WO2011032303A1 - Sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua. - Google Patents

Sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua. Download PDF

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WO2011032303A1 PCT/CL2010/000038 CL2010000038W WO2011032303A1 WO 2011032303 A1 WO2011032303 A1 WO 2011032303A1 CL 2010000038 W CL2010000038 W CL 2010000038W WO 2011032303 A1 WO2011032303 A1 WO 2011032303A1
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accumulator
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solar energy
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Daniel Ricardo GONZÁLEZ LAGOS
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Gonzalez Lagos Daniel Ricardo
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    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S23/70—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors
    • F24S23/74—Arrangements for concentrating solar-rays for solar heat collectors with reflectors with trough-shaped or cylindro-parabolic reflective surfaces
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    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the technical problem that the present invention solves refers to obtaining an economical, efficient and simple collector-accumulator technology for the heating and accumulation of water by means of solar energy, from the constructive, operational and installation point of view, for use primarily sanitary, both domiciliary and industrial.
  • Document DE 3807605 describes a solar energy collector-accumulator system for water heating, for installation between the beams of a roof, with a pressurized cylinder accumulator-collector element, an insulating transparent cover and which also has a reflective surface in Channel shape formed by a circle cross section.
  • a disadvantage of this design is that the way of involving the circle of its reflective surface allows a maximum concentration ratio of 3.14 / 1, limiting the heating temperature, while the present invention, having circular reflectors, grants total flexibility in the concentration ratio.
  • Another disadvantage of this design is that the circle involves a maximum width / height ratio of 2.44 in the reflector for each sensor-accumulator, which in turn does not allow a sufficiently compact presentation in height, which does not occur with circular reflectors, which allow greater flexibility in this regard.
  • GB 2441008 describes a solar energy collector-accumulator system for water heating, with a cylindrical accumulator-collector element, a transparent insulating cover, a rear thermal insulating material and a rear reflective surface with an essentially semi-circular profile. .
  • the disadvantage of this invention is that in the absence of any major constructional details of the reflective surface or of its geometric relationship with respect to the accumulator-sensor element in any part of the document, it becomes impossible to materialize it. Moreover, when not disclosed specific details of the geometric relationship between the reflecting surface and the accumulator-sensor element, it is impossible to obtain the expected heating result economically and with high performance.
  • Document KR 100374163 describes a solar energy collector system for water heating, consisting of a plurality of vacuum collector tubes connected to each other, each with a pair of symmetrical reflector reflectors.
  • the collector tubes are connected to an accumulator tank through a pipe.
  • the disadvantage of this design it consists in constructively referring to two different elements (the accumulator and the collector), which implies a greater use of material, labor and construction technology for its execution, raising the costs and the space used by the device to achieve the desired effect of water heating.
  • US 4121566 describes a solar energy collector system for heating or cooling a building, comprising concave reflector channels, and collector surfaces located in the valleys of the concave reflector channels, which receive sunlight reflected towards them by the concave reflectors,
  • a recirculation pump and a thermostatic valve system for heating control and hot water use.
  • the disadvantage of this design is that it constructively refers to several different elements (the accumulator, the collector, the recirculation pump and the thermostatic valve system for control), which implies a greater use of material, labor and constructive technology for its execution, raising costs and the space used by the device to achieve the desired effect.
  • US 4587952 describes a solar energy collector-accumulator system for water heating, with a cylindrical accumulator-collector element with closing walls at opposite ends thereof, an insulating transparent cover and a cylindrical curved reflecting surface.
  • the disadvantage of this invention is that no more construction details of the geometric relationship of the cylindrical curved reflective surface with respect to the accumulator-sensor element are specified anywhere in the document, and it only follows from the figures that there is a vast surface area reflector cylindrical curve that reflects the incident light back towards the outside of the device, unless the collector-accumulator system is constantly oriented to face the direct incident light, which translates into the impossibility of obtaining the expected result of heating with a high performance unless it is constantly oriented towards solar incidence, which requires a complex automatic guidance system or constant manual intervention.
  • the present invention consists of an integrated solar energy collector-accumulator system for water heating for home or industrial use, of simple and economic construction due to its small number of components, which allows its installation by the user due to its low weight and compact presentation, and that has a high performance because it captures all the direct or diffuse radiation that affects its upper surface, which allows a simple operation that makes costly guidance and control systems unnecessary, comprising two or more reflective screens (1) that have a substantially circular cross-section, one or more cylindrical-accumulator elements (2) of substantially circular cross-section that have an outer surface absorbing sunlight and a cover (10) at each end that allow to contain water, a transparent cover (4) rigid or semi-rigid covering and closes the system superiorly to prevent air circulation or water ingress or external contamination, an outer casing (6) that wraps the system except for the region where the transparent cover (4) is installed, and a layer of material Thermal insulation (5) located between the reflective screens (1) and the outer shell (6).
  • An inner casing (7), supported to the outer casing (6), can be used to internally limit the space
  • the reflective screens (1) are combined in opposite or symmetrical pairs, separated from each other so that the arc centers of their substantially circular cross sections are position them longitudinally equidistant, forming parallel axes in their projection, facing the concavities of the reflective screens (1).
  • Each collector-accumulator element (2) is combined with two opposite reflective screens (1), and is positioned parallel and equidistant to the reflective screens (1), where the lowest point of the substantially circular cross-section of the collector-accumulator element is located below the lowest point of the cross sections of the reflective screens (1), and where in addition the arc centers of the cross sections of the reflective screens (1) are positioned at some point of the outer contour of the cross section substantially circular of the collector-accumulator element, or inside it.
  • Each of the covers (10) has a perforation and a hydraulic connection (11) concentric to it, one for cold water inlet and one for hot water outlet.
  • the covers (10) of each sensor / accumulator element (2) are welded to it, or at least one of them is attached to it by means of a bolted flange, to allow possible disassembly for maintenance or inspection
  • each of the reflective screens (1) with respect to its opposite is such that a distance of 1 to 10 (mm) occurs between each of them with respect to the sensor-accumulator element (2), avoiding physical contact , and thereby avoiding heat conduction from the collector-accumulator element (2) to the reflective screens (1).
  • the reflective screens (1) can be directly supported inside the outer shell (6), and can be manufactured from sheets of a smooth, polished and shiny metal, between 0.5 and 1.0 (mm) thick, preferably aluminum, formed by displacement or stamping, as well as a thickness between 0.05 and 0.5 (mm), and be directly curved and adhered to the concave interior walls of the inner casing (7), or they may consist of sheets of a reflective self-adhesive material, which are adhered on the concave inner walls of the inner shell (7).
  • each reflective screen (1) may consist of a cross-sectional sheet of circular profile (8), or composed of a circular profile (8) and a straight profile (9) that meet tangentially, conforming a surface composed of a concave side sector and a lower flat sector, and each lower flat sector is coplanarly positioned with the lower flat sector of the opposite reflective screen (1).
  • the layer of thermal insulating material (5) can be flexible, malleable and light, preferably of mineral wool or similar, or semi-rigid and light, preferably of polyurethane foam or expanded polystyrene, with a maximum thermal conductivity of 0.875 (W / m 2 K).
  • the collector or accumulator elements (2) can be made of a corrosion-resistant metal, such as stainless steel of minimum thickness (e) of 0.075% of its diameter, copper of thickness (e) minimum of 0.188% of its diameter (D) or bronze of minimum thickness (e) of 0.188% of its diameter (D), or of a structural metal such as carbon steel of minimum thickness (e) of 0.0114% of its diameter (D) and then hot dip galvanized, so as to ensure its resistance for a maximum operating pressure of 2 (Bar). Additionally, the collector or accumulator elements (2) may have fins (3) welded to their substantially circular cylindrical mantle, which extend to the axes of revolution of the cross sections of the reflective screens (1), transferring heat absorbed by the same towards the cylindrical mantle.
  • a corrosion-resistant metal such as stainless steel of minimum thickness (e) of 0.075% of its diameter, copper of thickness (e) minimum of 0.188% of its diameter (D) or bronze of minimum thickness (e) of 0.188% of its diameter (D), or of a structural metal such as carbon
  • the transparent cover (4) can be made of glass or plastic resistant to ultraviolet radiation, preferably polycarbonate, and can be formed with two successive parallel sheets separated from each other by a distance between 10 and 30 (mm), preferably 25 (mm ), with a full contour closure (12) to generate a sealed and thermally insulating chamber between them. It can also consist of a sheet of alveolar polycarbonate, of a thickness between 10 and 16 (mm), preferably 16 (mm), with a closure (12) of its longitudinal cavities on both opposite sides.
  • the transparent cover (4) constituted of plastic
  • an installation is preferred so that it is arched outwards, so that the expansion caused by the increase in temperature produces an increase in the separation with respect to the element (s) collectors-accumulators (2), preventing the contact of the transparent cover (4) with these; for these purposes, when there are large cover lengths, lower support means for the transparent cover (4), in the form of an arc, will be inserted.
  • the outer shell (6) can be made of a lightweight and economical metal such as galvanized or painted carbon steel, to make it resistant to corrosion, between 0.5 and 1 (mm) thick, or of a reinforced plastic or thermoplastic resistant to temperatures above 100 CC), preferably polyester and fiberglass resin, with a paint coating with ultraviolet filter.
  • a lightweight and economical metal such as galvanized or painted carbon steel, to make it resistant to corrosion, between 0.5 and 1 (mm) thick, or of a reinforced plastic or thermoplastic resistant to temperatures above 100 CC), preferably polyester and fiberglass resin, with a paint coating with ultraviolet filter.
  • each collector-accumulator element (2) may be constituted by an electrolytic treatment, as well as by a layer of selective spectrum absorption paint, or by a layer of opaque black paint, preferably enamel , which allows you a high absorbency of solar radiation.
  • FIG. 1 shows the integrated collector-accumulator system in an explosion perspective view, in which the reflective screen (1) is composed of a self-adhesive reflective sheet, adhered on the inner casing (7) made of fiberglass as well. than the outer shell (6).
  • the system comprises two collector-accumulator elements (2) with their covers (10) welded to it and hydraulic connections (11) of 1 "Hl.
  • the layer of insulating material (5) which is not shown, corresponds to polyurethane foam injected between the outer shell (6) and the inner shell (7)
  • the transparent shell (4) consists of a 16-mm thick alveolar polycarbonate sheet and has a full contour closure (12) consisting of a piece of fiberglass.
  • Figure 2 shows a typical cross-sectional view of the integrated collector-accumulator system, for 2 or more collector-accumulator elements (2), in which the transparent cover (4), the layer of insulating material (5) are displayed, the outer shell (6), the collector-accumulator elements (2) and the cross-sectional reflective screens (1) composed of a circular profile (8) and a straight profile (9) tangential to each other.
  • the collector-accumulator elements (2) have fins (3) that extend to the axes of rotation of the circular profiles (8) of the reflective screens.
  • Figure 3 shows a typical cross-sectional view of the integrated collector-accumulator system, for only one collector-accumulator element (2), in which the transparent cover (4), the layer of insulating material (5), the outer casing (6), the collector-accumulator element (2) with its diameter (D) and thickness (e), and the cross-section reflective screens (1) composed of a circular profile (8) and a straight profile (9 ) tangential to each other.
  • the collector-accumulator elements (2) have fins (3) that extend to the axes of rotation of the circular profiles (8) of the reflective screens.
  • the reflection effect of the non-frontal incident light on the reflector screens (1) which ensures a total collection of the incident light by the sensor-accumulator element, regardless of the angle of incidence, is plotted to others of this light
  • Figure 4 shows a typical cross-sectional view of the integrated collector-accumulator system, for two collector-accumulator elements (2), in which the reflective screen (1) is composed of a reflective self-adhesive sheet, adhered on the inner housing ( 7) Made of fiberglass as well as the outer shell (6).
  • the system comprises two collector-accumulator elements (2) with their covers (10) welded to it and hydraulic connections (1 1) of 1 "Hl.
  • the layer of insulating material (5) corresponds to polyurethane foam injected between the outer shell (6) and the inner shell (7)
  • the transparent cover (4) consists of a 16-mm thick alveolar polycarbonate sheet and has a full contour closure (12) consisting of a piece of fiberglass.

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Abstract

La presente invención consiste en un sistema integrado colector-acumulador que permite la captación y acumulación en un mismo elemento captador-acumulador (2) sustancialmente cilindrico, que recibe luz solar a través de una cubierta transparente (4) aislante, en parte de forma directa y en parte por reflexión sobre unas pantallas reflectantes (1 ) de sección transversal sustancialmente circular, donde los ejes de revolución de éstas están comprendidos sobre el contorno del manto del captador-acumulador (2) o dentro de éste. El sistema comprende además una carcasa exterior (6) que junto con la cubierta transparente (4) envuelven por completo el sistema, y una capa de material aislante térmico (5) entre las pantallas reflectantes (1 ) y la carcasa exterior (6), que disminuye sustancialmente las pérdidas de calor. Estas características permiten al sistema una ejecución muy simple y económica, debida al ahorro de material, mano de obra y tecnología de fabricación necesaria para su materialización, además de permitir un alto rendimiento de calentamiento al asegurar que toda la luz incidente sobre la cubierta transparente (4), sea ésta directa, indirecta o en cualquier ángulo de incidencia, sea absorbida por el elemento captador-acumulador (2).

Description

SISTEMA INTEGRADO COLECTOR-ACUMULADOR DE ENERGÍA SOLAR PARA EL CALENTAMIENTO DE AGUA.
Sector técnico
El problema técnico que la presente invención resuelve se refiere a obtener una tecnología económica, eficiente y simple de captador-acumulador para el calentamiento y acumulación de agua mediante la energía solar, desde el punto de vista constructivo, operacional y de instalación, para uso primordialmente sanitario, tanto domiciliario como industrial.
En la actualidad, el avance hacia una aplicación masiva de energías alternativas no contaminantes como sustitución al menos parcial de los combustibles fósiles se ha manifestado muy lento en relación al ritmo de aumento de la demanda de energía y al ritmo de devastación medioambiental. En gran parte, este situación se debe a que esta aplicación se ve muy condicionada a una relación costo-beneficio de corto plazo que no resulta conveniente para clientes que por lo general cuentan con una capacidad de inversión muy limitada. En efecto, ante una casi generalizada ausencia mundial de políticas de subvención tecnológica para estos efectos, el éxito de una potencial masificación en este tipo de energías depende de desarrollos tecnológicos que logren una reducción de los costos de inversión y operación.
Técnica anterior
En general, las tecnologías divulgadas y de aplicación actual son costosas, sobre todo en su inversión inicial, y por lo tanto resultan aún lejanas a las capacidades adquisitivas de un público masivo, lo que dificulta el crecimiento en su aplicación.
El documento DE 3807605 describe un sistema captador-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua, para la instalación entre las vigas de un techo, con un elemento acumulador- captador cilindrico presurizado, una cubierta transparente aislante y que tiene además una superficie reflectora en forma de canal formado por una involuta de círculo en sección transversal. Una desventaja de este diseño consiste en que la forma de involuta de círculo de su superficie reflectora permite una razón de concentración máxima de 3,14/1 , limitando la temperatura de calentamiento, mientras que ta presente invención, al contar con reflectores circulares, otorga total flexibilidad en la razón de concentración. Otra desventaja de este diseño consiste en que la involuta de circulo permite una razón máxima de ancho/alto de 2,44 en el reflector para cada captador- acumulador, que a su vez no permite una presentación suficientemente compacta en altura, lo que no ocurre con reflectores circulares, que permiten mayor flexibilidad en este sentido.
El documento GB 2441008 describe un sistema captador-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua, con un elemento acumulador-captador cilindrico, una cubierta transparente aislante, un material aislante térmico trasero y una superficie reflectora trasera con un perfil esencialmente sem i-circular. La desventaja de esta invención consiste en que ai no divulgarse en ninguna parte del documento mayores detalles constructivos de la superficie reflectora ni de su relación geométrica respecto del elemento acumulador-captador, se hace imposible la materialización de ésta.. Más aún, al no divulgarse detalles específicos de la relación geométrica entre la superficie reflectora y el elemento acumulador-captador, es imposible obtener el resultado esperado de calentamiento de forma económica y con un alto rendimiento.
El documento KR 100374163 describe un sistema captador de energía solar para el calentamiento de agua, que consiste en una pluralidad de tubos captadores al vacio conectados entre sí, cada uno con un par de reflectores de evolvente simétricos entre si. Los tubos captadores se conectan a un estanque acumulador a través de una tubería. La desventaja de este diseño consiste en que constructivamente se refiere a dos elementos diferentes (el acumulador y el captador), lo que implica un mayor uso de material, mano de obra y tecnología constructiva para su ejecución, elevando los costos y el espacio utilizado por el dispositivo para lograr el efecto deseado de calentamiento de agua.
El documento US 4121566 describe un sistema colector de energía solar para calefacción o refrigeración de un edificio, que comprende canales reflectores cóncavos, y superficies colectoras situadas en los valles de los canales reflectores cóncavos, que reciben luz solar reflejada hacia éstos por los reflectores cóncavos, además de un estanque acumulador, una bomba de recirculación y un sistema de válvulas termostáticas para el control del calentamiento y la utilización del agua caliente. La desventaja de este diseño consiste en que constructivamente se refiere a varios elementos diferentes (el acumulador, el captador, la bomba de recirculación y el sistema de válvulas termostáticas para el control), lo que implica un mayor uso de material, mano de obra y tecnología constructiva para su ejecución, elevando los costos y el espacio utilizado por el dispositivo para lograr el efecto deseado.
El documento US 4587952 describe un sistema captador-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua, con un elemento acumulador-captador cilindrico con paredes de cierre en los extremos opuestos de éste, una cubierta transparente aislante y una superficie reflectora curva cilindrica. La desventaja de esta invención consiste en que no se especifican en ninguna parte del documento mayores detalles constructivos de la relación geométrica de la superficie reflectora curva cilindrica respecto del elemento acumulador-captador, y solo se desprende de las figuras que existe una vasta zona de superficie reflectora curva cilindrica que refleja la luz incidente de vuelta hacia el exterior del dispositivo, a menos que el sistema captador-acumulador sea constantemente orientado para enfrentar la luz directa incidente, lo que se traduce en la imposibilidad obtener el resultado esperado de calentamiento con un alto rendimiento a menos que éste sea constantemente orientado hacia la incidencia solar, lo que requiere de un complejo sistema de orientación automática o bien de una intervención manual constante.
Descripción de la invención
La presente invención consiste en un sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua para uso domiciliario o industrial, de construcción sencilla y económica por su reducido número de componentes, que permite su instalación por parte del usuario debido a su reducido peso y presentación compacta, y que tiene un elevado rendimiento porque capta la totalidad de la radiación directa o difusa que incide sobre su superficie superior, lo que permite una operación simple que haga innecesarios costosos sistemas de orientación y control, que comprende dos o más pantallas reflectantes (1 ) que poseen una sección transversal sustancialmente circular, uno o más elementos captadores-acumuladores (2) cilindricos de, sección transversal sustancialmente circular que cuentan con una superficie exterior absorbente de la luz solar y una tapa (10) en cada extremo que le permiten contener agua, una cubierta transparente (4) rígida o semi-rígida que cubre y cierra superiormente el sistema de modo de impedir la circulación de aire o entrada de agua o contaminación exterior, una carcasa exterior (6) que envuelve el sistema salvo por la región donde se instala la cubierta transparente (4), y una capa de material aislante térmico (5) ubicado entre las pantallas reflectantes (1 ) y la carcasa exterior (6). Una carcasa interior (7), soportada a la carcasa exterior (6), pude utilizarse para limitar interiormente el espacio destinado a la capa de material aislante térmico (5), donde dicha carcasa interior (7) comprende paredes con la geometría correspondiente a las pantallas reflectantes (1 ).
Las pantallas reflectantes (1) se combinan en pares opuestos o simétricos, separadas entre sí de modo que los centros de arco de sus secciones transversales sustancialmente circulares se sitúen de manera equidistante longitudinalmente, conformando en su proyección ejes paralelos, quedando enfrentadas las concavidades de las pantallas reflectantes (1 ).
Cada elemento captador-acumulador (2) se combina con dos pantallas reflectantes (1 ) opuestas, y se posiciona paralelo y equidistante a las pantallas reflectantes (1 ), donde el punto más bajo de la sección transversal sustanciaímente circular del elemento captador-acumulador se ubica por debajo del punto más bajo de las secciones transversales de las pantallas reflectantes(1 ), y donde además Jos centros de arco de las secciones transversales de las pantallas reflectantes (1) están posicionados en algún punto del contorno exterior de la sección transversal sustanciaímente circular del elemento captador-acumulador, o bien al interior de éste.
Cada una de las tapas (10) cuenta con una perforación y una conexión hidráulica (11 ) concéntrica a ésta, una para la entrada de agua fría y otra para la salida de agua caliente. Las tapas (10) de cada e/emento captador-acumulador (2) están soldadas al él, o bien al menos una de ellas está unida al él mediante una brida apernada, para permitir eventuales desarmes para mantenimiento o inspección
La separación entre cada una de las pantallas reflectantes (1 ) con respecto a su opuesta es tal que se produce una distancia de 1 a 10 (mm) entre cada una de ellas respecto del elemento captador-acumulador (2), evitando el contacto físico, y con ello evitando la conducción de calor desde el elemento captador-acumulador (2) hacia las pantallas reflectantes (1 ). Las pantallas reflectantes (1 ) pueden estar directamente soportadas dentro de la carcasa exterior (6), y ser fabricadas a partir de láminas de un metal liso, pulido y brillante, de espesor entre 0,5 y 1 ,0 (mm), preferentemente aluminio, conformadas por cilindrado o por estampado, como también de un espesor entre 0,05 y 0,5 (mm), y ser directamente curvadas y adheridas sobre las paredes interiores cóncavas de la carcasa interior (7), o bien pueden consistir en láminas de un material autoadhesivo reflectante, que son adheridas sobre las paredes interiores cóncavas de la carcasa interior (7). La sección transversal sustanciaímente circular de cada pantalla reflectante (1 ) puede consistir en una lámina de sección transversal de perfil circular (8), o bien compuesta por un perfil circular (8) y un perfil recto (9) que se encuentran tangencialmente, conformándose una superficie compuesta de un sector cóncavo lateral y un sector plano inferior, y cada sector plano inferior se sitúa de forma coplanaria con el sector plano inferior de la pantalla reflectante (1 ) opuesta.
La capa de material aislante térmico (5) puede ser flexible, maleable y liviana, preferiblemente de lana mineral u otro similar, o bien o semi-rígida y liviana, preferiblemente de espuma de poliuretano o poliestireno expandido, con una conductividad térmica máxima de 0,875 (W/m2K).
El o los elementos captadores-acumuladores (2) pueden ser fabricados de un metal resistente a la corrosión, como acero inoxidable de espesor (e) mínimo de 0,075% de su diámetro, cobre de espesor (e) mínimo de 0,188% de su diámetro (D) o bronce de espesor (e) mínimo de 0,188% de su diámetro (D), o bien de un metal estructural como acero al carbono de espesor (e) mínimo de 0,0114% de su diámetro (D) y luego galvanizado en caliente, de modo de asegurar su resistencia para una presión de operación máxima de 2 (Bar). Adicíonalmente, el o los elementos captadores-acumuladores (2) pueden poseer aletas (3) soldadas a su manto cilindrico sustanciaímente circular, que se extienden hasta los ejes de revolución de las secciones transversales de las pantallas reflectantes (1 ), transfiriendo calor absorbido por las mismas hacia el manto cilindrico.
La cubierta transparente (4) puede estar constituida de vidrio o de plástico resistente a la radiación ultravioleta, preferentemente policarbonato, y puede conformarse con dos láminas sucesivas paralelas y separadas entre si por una distancia entre 10 y 30 (mm), preferentemente 25 (mm), con un cierre (12) de contorno completo para generar entre ellas una cámara estanca y hermética, térmicamente aislante. También puede consistir en una lámina de policarbonato alveolar, de un espesor entre 10 y 16 (mm), preferentemente 16 (mm), con un cierre (12) de sus cavidades longitudinales en ambos costados opuestos. Para el caso de la cubierta transparente (4) constituida de plástico, se prefiere una instalación modo que quede arqueada hacia el exterior, de modo de que la dilatación producida por el aumento de temperatura produzca un aumento en la separación respecto de el o los elementos captadores-acumuladores (2), impidiendo que el contacto de la cubierta transparente (4) con éstos; para estos fines, cuando existan grandes largos de cubierta, se intercalarán medios de soporte inferior para la cubierta transparente (4), con forma de arco.
La carcasa exterior (6) se puede fabricar de un metal liviano y económico como el acero al carbono galvanizado o pintado, para hacerlo resistente a la corrosión, de espesor entre 0,5 y 1 (mm), o bien de un plástico reforzado o termoplástico resistente a temperaturas superiores a 100 CC), preferentemente resina de poliéster y fibra de vidrio, con un recubrimiento de pintura con filtro ultravioleta.
La superficie exterior absorbente de la luz solar de cada elemento captador-acumulador (2) puede estar constituida por un tratamiento electrolítico, como también por una capa de pintura de absorción de espectro selectivo, o bien por una capa de pintura negra opaca, preferentemente esmalte, que te permite una alta absorbencia de la radiación solar.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 muestra el sistema integrado colector-acumulador en una vista de perspectiva de explosión, en la que la pantalla reflectante (1 ) se compone de una lámina autoadhesiva reflectante, adherida sobre la carcasa interior (7) fabricada de fibra de vidrio al igual que la carcasa exterior (6). El sistema comprende dos elementos captador-acumulador (2) con sus tapas (10) soldadas a él y conexiones hidráulicas (11 ) de 1" Hl. La capa de material aislante (5), que no se muestra, corresponde a espuma de poliuretano inyectada entre la carcasa exterior (6) y la carcasa interior (7). La cubierta transparente (4) consiste en una lámina de policarbonato alveolar de espesor 16 (mm) y presenta un cierre (12) de contorno completo constituido por una pieza de fibra de vidrio.
La figura 2 muestra una vista en corte transversal típica del sistema integrado colector- acumulador, para 2 o más elementos captadores-acumuladores (2), en la que se visualizan la cubierta transparente (4), la capa de material aislante (5), la carcasa exterior (6), los elementos captadores-acumuladores (2) y las pantallas reflectantes (1 ) de sección transversal compuesta de un perfil circular (8) y un perfil recto (9) tangenciales entre sí. Los elementos captadores-acumuladores (2) poseen aletas (3) que se extienden hasta los ejes de rotación de los perfiles circulares (8) de las pantallas reflectantes.
La figura 3 muestra una vista en corte transversal típica del sistema integrado colector- acumulador, para solo un elemento captador-acumulador (2), en la que se visualizan la cubierta transparente (4), la capa de material aislante (5), la carcasa exterior (6), el elemento captador- acumulador (2) con su diámetro (D) y espesor (e), y las pantallas reflectantes (1 ) de sección transversal compuesta de un perfil circular (8) y un perfil recto (9) tangenciales entre sí. Los elementos captadores-acumuladores (2) poseen aletas (3) que se extienden hasta los ejes de rotación de los perfiles circulares (8) de las pantallas reflectantes. En la figura se gráfica a demás el efecto de reflexión de la luz incidente no frontal sobre las pantallas reflectoras (1 ), que asegura una captación del total de la luz incidente por parte del elemento captador-acumulador, de manera independiente del ángulo de incidencia de esta luz.
La figura 4 muestra una vista en corte transversal típica del sistema integrado colector- acumulador, para dos elementos captadores-acumuladores (2), en la que la pantalla reflectante (1 ) se compone de una lámina autoadhesiva reflectante, adherida sobre la carcasa interior (7) fabricada de fibra de vidrio al igual que la carcasa exterior (6). El sistema comprende dos elementos captador- acumulador (2) con sus tapas (10) soldadas a él y conexiones hidráulicas (1 1 ) de 1 " Hl. La capa de material aislante (5) corresponde a espuma de poliuretano inyectada entre la carcasa exterior (6) y la carcasa interior (7). La cubierta transparente (4) consiste en una lámina de policarbonato alveolar de espesor 16 (mm) y presenta un cierre (12) de contorno completo constituido por una pieza de fibra de vidrio.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua para uso domiciliario o industrial, de construcción sencilla y económica por su reducido número de componentes, que permite su instalación por parte del usuario debido a su reducido peso y presentación compacta, y que tiene un elevado rendimiento porque capta la totalidad de la radiación directa o difusa que incide sobre su superficie superior, lo que permite una operación simple que haga innecesarios costosos sistemas de orientación y control, que comprende dos o más pantallas reflectantes (1 ) que poseen una sección transversal sustancialmente circular, uno o más elementos captadores-acumuladores (2) cilindricos de sección transversal sustancialmente circular que cuentan con una superficie exterior absorbente de la luz solar y una tapa (10) en cada extremo que le permiten contener agua, una cubierta transparente (4) rígida o semi-rígida que cubre y cierra superiormente el sistema de modo de impedir la circulación de aire o entrada de agua o contaminación exterior, una carcasa exterior (6) que envuelve el sistema salvo por la región donde se instala la cubierta transparente (4), y una capa de material aislante térmico (5) ubicado entre las pantallas reflectantes (1 ) y la carcasa exterior (6), CARACTERIZADO porque:
a) las pantallas reflectantes (1) se combinan en pares opuestos o simétricos, separadas entre sí de modo que los centros de arco de sus secciones transversales sustancialmente circulares se sitúen de manera equidistante longitudinalmente, conformando en su proyección ejes paralelos, quedando enfrentadas las concavidades de las pantallas reflectantes (1 );
b) cada elemento captador-acumulador (2) se combina con dos pantallas reflectantes (1 ) opuestas, y se posiciona paralelo y equidistante a las pantallas reflectantes (1 ), donde el punto más bajo de la sección transversal sustancialmente circular del elemento captador-acumulador se ubica por debajo del punto más bajo de las secciones transversales de las pantallas reflectantes(1 ), y donde además los centros de arco de las secciones transversales de las pantallas reflectantes (1) están posicionados en algún punto del contorno exterior de la sección transversal sustancialmente circular del elemento captador-acumulador, o bien al interior de éste;
c) cada una de las tapas (10) cuenta con una perforación y una conexión hidráulica (11 ) concéntrica a ésta, una para la entrada de agua fría y otra para la salida de agua caliente;
d) la separación entre cada una de las pantallas reflectantes (1 ) con respecto a su opuesta es tal que se produce una distancia de 1 a 10 (mm) entre cada una de ellas respecto del elemento captador-acumulador (2), evitando el contacto físico, y con ello evitando la conducción de calor desde el elemento captador-acumulador (2) hacia las pantallas reflectantes (1 ).
2. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque las pantallas reflectantes (1 ) están directamente soportadas dentro de la carcasa exterior (6), y se fabrican a partir de láminas de un metal liso, pulido y brillante, de espesor entre 0,5 y 1 ,0 (mm), preferentemente aluminio, conformadas por cilindrado o por estampado.
3. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua de la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque una carcasa interior (7), soportada a la carcasa exterior (6), limita interiormente el espacio destinado a la capa de material aislante térmico (5), donde dicha carcasa interior (7) comprende paredes con la geometría correspondiente a las pantallas reflectantes (1 ).
4. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua de la reivindicación 3, CARACTERIZADO porque las pantallas reflectantes (1 ) se fabrican de láminas de un metal liso, pulido y brillante, de espesor entre 0,05 y 0,5 (mm), preferentemente aluminio, y son directamente curvadas y adheridas sobre las paredes interiores cóncavas de la carcasa interior (7).
5. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua de la reivindicación 3, CARACTERIZADO porque las pantallas reflectantes (1 ) consisten en láminas de un material autoadhesivo reflectante, que son adheridas sobre las paredes interiores cóncavas de la carcasa interior (7).
6. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, CARACTERIZADO porque la capa de material aislante térmico (5) es flexible, maleable y liviana, preferiblemente de lana mineral u otro similar, con una conductividad térmica máxima de 0,875 (W/m2K).
7. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según las reivindicaciones 4 a 5, CARACTERIZADO porque la capa de material aislante térmico (5) es rígida o semi-rigida y liviana, preferiblemente de espuma de poliuretano o poliestireno expandido, con una conductividad térmica máxima de 0,875 (W/m2K).
8. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, CARACTERIZADO porque el o los elementos captadores-acumuladores (2) son fabricados de un metal resistente a la corrosión, como acero inoxidable de espesor (e) mínimo de 0,075% de su diámetro (D), cobre de espesor (e) mínimo de 0,188% de su diámetro (D) o bronce de espesor (e) mínimo de 0,188% de su diámetro, de modo de asegurar su resistencia para una presión de operación máxima de 2 (Bar).
9. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, CARACTERIZADO porque el o los elementos captadores-acumuladores (2) pueden son fabricados de un metal estructural como acero al carbono de espesor (e) mínimo de 0,0114% de su diámetro (D), de modo de asegurar su resistencia para una presión de operación máxima de 2 (Bar), protegido contra la corrosión mediante un proceso de galvanizado en caliente.
10. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según las reivindicaciones 8 a 9, CARACTERIZADO porque el o los elementos captadores- acumuladores (2) poseen aletas (3) soldadas a su manto cilindrico sustancialmente circular, que se extienden hasta los ejes de revolución de las secciones transversales de las pantallas reflectantes (1), transfiriendo calor absorbido por las mismas hacia el manto cilindrico.
11. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, CARACTERIZADO porque la cubierta transparente (4) está constituida de vidrio.
12. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, CARACTERIZADO porque la cubierta transparente (4) está constituida de plástico resistente a la radiación ultravioleta, preferentemente policarbonato.
13. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, CARACTERIZADO porque la cubierta transparente (4) consiste en dos láminas sucesivas paralelas y separadas entre si por una distancia entre 10 y 30 (mm), preferentemente 25 (mm), con un cierre (12) de contorno completo (para generar entre ellas una cámara estanca y hermética, térmicamente aislante.
14. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, CARACTERIZADO porque la cubierta transparente (4) consiste en dos láminas sucesivas de vidrio, paralelas y separadas entre sí por una distancia entre 10 y 30 (mm), preferentemente 25 (mm), con un cierre (12) de contorno completo para generar entre ellas una cámara estanca y hermética, térmicamente aislante.
15. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, CARACTERIZADO porque la cubierta transparente (4) consiste en una lámina de policarbonato alveolar, de un espesor entre 10 y 16 (mm), preferentemente 16 (mm), con un cierre (12) al menos de sus cavidades longitudinales en ambos costados opuestos.
16. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, CARACTERIZADO porque la carcasa exterior (6) se fabrica de un metal liviano y económico como el acero al carbono galvanizado o pintado, para hacerlo resistente a la corrosión, de espesor entre 0,5 y 1 (mm).
17. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, CARACTERIZADO porque la carcasa exterior (6) se fabrica de un plástico reforzado o termoplástíco resistente a temperaturas superiores a 100 ("C), preferentemente resina de po liéster y fibra de vidrio, con un recubrimiento de pintura con filtro ultravioleta.
18. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, CARACTERIZADO porque la cubierta transparente (4) se instala de modo que quede arqueada hacia el exterior, de modo de que la dilatación producida por el aumento de temperatura produzca un aumento en la separación respecto de el o los elementos captadores-acumuladores (2), impidiendo que el contacto de la cubierta transparente (4) con éstos; para estos fines, cuando existan grandes largos de cubierta, se intercalarán medios de soporte inferior para la cubierta transparente (4), con forma de arco.
19. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según las reivindicaciones 8 o 9, CARACTERIZADO porque las tapas (10) de cada elemento captador-acumulador (2) están soldadas al él.
20. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, CARACTERIZADO porque al menos una de las tapas (10) de cada elemento captador-acumulador (2) está unida al él mediante una brida apernada, para permitir eventuales desarmes para mantenimiento o inspección.
21. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, CARACTERIZADO porque la superficie exterior absorbente de la luz solar de cada elemento captador-acumulador (2) está constituida por un tratamiento electrolítico, que le permite una alta absorbencia de la radiación solar.
22. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, CARACTERIZADO porque la superficie exterior absorbente de la luz solar de cada elemento captador-acumulador (2) está constituida por una capa de pintura de absorción de espectro selectivo, que le permite una alta absorbencia de la radiación solar.
23. El sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, CARACTERIZADO porque la superficie exterior absorbente de la luz solar de cada elemento captador-acumulador (2) está constituida por una capa de pintura negra opaca, que le permite una alta absorbencia de la radiación solar.
24. El sistema integrado colector-acumulador de energia solar para el calentamiento de agua de la reivindicación 23, CARACTERIZADO porque la capa de pintura negra opaca es un esmalte.
25. El sistema integrado colector-acumulador de energia solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la sección transversal sustancialmente circular de cada pantalla reflectante (1 ) consiste en una lámina de sección transversal de perfil circular (8).
26. El sistema integrado colector-acumulador de energia solar para el calentamiento de agua según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, CARACTERIZADO porque la sección transversal sustancialmente circular de cada pantalla reflectante (1) consiste en una lámina de sección transversal compuesta por un perfil circular (8) y un perfil recto (9) que se encuentran tangencialmente, conformándose una superficie compuesta de un sector cóncavo lateral y un sector plano inferior, y cada sector plano inferior se sitúa de forma coplanaria con el sector plano inferior de la pantalla reflectante (1 ) opuesta.
PCT/CL2010/000038 2009-09-16 2010-09-15 Sistema integrado colector-acumulador de energía solar para el calentamiento de agua. WO2011032303A1 (es)

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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104459849B (zh) * 2015-01-06 2017-06-06 江苏泰瑞斯特新材料科技股份有限公司 太阳能聚光反射镜构件及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011855A (en) * 1974-05-31 1977-03-15 Eshelman Frank R Solar collector
GB2147408A (en) * 1983-10-04 1985-05-09 Dimos Maglaras Solar water heater
US4667653A (en) * 1984-05-07 1987-05-26 Vepa Aktiengesellschaft Solar water heater
US20040187862A1 (en) * 2003-03-31 2004-09-30 Victor Cobos Portable solar heated water server

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2115498U (zh) * 1991-11-30 1992-09-09 顾龙标 双弧反射凹腔吸热挂壁式太阳能热水器
CN2491778Y (zh) * 2001-07-05 2002-05-15 胡金高 太阳能抛物面聚光反射板
CN2557882Y (zh) * 2002-05-23 2003-06-25 林祥参 平板式太阳能聚光集热器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4011855A (en) * 1974-05-31 1977-03-15 Eshelman Frank R Solar collector
GB2147408A (en) * 1983-10-04 1985-05-09 Dimos Maglaras Solar water heater
US4667653A (en) * 1984-05-07 1987-05-26 Vepa Aktiengesellschaft Solar water heater
US20040187862A1 (en) * 2003-03-31 2004-09-30 Victor Cobos Portable solar heated water server

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