15 provided with a heat sink.
  • heat 4 preferably an external air-liquid type exchanger.
  • the bypass 15 is connected to the output of the battery 1 of solar collectors through a four-way thermostatic valve 2 which, by another of its tracks or outputs 13, communicates with the ACS line 11 or heating, represented by the accumulator 10.
  • This accumulator 10 can in turn provide hot water to the radiator heating or the DHW system, in a manner known per se.
  • the manifolds 101 are provided with a slight increasing slope towards the outlet 13 or thermostatic valve 2, not appreciable in the drawings, preferably at an angle equal to or greater than 1 °.
  • a bypass tube 5, of small section, which communicates the inlet of the thermostatic valve 2 is provided with the inlet 14 of the battery 1 of manifolds 101.
  • the bypass tube 5 is adapted to conduct the masses of hotter water or heat transfer liquid stratified to the sensitive element of the thermostatic valve 2, "communicating" to it the temperature at the inlet of the collectors.
  • the installation The known arrangement comprises a siphon 6, whose function is to prevent the passage of hotter water towards the heatsink 4, preventing heating of the heatsink 4 under normal operating conditions.
  • the heads 131 of the tubes 111 are immersed in a conventional type 121 hydraulic manifold, whose inlet connects with the return 16 of the installation and whose outlet connects with the lower track of the thermostatic valve 2.
  • the heatsink 4 of the ES200701673 is disposed at a vertical height greater than the maximum vertical dimension of the sole collectors 101, preferably, but not exclusively, at least 250 mm.
  • the present invention provides a hydraulic manifold 120, arranged in parallel with the heat sink 4, and below it, which provides a substantial improvement, since it simplifies the installation remarkably, by allowing the siphon 6, return 15, of the by pass 5, of the slope and simplifies the shape of the thermostatic valve 2, as well as the installation and operation and allows to reduce assembly and material costs.
  • Fig. 2 a diagram of an installation of thermal solar collectors of vacuum tubes 101 is shown, with a single collector having a hydraulic collector 120 according to the invention. It can be seen that said hydraulic manifold 120 comprises:
  • thermostatic valve 2 As for the thermostatic valve 2, it is three-way and is completely submerged in the heat transfer fluid of the installation, with its sensitive input at the hottest service temperature of this fluid. Thus, tareing the valve 2 at, for example, 90 ° C, when this temperature is reached, for whatever reason, a recirculation is opened towards the heatsink 4, according to the upper arrows (with pump 12 stopped), of in such a way that this setting or setpoint temperature is not exceeded in the installation, thus avoiding dangerous overheating.
  • the heat sink 4 can be of any type, but preferably it comprises multiple tubes in parallel, for example three, finned and of coplanar axes.
  • the heat sink 4 will preferably be arranged at a certain angle - for example 45 ° - with respect to the upper edge of the hydraulic manifold 120. In this way, it is ensured that at the time of installation, the heatsink 4 will always remain above the hydraulic manifold 120. Fig. 3.
  • the outlet 129 of the heat sink 4 is connected to the input connection 124 of the hydraulic collector 120 corresponding to the solar collector 101 of more waters above.
  • the outlet connection 125 of the first hydraulic manifold is connected to the inlet connection 124 of the second hydraulic manifold 120.
  • the outlet 125 thereof joins the input connection 124 of the hydraulic downstream manifold 120, whose Exit 125 pours into the DHW or heating installation.
  • hydraulic collectors 120 exempt from heat sink 4 can be provided commercially.
  • a single commercial product consisting of the heatsink 120 provided with the heatsink 4 can be provided, with new plugged connections 133 for expansion to hydraulic manifolds. 120 free of heat sink 4.
  • the hydraulic collector 120 provided with the heatsink 4 thus allows cooling, in addition to the collector 120 where it is installed, several more associated solar collectors 101, these exempt from the heatsink 4. So that the whole assembly is cooled by means of the single heatsink of the hydraulic collector duly calculated to dissipate the heat output of the whole.
  • Fig. 3 The arrangement of Fig. 3 is optimal to dissipate in cases of low heat demand. In the case of installing the hydraulic manifold 120, not at the downstream end, as exemplified in Fig. 3, but in the middle, this arrangement is optimal for cases of shutdown of the pump 12 of the installation, due to to the balanced distribution of the circulation of water or the heat transfer fluid to the right and left.
  • connection between the hydraulic manifold 120 and the heatsink 4 is made from the back of the flat manifold, a small recommended anti-circulation siphon is formed.
  • FIG. 4 a case of installation similar to Fig. 3 is shown, but in which the collectors are 100 "conventional" flat solar collectors, instead of vacuum tubes.
  • the return 16 is provided in this case by the lower part of the first solar collector 100.
  • it is a "bitubd" type installation, with the solar collectors 100 in parallel, in which the three-way thermostatic valve 2 is at the outlet end 125 of the flat collector 100 with more waters below the battery (in this case three parallel collectors).
  • the outlets 133 are not necessary.
  • the flat solar collectors 100 never go horizontal as can be the case with vacuum tube collectors 101, but instead have an inclination angle normally between 30 ° and 60 °.
  • a drain 132 is installed.

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Abstract

Colector hidráulico para colectores solares con disipador de calor contra sobrecalentamiento. Aplicable a colectores solares planos (100) o de tubos de vacío (101), que alimentan una línea (11) de ACS o calefacción. El colector hidráulico (120) se dispone en Ia cabecera de los colectores solares, en el cual están inmersos, en el agua de Ia instalación, los extremos más calientes de los colectores solares, y está dotado de dos conexiones extremas para Ia conexión en paralelo del disipador de calor (4). El colector hidráulico (120) comprende: múltiples entradas para los extremos más calientes de los tubos (111) de los colectores (100, 101); una conexión de entrada (124) para el retorno (16) de Ia instalación; una conexión de salida (125) para Ia ida (11) a Ia instalación; una válvula termostática de tres vías (2), en el interior y en el extremos de aguas abajo del colector hidráulico, con dos de sus vías abiertas al fluido caloportador, y Ia tercera vía conectada a una conexión del disipador de calor (4); y una 'T' (128), en el interior y en el extremo contrario del colector hidráulico, para conectar el retorno (129) del disipador (4) con el interior del colector hidráulico (120).

Description

D E S C R I P C I Ó N
"Colector hidráulico para colectores solares con disipador de calor contra sobrecalentam iento"
Sector técnico de Ia invención
La presente invención se refiere a un colector hidráulico para colectores solares con disipador de calor contra sobrecalentamiento, en particular para colectores solares planos o de tubos de vacío, que alimenta una línea de ACS, de calefac- ción, de climatización de piscina o de cualquier otro servicio, provista de un consumo, en que dicho colector hidráulico se dispone en Ia cabecera de los colectores solares, en el cual están inmersos, en el agua o fluido caloportador de Ia instalación, los extremos más calientes de los colectores solares, para calentar el agua o fluido caloportador de Ia instalación.
Antecedentes de Ia invención
En el documento ES2272174A se describe un sistema de colectores solares, dispuestos en un campo o batería de colectores solares, a su vez en serie con una instalación de calefacción o ACS (agua caliente sanitaria). El sistema compren- de un disipador de calor, dispuesto en un by-pass en paralelo con toda o parte de Ia batería de colectores solares, conectado a su salida con un primer conducto que comunica con Ia entrada a los colectores solares, y con un segundo conducto independiente que comunica con Ia tubería de ida de Ia instalación. El sistema comprende al menos una válvula termostática en "T", de accionamiento por dilatación térmica o de cualquier otro mecanismo, que une el extremo de salida de por Io menos uno de los colectores con el disipador de calor, a través de un conducto de entrada, y una válvula de retención que impide Ia entrada en el disipador de calor del fluido térmico procedente de Ia instalación.
En los documentos WO2006/032083 A1 y AU1485283A se describen variantes del sistema anterior.
Los anteriores sistemas persiguen que, en caso de paro de Ia electrobomba de Ia instalación, al aumentar Ia temperatura del agua o fluido caloportador debido a una continuada acción de radiación solar, se abra Ia tercera vía de Ia válvula y el agua o fluido caloportador circule a través del disipador. Cuando ello se produce, se verifica una circulación del fluido caloportador que, en una misma instalación, es de sentido variable e indeterminado, siendo en unas ocasiones en sentido hacia Ia ¡da, pero en otras ocasiones, en sentido hacia el retorno, Io cual es inconveniente.
La solicitud de patente ES200701673 permite solucionar el inconveniente, mediante Ia provisión en los colectores solares de una ligera pendiente creciente hacia Ia salida o válvula termostática, preferiblemente igual o superior a 1o. La insta- lación comprende un tubo de by-pass de pequeña sección que comunica Ia entrada de Ia válvula termostática con Ia entrada de Ia batería de colectores y adaptada para conducir las masas de agua o líquido caloportador más calientes estratificadas en el interior de los colectores solares, al elemento sensible de Ia válvula termostática.
El objeto de Ia ES200701673 permite evitar los problemas de sobrecalentamiento con total eficacia, debidos a cualquier causa, además del anterior caso, por pérdida de anticongelante, por alteraciones de las propiedades ópticas de las superficies selectivas de los catadores y químicas de los fluidos caloportadores, por corrosiones o incrustaciones interiores y cavitación de las bombas, así como el sobrecalentamiento de Ia instalación por falta de uso de Ia misma "fuera de temporada"; Todo ello en previsión, entre otras cosas, del correcto cumplimiento del nuevo Código Técnico de Ia Edificación Español CTE Parte 2 DB HE - 4, en particular el apartado 3.2.2.3.1 ("Protección contra sobrecalentamientos"), y de Ia Norma UNE- EN 12828 de octubre de 2003 de limitación de Ia temperatura a Ia salida de los generadores a 105° C.
En este caso, el tubo en by-pass de pequeña sección conduce a que Ia válvula termostática sea de "4 vías": una primera para Ia salida de colectores, una se- gunda para Ia ida a Ia instalación, una tercera para entrada al disipador, y una cuarta para el tubo en by-pass de pequeña sección (ver Fig. 1). Ello conlleva una proliferación de conexiones adicionales que complica Ia instalación, no obstante su buena funcionalidad. Otra complicación puede ser Ia dificultad práctica para establecer el ángulo de inclinación adecuado, y que una imperfección de ese ángulo puede con- ducir a un mal funcionamiento. Además de un mayor coste económico debido a materiales y mano de obra en el montaje de Ia instalación.
La finalidad de Ia presente invención es proporcionar un sistema que esté exento de las anteriores complicaciones en Ia instalación, que conlleve su óptima funcionalidad y disminuya los costes de materiales y montajes.
Explicación de Ia invención
A tal finalidad, el objeto de Ia invención es un colector hidráulico para colec- tores solares con disipador de calor contra sobrecalentamiento, del tipo citado al inicio, de nuevo concepto y funcionalidad, que en su esencia se caracteriza porque el colector hidráulico comprende: dos conexiones extremas para Ia conexión en paralelo del disipador de calor; múltiples entradas para los extremos más calientes de los tubos de los colectores; una conexión de entrada para el retorno de Ia instalación; una conexión de salida para Ia ida a Ia instalación; una válvula termostática de tres vías, en el interior y en el extremos de aguas abajo del colector hidráulico, con dos de sus vías abiertas al fluido caloporta- dor, y Ia tercera vía conectada a una conexión del disipador de calor; y una "T", en el interior y en el extremo contrario del colector hidráulico, para conectar el retorno del disipador con el interior del colector hidráulico.
De este modo, Ia instalación es muy compacta y el conjunto colector hidráulico-disipador puede ser suministrado de fábrica como un kit con sólo las 2 conexiones clásicas a las baterías de colectores solares.
Además, al estar inmergida en el fluido caloportador, el extremo sensible de Ia válvula termostática está siempre a Ia temperatura de trabajo del fluido, por Io que Ia instalación puede quedar exenta de los trabajos adicionales de tener que disponer los colectores solares a un cierto ángulo con respecto a Ia horizontal, con total exención de automatismos eléctricos ni para Ia regulación termométrica ni para forzar Ia circulación del fluido primario. - A -
La válvula termostática de tres vías puede estar tarada a 90° C, por Io que se puede disipar automáticamente el exceso de calor (sobrecalentamiento) para toda temperatura igual o superior a 90° C, registrada precisamente en Ia parte de mayor acumulación de calor (en el colector hidráulico de ida).
Además, un solo colector hidráulico provisto del disipador puede disipar el calor de otros colectores o captadores solares contiguos cuyo colector hidráulico está desprovisto de disipador. Es decir, que un colector hidráulico con disipador también limita a 90° C (o cualquiera otra que sea Ia temperatura de consigna o tarado) Ia temperatura de los colectores hidráulicos conectados entre sí (Figs. 3 y 4).
El disipador de calor puede comprender múltiples tubos en paralelo, aleteados y de ejes coplanarios, y disponerse a un cierto ángulo con respecto al canto superior del colector hidráulico, por ejemplo 45°.
En una realización preferida, el disipador de calor comprende otras dos conexiones extremas previstas para Ia conexión con Ia entrada o salida, con objeto de conectar el disipador con Ia entrada o salida de al menos otros colector hidráulico idénticos pero exentos de disipador, para enfriar el conjunto por medio del único disipador del colector hidráulico debidamente calculado para disipar Ia potencia calorífica del conjunto.
Preferentemente, las conexiones extremas serán son conexiones roscadas taponables.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos se ilustra, a título de ejemplo no limitativo, formas de realización preferida de Ia presente invención. En dichos dibujos: Ia Fig. 1 es un esquema de una instalación de colectores solares térmicos según Ia técnica anterior de Ia solicitud ES200701673, aplicada a colectores solares a base de tubos de vacío del tipo conocido en Ia técnica como "heat pipé', "U pipe" u otros, con ida y retorno en Ia parte superior de los mismos;
Ia Fig. 2 es un esquema de una instalación de colectores solares térmicos de tubos de vacío, análoga a Ia Fig. 1 , con un solo colector solar, pero en Ia que éste dispone de un colector hidráulico según Ia invención;
Ia Fig. 3. es una vista similar a Ia Fig. 2, en Ia que se muestra una instalación con tres colectores de tubos de vacío en serie, provistos de los colectores hidráulicos según Ia invención, uno de ellos con disipador de calor, y los otros dos exentos del disipador; y
Ia Fig. 4 es una vista similar a Ia Fig. 3, pero en Ia que los colectores solares son colectores solares planos "convencionales".
Descripción detallada de los dibujos En dichos dibujos puede apreciarse Ia configuración y el modo operativo de los colectores hidráulicos 120 según Ia presente invención, que permiten resolver el problema de sobrecalentamiento, por gravedad y con total exención de elementos eléctricos, tales como bombas, ventiladores, válvulas, etc., en los colectores solares térmicos, por ejemplo, los colectores solares de los siguientes tipos:
colectores solares de tubos de vacío de tipo "heat pipé' 101 "U pipe" u otros(Figs. 2 y 3), y
colectores solares "convencionales" planos 100 de ida y retorno, (Fig. 4), con cualquier tipo de circuito tubular o no interior, como parrilla, en serie, en
"arpa", en meandro, etc.
Para evitar los problemas de sobrecalentamiento en sistemas de aprovechamiento de Ia energía solar, tales como pérdida de anticongelante, alteraciones de las propiedades ópticas de las superficies selectivas y químicas de los fluidos "caloportadores", corrosiones e incrustaciones interiores y cavitación de las bombas (12) y para cumplir con el nuevo Código Técnico de Ia Edificación Español CTE Parte 2 DB HE - 4, en particular el apartado 3.2.2.3.1 ("Protección contra sobreca- lentamientos"), y para cumplir Ia Norma UNE-EN 12828 de evitación de peligrosas formaciones de vapor, Ia presente invención protege a las instalaciones de estos problemas.
En Ia Fig. 1 puede verse una instalación de colectores solares térmicos, según Ia técnica anterior definida en Ia solicitud de patente ES200701673, que comprende una batería 1 de colectores solares térmicos 101 de tubos de vacío, que alimenta una línea 11 de ACS o calefacción provista de un consumo 10 (ejemplificado en un acumulador), una bomba 12, y una válvula antirretorrno 7, situada aguas abajo de Ia bomba. En derivación con Ia línea 11 , y entre Ia bomba 12 y el consumo 10 hay instalado un depósito de expansión 9. En paralelo con Ia batería 1 de colectores 101 y de línea 1 1 , hay un by-pass 15 provisto de un disipador de calor 4, preferentemente un intercambiador del tipo líquido-aire exterior. El by-pass 15 está comunicado con Ia salida de Ia batería 1 de colectores solares a través de una válvula termostática 2 de cuatro vías que, por otra de sus vías o salidas 13 , comu- nica con Ia línea 11 de ACS o calefacción, representada por el acumulador 10. Este acumulador 10 puede proporcionar a su vez agua caliente a Ia calefacción a radiadores o al sistema de ACS, de una manera en sí conocida.
En los dibujos, y también en Ia Fig. 1 , el sentido de las flechas es represen- tativo de los flujos en el caso de que se detenga Ia bomba 12.
Según Ia ES200701673, los colectores 101 están provistos de una ligera pendiente creciente hacia Ia salida 13 o válvula termostática 2, no apreciable en los dibujos, preferiblemente de un ángulo igual o superior a 1°. Igualmente se provee un tubo de by-pass 5, de pequeña sección, que comunica Ia entrada de Ia válvula termostática 2, con Ia entrada 14 de Ia batería 1 de colectores 101. El tubo de by- pass 5 está adaptado para conducir las masas de agua o líquido caloportador más calientes estratificadas al elemento sensible de Ia válvula termostática 2, "comunicando" a ésta Ia temperatura a Ia entrada de los colectores. Igualmente, Ia instala- ción conocida comprende un sifón 6, cuya función es impedir el paso de agua más caliente hacia el disipador 4, evitando el calentamiento del disipador 4 en condiciones normales de funcionamiento. Los cabezales 131 de los tubos 111 se inmergen en un colector hidráulico 121 de tipo convencional, cuya entrada conecta con el retorno 16 de Ia instalación y cuya salida conecta con Ia vía inferior de Ia válvula termostática 2.
En Ia Fig. 1 puede verse que el disipador 4 de Ia ES200701673 está dispuesto a una cota vertical superior a Ia cota vertical máxima de los colectores sola- res 101 , preferiblemente, aunque no excluyentemente, en al menos 250 mm.
En el caso de cesar, por el motivo que sea, el funcionamiento de Ia bomba 12 de Ia instalación, gracias a Ia invención se consigue una circulación por gravedad - o termosifón- desde colectores 101 a disipador 4. A diferencia de los siste- mas convencionales que precisan de energía eléctrica para el accionamiento de válvulas motorizadas de 3 vías, electroventiladores y electrobombas, este sistema de Ia invención, debido su funcionamiento pasivo, no presenta averías ni consumos de energía, por Io que queda garantizada Ia seguridad en caso de fallo de suministro eléctrico.
La presente invención proporciona un colector hidráulico 120, dispuesto en paralelo con el disipador de calor 4, y por debajo de éste, que aporta una mejora substancial, ya que simplifica Ia instalación notablemente, al permitir prescindir del sifón 6, del retorno 15, del by pass 5, de Ia pendiente y simplifica Ia forma de Ia vál- vula termostática 2, así como Ia instalación y el funcionamiento y permite reducir costes de montaje y de materiales.
En Ia Fig. 2 se muestra un esquema de una instalación de colectores solares térmicos de tubos de vacío 101 , con un solo colector que dispone de un colector hidráulico 120 según Ia invención. Puede verse que dicho colector hidráulico 120 comprende:
múltiples entradas 123 para los extremos superiores más calientes o cabezales 131 , de los tubos 111 de los colectores 101 ; una conexión de entrada 124 para el retorno 16 de Ia instalación; una conexión de salida 125 para Ia ¡da 11 a Ia instalación; una válvula termostática de tres vías 2 (en lugar de cuatro vías), en el interior y en el extremos de aguas abajo del colector hidráulico 120, con dos de sus vías abiertas al fluido caloportador, y Ia tercera vía 126 conectada a una conexión 127 del disipador de calor 4; y una 'T" 128, en el interior y en el extremo opuesto del colector hidráulico 120, para conectar el retorno del disipador 4 con el interior del colector hidráulico 120, a través de otra conexión 129 del disipador de calor 4.
En cuanto a Ia válvula termostática 2, ésta es de tres vías y está completamente sumergida en el propio fluido caloportador de Ia instalación, con su entrada sensible a Ia temperatura de servicio más caliente de este fluido. De este modo, tarando Ia válvula 2 a, por ejemplo, 90° C, cuando se alcanza esta temperatura, por el motivo que sea, se abre una recirculación hacia el disipador 4, según las flechas superiores (con bomba 12 parada), de manera que en Ia instalación no se supere esta temperatura de tarado o de consigna, evitándose así el peligroso sobrecalentamiento.
Apreciará un experto en Ia técnica como Ia instalación del colector hidráulico
120 queda notablemente simplificada con respecto a Ia técnica anterior, y está exenta del sifón 6, y de los by-pass 5 y 15 y de Ia cuarta vía de Ia válvula termostática 2. Con el colector hidráulico 120 de Ia invención no hay más que conectar las conexiones tradicionales de entrada 124 y de salida 125 al retorno 16 e ida 11 , res- pectivamente, de Ia instalación. Las conexiones de los cabezales de "condensación" 131 de los tubos de vacío 111 se unen al colector hidráulico 120 del modo convencional.
El disipador de calor 4 puede ser de cualquier tipo, pero preferiblemente comprende múltiples tubos en paralelo, por ejemplo tres, aleteados y de ejes copla- narios. El disipador de calor 4 se dispondrá preferiblemente a un cierto ángulo - por ejemplo 45° - con respecto al canto superior del colector hidráulico 120. De esta manera, se asegura que en el momento de Ia instalación, el disipador 4 quedará siempre por encima del colector hidráulico 120. En Ia Fig. 3. se ilustra el caso de una instalación con tres colectores de tubos de vacío 101 en serie, provistos de colectores, uno de ellos - el de más aguas abajo - con disipador de calor 4, y los otros dos exentos del disipador. En este caso, aplicable cuando se prevea o calcule que un disipador es suficiente para el total de Ia instalación, Ia salida 129 del disipador de calor 4 se conecta a Ia conexión de entrada 124 del colector hidráulico 120 correspondiente al colector solar 101 de más aguas arriba. La conexión de salida 125 del primer colector hidráulico se conecta a Ia conexión de entrada 124 del segundo colector hidráulico 120. A su vez, Ia salida 125 de éste se une a Ia conexión de entrada 124 del colector hidráulico 120 de más aguas abajo, cuya salida 125 vierte a Ia instalación de ACS o calefacción.
En previsión de este caso, comercialmente pueden proporcionarse colectores hidráulicos 120 exentos del disipador de calor 4. Alternativamente puede pre- verse un solo producto comercial consistente en el disipador 120 provisto del disipador 4, con nuevas conexiones 133 taponadas de previsión para ampliar a colectores hidráulico 120 exentos de disipador de calor 4.
El colector hidráulico 120 dotado del disipador 4 permite así enfriar, admás del propio colector 120 donde va instalado, varios colectores solares 101 más asociados, éstos exentos del disipador 4. De manera que todo el conjunto se enfría por medio del único disipador del colector hidráulico debidamente calculado para disipar Ia potencia calorífica del conjunto.
La disposición del Ia Fig. 3 es óptima para disipar en los casos de baja demanda de calor. En el caso de instalar el colector hidráulico 120, no en el extremo de aguas abajo, tal como se ejemplifica en Ia Fig. 3, sino en medio, esta disposición es óptima para los casos de paro de Ia bomba 12 de Ia instalación, debido al reparto equilibrado de Ia circulación del agua o del fluido caloportante a derecha e iz- quierda.
Debidamente dimensionado tanto Ia capacidad del disipador 4 como las pérdidas de carga de los circuitos hidráulicos, y según Io anterior, podrían funcionar hasta cinco colectores solares 101 con un solo colector 120 hidráulico situado en el centro del conjunto.
En efecto, a bomba 12 parada y con un conjunto de 3 ó de 5 colectores solares 101 (ejemplo no ilustrado), es conveniente situar al colector/disipador en el cen- tro. Así Ie quedan 1 ó 2 colectores solares por Ia izquierda y 1 ó 2 por Ia derecha. De esta forma, se enfría el colector 120/disipador 4 por corrientes convencionales de agua o fluido caloportante de distintas temperaturas y por Io tanto de densidades y por Ia misma razón entre el colector solar 101 central más frío y denso y los de derecha e izquierda. En resumen que con un potente disipador 4 central integrado en su colector solar 101 , es posible enfriar un conjunto de hasta 5 colectores solares planos.
Si Ia conexión entre el colector hidráulico 120 y el disipador 4 se hace desde Ia espalda del colector plano, se forma un pequeño sifón anti-circulación recomen- dable.
Por último, en Ia Fig. 4 se muestra un caso de instalación similar a Ia Fig. 3, pero en Ia que los colectores son colectores solares planos 100 "convencionales", en lugar de tubos de vacío. El retorno 16 se proporciona en este caso por Ia parte inferior del primer colector solar 100. En este caso se trata de una instalación del tipo "bitubd", con los colectores solares 100 en paralelo, en que Ia válvula termostá- tica de tres vías 2 está en el extremo de salida 125 del colector plano 100 de más aguas debajo de Ia batería (en este caso e tres colectores en paralelo).
En este caso no son necesarias las salidas 133. Los colectores solares planos 100 nunca van horizontales como puede suceder con los colectores de tubos de vacío 101 , sino que van con un ángulo de inclinación normalmente comprendido entre 30° y 60°.
En todos los casos (ver. Figs.), se instala una purga 132.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1.- Colector hidráulico para colectores solares con disipador de calor contra sobrecalentamiento, en particular para colectores solares planos (100) o de tubos de vacío (101), que alimenta una línea (11) de ACS o calefacción provista de un consumo (10), en que dicho colector hidráulico (120) se dispone en Ia cabecera de los colectores solares, en el cual están inmersos, los extremos más calientes de los colectores solares, para calentar el agua de Ia instalación, caracterizado porque dicho colector hidráulico (120) comprende: dos conexiones extremas (127, 129) para Ia conexión en paralelo del disipador de calor (4); múltiples entradas para los extremos más calientes de los tubos (111) de los colectores (100, 101); una conexión de entrada (124) para el retorno (16) de Ia instalación; una conexión de salida (125) para Ia ida (11) a Ia instalación; una válvula termostática de tres vías (2), en el interior y en el extremos de aguas abajo del colector hidráulico, con dos de sus vías abiertas al fluido caloporta- dor, y Ia tercera vía conectada a una conexión del disipador de calor (4); y una "T" (128), en el interior y en el extremo contrario del colector hidráulico, para conectar el retorno (129) del disipador (4) con el interior del colector hidráulico (120).
2.- Colector hidráulico según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque Ia válvula termostática de tres vías (2) está tarada a 90° C.
3.- Colector hidráulico según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque el disipador de calor (4) comprende múltiples tubos en paralelo, aleteados y de ejes coplanarios.
4.- Colector hidráulico según Ia reivindicación 3, caracterizado porque el disipador de calor (4) se dispone a un cierto ángulo con respecto al canto superior del colector hidráulico (120).
5.- Colector hidráulico según Ia reivindicación 4, caracterizado porque dicho ángulo es aproximadamente 45°.
6.- Colector hidráulico, según Ia reivindicación 1 , caracterizado porque el disipador de calor (4) comprende otras dos conexiones extremas (133) previstas para Ia conexión con Ia entrada (124) o salida (125), con objeto de conectar el disipador con Ia entrada (124) o salida (125) de al menos otros colector hidráulico idénticos pero exentos de disipador, para enfriar el conjunto por medio del único disipador del colector hidráulico debidamente calculado para disipar Ia potencia calorífica del conjunto.
7.- Colector hidráulico, según Ia reivindicación 6, caracterizado porque dichas conexiones extremas (133) son conexiones roscadas taponables.
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