WO2011061368A1 - Colector solar con disipador termico - Google Patents

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WO2011061368A1
WO2011061368A1 PCT/ES2010/000481 ES2010000481W WO2011061368A1 WO 2011061368 A1 WO2011061368 A1 WO 2011061368A1 ES 2010000481 W ES2010000481 W ES 2010000481W WO 2011061368 A1 WO2011061368 A1 WO 2011061368A1
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WO
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heat
solar collector
tube
thermal solar
thermal
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PCT/ES2010/000481
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English (en)
French (fr)
Inventor
José María Torrens Rasal
Original Assignee
Torrens Rasal Jose Maria
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    • 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
    • F24S10/70—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed through tubular absorbing conduits
    • 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
    • F24S40/53—Preventing overheating or overpressure by venting solar heat collector enclosures
    • 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
    • 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
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the present invention relates to a thermal solar collector with heat sink, of the type comprising at least one upper tube and a lower tube for the heat transfer fluid; an absorber consisting of multiple parallel vertical tubes, which connect said lower tube with said upper tube; and a heat dissipating device, provided with a heat exchanger and connected to said upper tube by means of at least one thermostatic bypass valve towards said heat dissipating device to avoid overheating.
  • the solar thermal collector with heatsink of the present invention guarantees protection against overheating of the thermal fluid in the heatsink, a good functional integration with the rest of the installation and minimizes any risk of incorrect connection at the time of installation and damage physical to users and installers.
  • Thermal solar collectors comprising at least one conduit for heat-carrying fluid, a heat dissipation circuit connected to the conduit for heat-carrying fluid through a three or four-way bypass valve, towards the heat dissipation circuit, according to the preamble of the independent claim.
  • connection of these heatsinks to the heat collection duct may not be obvious to the installer, which either ends up improperly placing it or means a longer installation time, with the costs involved.
  • final aesthetics of the set is especially spectacular because the dissipation circuit is now added to all the systems that usually involve thermal solar collectors.
  • the need to make the connection with the collector implies the presence of added elements in the external connections of the collector, with which every time a heat dissipation circuit is planned to be inserted, a distance between collectors must be provided different adjacent, with the problems of planning and the aesthetic impact that this entails.
  • thermostatic valve when installed outside the manifold, it is always cooler than the fluid of the manifold itself and its late reaction usually does not prevent overheating of the system.
  • the purpose of the present invention is to provide a simultaneous solution to the aforementioned drawbacks of the prior art.
  • the object of the present invention is a solar thermal collector with heat sink of the type indicated at the beginning, a new concept and functionality, which is essentially characterized in that the upper tube for heat transfer fluid, the device Heat sink and thermostatic bypass valve are inscribed in the same frame, said upper horizontal tube and said heat sink device being arranged adjacent.
  • connection is made in the factory under controlled conditions, so the quality of the final assembly is no longer left to chance.
  • the installer must continue making the connections he had always made, canceling the possibility of making a mistake when mounting the dissipation circuit.
  • the valve when the thermostatic valve is integrated into the frame or box, there is no distance between the valve and the heat source of the manifold, so that the assembly is of maximum reliability.
  • the valve is outside the frame, and therefore necessarily at a certain distance from the heat collection duct itself, which is the hottest. This distance implies a section of pipe that implies temperature gradients, so that the valve does not capture the temperature of the hottest fluid but a lower and variable temperature according to the working conditions, the length of said section, the presence or not of isolation , etc., which usually involve the placement of a recirculation tube or "sneak". Therefore, this inconvenience is eliminated, the presence of said "sneak" not being necessary.
  • thermostatic valve and the heat exchanger are connected by a siphon, in particular an inverted siphon, and there is a return tube that connects said upper tube with said lower tube;
  • the collector can comprise an insulating sleeve to interrupt the heat transfer by conduction between the heat exchanger and the upper tube;
  • the thermostatic valve is four-way and is tared to open the passage of the heat transfer fluid to the heat exchanger when the temperature of the heat transfer fluid reaches a predetermined minimum value, one of the paths being connected to the upper end of a vertical tube;
  • the solar thermal collector comprises a thermal siphon.
  • the solar thermal collector may also comprise an air trap at the highest point of the heat sink device.
  • the heat sink device and the thermostatic bypass valve are housed in a recess, separated from the rest of the solar collector by means of a dividing wall. Said recess may have ventilation holes.
  • Fig. 1 is a front elevation of a first embodiment of a solar thermal collector with heat sink according to the invention
  • Fig. 2 is a partial elevation of the embodiment of the solar thermal collector
  • Fig. 3 is a perspective view from above of a solar thermal collector according to the invention.
  • Fig. 4 is an enlarged partial view, indicated by a circle in Fig. 3, of the solar thermal collector according to the invention.
  • Fig. 5 is a side elevational view of an embodiment of a solar thermal collector with heat sink according to the invention.
  • Fig. 6 is an elevation view from behind of an embodiment of a solar thermal collector with heat sink according to the invention.
  • Fig. 7 is a front elevation of a second embodiment, alternative to that of Fig. 1, of a solar thermal collector with heat sink according to the invention.
  • Fig. 8 is a perspective view from above of a set of collectors thermal solar according to the invention, for a climatic region with strong solar radiation;
  • Fig. 9 is a perspective view from above of a set of thermal solar collectors according to the invention, for a climatic region with medium solar radiation; Y
  • Fig. 10 is a perspective view from above of a set of thermal solar collectors according to the invention, for a climatic region with weak solar radiation.
  • the solar thermal collector 1 of the invention comprises an upper tube 5 and a lower tube 13 for heat transfer fluid, which connect a plurality of parallel vertical tubes 12, which can be of any known type, including vacuum tubes, and which they constitute the usual absorber 18 in this type of devices.
  • the thermal solar collector 1 comprises a heat dissipation device 2 provided with a heat exchanger 3, connected to said upper tube 5 by at least one thermostatic bypass valve 15, towards said heat dissipation device 2, so that it is possible, when the heat transfer fluid reaches a threshold temperature, avoid overheating, by evacuating heat by means of said heat dissipating device 2.
  • said upper tube 5 for heat transfer fluid, the heat dissipation device 2 and the thermostatic bypass valve 15 are inscribed in the same frame 14, said upper horizontal tube 5 and said heat dissipation device 2 being arranged adjacent .
  • the frame 14 also houses the absorber 8 with all its parallel vertical tubes 2, as is particularly seen in Figs. 1 and 7.
  • the solar thermal collector 1 comprises a return tube 4, which connects said upper tube 5 with said lower tube 13.
  • Fig. 1 a first embodiment of the thermal solar collector 1 of the invention is shown, in which the frame 14 is shown by means of broken lines. nuas. In this case, optionally, there may be a siphon (not shown in Fig. 1), installed in between the return tube 4 and the lower tube 13
  • Fig. 1 it can be seen that the thermostatic valve 15 and the heat exchanger 3 are connected by means of an inverted siphon 8, provided at a higher height than the inlet to the heat exchanger 3.
  • the thermostatic valve 15 is preferably a four-way valve and is thermally insulated at its top to avoid the small losses of heat that occur under normal operating conditions.
  • One of these paths is connected to the upper end of one of the parallel vertical tubes 12 of the solar thermal collector 1, two other paths being connected to the upper tube 5 and the last one to the heat exchanger 3 through the inverted siphon 8.
  • a sensor element (not shown) of the thermostatic valve 15 detects this temperature in a very reliable way, since three of the ports of the thermostatic valve 15 are connected to the upper tube 5 and the upper end of one of the parallel vertical tubes 12 of the solar thermal collector 1, which is where the temperature is reached higher in the solar thermal collector assembly 1. In this way, the thermostatic valve 15 opens the upper path and allows the flow of the heat transfer fluid to the heat exchanger 3, through the inverted siphon 8.
  • This heat dissipation device 2 is preferably housed in a recess 10, removable or not, separated from the rest of the solar thermal collector 1 by means of a dividing wall 11, which is an integral part of the frame 14.
  • This recess 10 it can have ventilation holes 17, practiced on two of its faces (Figs. 3, 4, and 6). In Figs. 3 and 4 certain elements have been omitted to improve intelligibility, and to represent part of the frame 14 and the box 10, broken lines have been used.
  • a trap 9 has been provided, which can be manual or automatic, installed at the highest point of the heat dissipating device 2.
  • FIG. 7 A second embodiment of the invention is shown in Fig. 7, in which the return tube 4 is connected to the upper tube 5.
  • the heat transfer fluid once it passes through the heat exchanger 3, where its temperature drops significantly, returns to the upper tube 5.
  • the return tube 4 comprises a portion 6 , provided below the upper tube 5, to which it is connected by means of a siphon 21, and an insulating sleeve 7.
  • the manifold can be provided solar solar 1 of a certain lateral inclination with respect to the horizontal one, in the direction of the thermostatic valve 15, preferably of at least one degree.
  • Fig. 5 shows a side elevation of the solar thermal collector 1 in which a maximum and optimum visual integration of the heat dissipation device 2 can be seen in the thermal solar collector 1 assembly.
  • the thin aluminum layers of said heat exchanger 3 obtain protection against bad atmospheric conditions, such as hail, snow, etc.
  • Another advantage of said housing 10 is that users and installers are protected against burns and other possible injuries.
  • Fig. 2 an opaque portion 16 of the glass surface of the solar thermal collector 1 can be seen, which coincides with the position of the thermostatic valve 15, helping to prevent the heating of the thermostatic valve 15 by the action of solar rays .
  • Such opaque portion 16 may consist, for example, of an adhesive, a Chemical treatment performed on the glass surface or any other equivalent means. Thanks to these characteristics, the assembly is simplified, allowing the safe handling by the installer of the thermostatic valve 15, free of risk of burns.
  • the installer may choose, depending on the needs, between installing a single solar thermal collector 1 or connecting several units together forming a battery, or field, of collectors in a manner known per se. If a battery of collectors is mounted, depending on the climatic region (depending on whether the solar radiation is strong or weak) and the thermal power of the dissipating device 2 itself, the thermal solar collectors 1 of the invention can be combined with the dissipating devices 2 according to a wide range of possibilities.
  • the collectors 1 of the invention will be able to control the heat dissipation by themselves without the need for heatsinks 2. In this way, the solar energy installation can Remarkably simplified, with the consequent economic advantages.
  • Figs. 8, 9 and 10 show perspective views from above of sets of thermal solar collectors 1 according to the invention, for a climatic region with strong, medium and weak solar radiation, respectively.

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Abstract

Colector solar térmico (1), con disipador térmico, que comprende - un tubo superior (5) y un tubo inferior (13) para el fluido caloportador, unidos por un tubo de retorno (4), - un absorbedor (18) constituido por múltiples tubos verticales paralelos (12), que conectan dicho tubo inferior (13) con dicho tubo superior (5), y - un dispositivo disipador de calor (2) dotado de un intercambiador de calor (3), conectado a dicho tubo superior (5) mediante al menos una válvula termostática (15) de derivación hacia dicho dispositivo disipador de calor (2), para evitar sobrecalentamientos. El tubo superior (5) para fluido caloportador, el dispositivo disipador de calor (2) y la válvula termostática (15) de derivación, están inscritos en un mismo marco (14), estando dicho tubo horizontal superior (5) y dicho dispositivo disipador de calor (2) dispuestos adyacentes. La válvula termostática (15) y el intercambiador de calor (3) están conectados mediante un sifón invertido (8).

Description

D E S C R I P C I O N
COLECTOR SOLAR CON DISIPADOR TERMICO La presente invención se refiere a un colector solar térmico con disipador térmico, de los del tipo que comprenden al menos un tubo superior y un tubo inferior para el fluido caloportador; un absorbedor constituido por múltiples tubos verticales paralelos, que conectan dicho tubo inferior con dicho tubo superior; y un dispositivo disipador de calor, dotado de un intercambiador de calor y conectado a dicho tubo superior mediante al menos una válvula termostática de derivación hacia dicho dispositivo disipador de calor para evitar sobrecalentamientos. El colector solar térmico con disipador térmico de la presente invención garantiza una protección contra el sobrecalentamiento del fluido térmico en el disipador, una buena integración funcional con el resto de la instalación y minimiza cualquier riesgo de conexionado incorrecto en el momento de la instalación y de daño físico a usuarios e instaladores.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Son conocidos los colectores solares térmicos, que comprenden al menos un conducto para fluido caloportador, un circuito de disipación de calor conectado al conducto para fluido caloportador mediante una válvula de derivación, de tres o de cuatro vías, hacia el circuito de disipación de calor, según el preámbulo de la reivindicación independiente .
Mediante esta disposición, es posible evitar sobrecalentamientos causados por una excesiva irradiación en el colector o bien por una falta de sincronización entre la demanda de calor y la producción, muy especialmente en los meses calientes, evitando al mismo tiempo la presencia de bombas de circulación de calor y todo tipo de dispositivos eléctricos.
En los documentos US4473063, EP1666811, ES2272174 y WO09/063117 se describen sendos colectores solares térmicos de este tipo.
Aún siendo funcionalmente correctos, los colectores descritos en los anteriores documentos no son del todo óptimos pues presentan algunos de los siguientes inconvenientes:
- En nrimer luaar cuando el disinador ocuna una nosición sunerior nue nuede suponer sombras para los colectores que eventualmente se podrían colocar detrás. Esto resulta en una necesidad de más superficie de colocación o bien en la proyección de sombras sobre los colectores posteriores. Además, esta la disposición elevada hace especialmente visibles a estos circuitos de disipación con el impacto visual negativo resultante.
- En segundo lugar, la conexión de estos disipadores al conducto de captación de calor puede no resultar evidente para el instalador, el cual o bien lo acaba colocando incorrectamente o bien le supone un tiempo de instalación mayor, con los costes que ello implica. Además, la estética final del conjunto es especialmente aparatosa porqué a todos los sistemas que habitualmente conllevan los colectores solares térmicos se añade ahora el circuito de disipación.
- En tercer lugar, la necesidad de realizar la conexión con el colector implica la presencia de elementos añadidos en las conexiones externas del colector, con lo cual cada vez que se prevé intercalar un circuito de disipación de calor, se debe prever una distancia entre colectores adyacentes distinta, con los problemas de planificación y el impacto estético que ello conlleva.
- En cuarto lugar, cuando la válvula termostática se instala exteriormente al colector, siempre está más fría que el fluido del propio colector y su reacción tardía suele no evitar el sobrecalentamiento del sistema.
La finalidad de la presente invención es proporcionar una solución simultánea a los mencionados inconvenientes del estado de la técnica.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN A tal finalidad, el objeto de la presente invención es un colector solar térmico con disipador térmico del tipo indicado al inicio, de nuevo concepto y funcionalidad, que en su esencia se caracteriza porque el tubo superior para fluido caloportador, el dispositivo disipador de calor y la válvula termostática de derivación, están inscritos en un mismo marco, estando dicho tubo horizontal superior y dicho dispositivo disipador de calor dispuestos adyacentes.
Esta estructura resuelve los tres primeros mencionados inconvenientes de la técnica, puesto que:
- al quedar integrados los elementos citados en el mismo marco, se puede prever en el diseño de la instalación como será el conjunto final. La longitud del panel se podrá hacer mayor para alojar el nuevo circuito, o bien se podrá mantener con la longitud estándar, aunque disminuyendo la superficie de captación. En este caso, las ventajas de la invención, como se verá, compensan con exceso la reducción de generación absoluta de calor.
- el conexionado se realiza en fábrica en condiciones controladas, por lo que ya no se deja a la casualidad de la instalación la calidad del montaje final. En especial, el instalador debe seguir realizando las conexiones que siempre había realizado, anulando la posibilidad de equivocarse al montar el circuito de disipación.
- el impacto visual consecuente de añadir un componente, en este caso el cir- cuito de disipación, queda anulado.
- cuando la válvula termostática se integra dentro del marco o caja no existe distancia entre la válvula y la fuente de calor del colector, por lo que el conjunto es de la máxima fiabilidad. Concretamente, en los disipadores del estado de la técnica mencionados, la válvula esta fuera del marco, y por lo tanto necesariamente a una cierta distancia del propio conducto de captación de calor, que es el que está más caliente. Esta distancia implica un tramo de tubería que implica gradientes de temperatura, de modo que la válvula no capta la temperatura del fluido más caliente sino una temperatura menor y variable según las condiciones de trabajo, la longitud de dicho tramo, la presencia o no de aislamiento, etc, que suelen implicar la colocación de un tubo de recirculación o "chivato". Por lo tanto, este inconveniente se elimina, no siendo necesaria la presencia de dicho "chivato".
Para resolver el cuarto inconveniente, preferiblemente:
- la válvula termostática y el intercambiador de calor están conectados mediante un sifón, en particular un sifón invertido, y existe un tubo de retorno que conecta dicho tubo superior con dicho tubo inferior;
- el colector puede comprender un manguito aislante para interrumpir la transferencia de calor por conducción entre el intercambiador de calor y el tubo superior;
- la válvula termostática es de cuatro vías y está tarada para abrir el paso del fluido caloportador hacia el intercambiador de calor cuando la temperatura del fluido caloportador alcanza un valor mínimo predeterminado, estando una de las vías conectada al extremo superior de un tubo vertical; y
- entre la salida del dispositivo disipador de calor y el tubo superior, el colector solar térmico comprende un sifón térmico.
De este modo, gracias al tarado de la válvula y la presencia de los sifones, du- rante el funcionamiento normal del colector, se evitan todas las pérdidas de energía debidas a la transferencia térmica por convección desde la válvula termostática al intercambiador de calor. Además, la presencia del tubo de retorno impide el fenómenos de la estratificación térmica.
El colector solar térmico puede comprender también un purgador de aire en el punto más elevado del dispositivo disipador de calor.
En un modo de realización, el dispositivo disipador de calor y la válvula termostática de derivación están alojados en un cajeado, separado del resto del colector solar por medio de una pared divisoria. Dicho cajeado puede tener unos orificios de ventilación.
Del marco sobresalen las conexiones de entrada y salida del fluido caloporta- dor destinadas a ser conectadas a colectores adyacentes.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
A continuación se hará la descripción detallada de las formas de realización preferidas del colector solar térmico de la presente invención, para cuya mejor comprensión se acompaña de unos dibujos, dados meramente a título de ejemplo no limitativo, en los cuales: la Fig. 1 es un alzado frontal de una primera realización de un colector solar térmico con disipador térmico según la invención;
la Fig. 2 es un alzado parcial de la realización del colector solar térmico;
la Fig. 3 es una vista en perspectiva desde arriba de un colector solar térmico según la invención;
la Fig. 4 es una vista parcial aumentada, indicada mediante un círculo en la Fig. 3, del colector solar térmico según la invención;
la Fig. 5 es una vista en alzado lateral de una realización de un colector solar térmico con disipador térmico según la invención;
la Fig. 6 es una vista en alzado desde atrás de una realización de un colector solar térmico con disipador térmico según la invención;
la Fig. 7 es un alzado frontal de una segunda realización, alternativa a la de la Fig. 1 , de un colector solar térmico con disipador térmico según la invención;
la Fig. 8 es una vista en perspectiva desde arriba de un conjunto de colectores solares térmicos según la invención, para una región climática con fuerte radiación solar;
la Fig. 9 es una vista en perspectiva desde arriba de un conjunto de colectores solares térmicos según la invención, para una región climática con radiación solar media; y
la Fig. 10 es una vista en perspectiva desde arriba de un conjunto de colectores solares térmicos según la invención, para una región climática con débil radiación solar.
DESCRIPCIÓN DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
En los dibujos adjuntos se muestran dos realizaciones preferidas del colector solar térmico de la presente invención, el cual se designa con el número de referencia 1.
En general, el colector solar térmico 1 de la invención comprende un tubo superior 5 y un tubo inferior 13 para fluido caloportador, que conectan una pluralidad de tubos verticales paralelos 12, que pueden ser de cualquier tipo conocido, incluidos tubos de vacío, y que constituyen el absorbedor 18 usual en este tipo de dispositivos. El colector solar térmico 1 comprende un dispositivo disipador de calor 2 dotado de un intercambiador de calor 3, conectado a dicho tubo superior 5 mediante al menos una válvula termostática 15 de derivación, hacia dicho dispositivo disipador de calor 2, de modo que es posible, cuando el fluido caloportador alcanza una temperatura umbral, evitar sobrecalentamientos, por evacuación de calor mediante dicho dispositivo disipador de calor 2.
Según la invención, el citado tubo superior 5 para fluido caloportador, el dispositivo disipador de calor 2 y la válvula termostática 15 de derivación, están inscritos en un mismo marco 14, estando dicho tubo horizontal superior 5 y dicho dispositivo disipador de calor 2 dispuestos adyacentes. Preferentemente, el marco 14 aloja también el absorbedor 8 con todos sus tubos verticales paralelos 2, tal como es de ver parti- cularmente en las Figs. 1 y 7.
El colector solar térmico 1 comprende un tubo de retorno 4, que conecta dicho tubo superior 5 con dicho tubo inferior 13.
En la Fig. 1 se muestra una primera forma de realización del colector solar térmico 1 de la invención, en el que el marco 14 se muestra mediante líneas disconti- nuas. En este caso, opcionalmente, puede haber un sifón (no mostrado en la Fig. 1), instalado en entre el tubo de retorno 4 y el tubo inferior 13
En la Fig. 1 puede apreciarse que la válvula termostática 15 y el intercambiador de calor 3 están conectados por medio de un sifón invertido 8, provisto a mayor altura que la entrada al intercambiador de calor 3.
La válvula termostática 15 es preferiblemente una válvula de cuatro vías y está térmicamente aislada en su parte superior para evitar las pequeñas pérdidas de calor que se producen en condiciones normales de funcionamiento. Una de estas vías está conectada al extremo superior de uno de los tubos verticales paralelos 12 del colector solar térmico 1 , estando otras dos vías conectadas al tubo superior 5 y la última al intercambiador de calor 3 a través del sifón invertido 8.
Gracias a esta constitución y características técnicas, cuando el fluido calopor- tador alcanza una temperatura en el interior del colector solar térmico 1 superior a un valor mínimo determinado, por ejemplo 90°, un elemento sensor (no mostrado) de la válvula termostática 15 detecta esta temperatura de un modo muy fiable, puesto que tres de los puertos de la válvula termostática 15 están conectados al tubo superior 5 y al extremo superior de uno de los tubos verticales paralelos 12 del colector solar térmico 1 , que es donde se alcanza la temperatura más elevada en el conjunto del colector solar térmico 1. De esta manera, la válvula termostática 15 abre la vía supe- rior y permite el flujo del fluido caloportador hacia el intercambiador de calor 3, a través del sifón invertido 8.
Una vez que el fluido caloportador ha atravesado el tntercambiador de calor 3, disminuyendo su temperatura, fluye hacia el tubo inferior 13, y remontará por los tubos verticales paralelos 12 del colector solar térmico 1 hasta alcanzar de nuevo el tubo superior 5, desde donde continúa hacia la válvula termostática 15 y al intercambiador de calor 3, y así sucesivamente.
De este modo se establece un equilibrio inestable del sistema, toda vez que la parte del fluido caloportador más fría, y por lo tanto más densa, se encuentra en el intercambiador de calor 3, en tanto que la parte más caliente y menos densa, se en- cuentra en el interior del resto de tubos 5, 12, 13 que determinan el absorbedor 18 del colector solar térmico 1.
Este dispositivo disipador de calor 2 está preferiblemente alojado en un cajeado 10, removible o no, separado del resto del colector solar térmico 1 por medio de una pared divisoria 11, que forma parte integrante del marco 14. Este cajeado 10 puede tener unos orificios de ventilación 17, practicados en dos de sus caras (Figs. 3, 4, y 6). En las Figs. 3 y 4 se han omitido ciertos elementos para mejorar la inteligibilidad, y para representar parte del marco 14 y el cajeado 10 se han utilizado líneas discontinuas.
Para realizar la eliminación de aire y otros gases del dispositivo disipador 2 se ha provisto un purgador 9, que puede ser manual o automático, instalado en el punto más elevado del dispositivo disipador de calor 2.
En la Fig. 7 se muestra una segunda realización de la invención, en la que el tubo de retorno 4 está conectado al tubo superior 5.
A diferencia de en la primera realización, en esta segunda realización, el fluido caloportador, una vez atraviesa el intercambiador de calor 3, en donde su temperatura desciende de manera importante, regresa al tubo superior 5. El tubo de retorno 4 comprende una porción 6, provista por debajo del tubo superior 5, al cual se conecta por medio de un sifón 21 , y de un manguito aislante 7. Así, en condiciones de funcio- namiento normal, se interrumpe la transferencia de calor convección entre el tubo superior 5 y el intercambiador de calor 3, respectivamente por convección y conducción.
A fin de facilitar el circuito del fluido caloportador a través de la válvula ter- mostática 15, el intercambiador de calor 3, el tubo superior 5, el resto del absorbedor 18, y de nuevo hacia la válvula termostática 15, se puede proveer al colector solar térmico 1 de una cierta inclinación lateral con respecto a la horizontal, en dirección hacia la válvula termostática 15, preferiblemente de por lo menos un grado.
La Fig. 5 muestra un alzado lateral del colector solar térmico 1 en la que puede apreciarse una máxima y óptima integración visual del dispositivo disipador de calor 2 en el conjunto del colector solar térmico 1.
Adicionalmente, debido a disponer el intercambiador de calor 3 en el interior del cajeado 10, las delgadas capas de aluminio de dicho intercambiador de calor 3 obtienen una protección frente a las malas condiciones atmosféricas, tales como granizo, nieve, etc. Otra ventaja de dicho alojamiento 10 consiste en que los usuarios e instaladores quedan protegidos contra quemaduras y otras posibles heridas.
En la Fig. 2 puede verse una porción opaca 16 de la superficie de vidrio del colector solar térmico 1 , que coincide con la posición de la válvula termostática 15, ayudando a impedir el calentamiento de la válvula termostática 15 por la acción de los rayos solares. Tal porción opaca 16 puede consistir, por ejemplo, en un adhesivo, un tratamiento químico realizado a la superficie de vidrio o cualquier otro medio equivalente. Gracias a estas características, se simplifica el montaje, permitiendo la manipulación segura por parte del instalador de la válvula termostática 15, exenta de riesgo de quemaduras.
Como apreciará un experto en la técnica, a consecuencia del especial diseño del colector solar térmico 1 de la invención, el transporte, la manipulación, la instalación y el mantenimiento quedan notablemente simplificados, con las consiguientes ventajas desde el punto de vista económico. Además, el instalador podrá optar, dependiendo de las necesidades, entre instalar un único colector solar térmico 1 o co- néctar varias unidades entre sí formando una batería, o campo, de colectores de un modo en sí conocido. Si se monta una batería de colectores, dependientemente de la región climática (según sea la radiación solar fuerte o débil) y la potencia térmica del propio dispositivo disipador 2, los colectores solares térmicos 1 de la invención pueden combinarse con los dispositivos disipadores 2 según una amplia gama de posibi- lidades. Si la instalación de energía solar está en una región climática de pobre radiación solar, los colectores 1 de la invención serán capaces de controlar la disipación de calor por si solos sin necesidad de los disipadores 2. De este modo, la instalación de energía solar puede simplificarse notablemente, con las consiguientes ventajas de tipo económico.
En las Figs. 8, 9 y 10 se muestran sendas vistas en perspectiva desde arriba de conjuntos de colectores solares térmicos 1 según la invención, para una región climática con radiación solar fuerte, media y débil, respectivamente.
Por último, en los dibujos puede verse que del marco 14 sobresalen conexiones de entrada y salida 14a, 14b del fluido caloportador destinadas a ser conectadas a colectores solares térmicos 1 adyacentes.
Los detalles, formas, tamaños y materiales y otros elementos accesorios de los colectores solares térmicos 1 de la invención pueden ser substituidos con respecto a los aquí ilustrados, por otros técnicamente equivalentes sin salirse del ámbito de protección de la presente invención, definido en las reivindicaciones que siguen.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. Colector solar térmico (1) con disipador térmico, que comprende
- un tubo superior (5) y un tubo inferior (13) para el fluido caloportador,
- un absorbedor (18) constituido por múltiples tubos verticales paralelos (12), que conectan dicho tubo inferior ( 3) con dicho tubo superior (5), y
- un dispositivo disipador de calor (2) dotado de un intercambiador de calor (3), conectado a dicho tubo superior (5) mediante al menos una válvula termostática (15) de derivación hacia dicho dispositivo disipador de calor (2), para evitar sobrecalenta- mientos,
caracterizado porque el tubo superior (5) para fluido caloportador, el dispositivo disipador de calor (2) y la válvula termostática (15) de derivación, están inscritos en un mismo marco (14), estando dicho tubo horizontal superior (5) y dicho dispositivo disipador de calor (2) dispuestos adyacentes.
2. Colector solar térmico (1), según la reivindicación 1, caracterizado porque la válvula termostática (15) y el intercambiador de calor (3) están conectados mediante un sifón (8).
3. Colector solar térmico (1), según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho sifón es un sifón invertido (8).
4. Colector solar térmico (1), según la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende un tubo de retorno (4) que conecta dicho tubo superior (5) con dicho tubo inferior (13).
5. Colector solar térmico (1) según la reivindicación 4, caracterizado porque dicho tubo de retorno (4) comprende un manguito aislante (7) para interrumpir la transferencia de calor por conducción entre el intercambiador de calor (3) y el tubo superior (5).
6. Colector solar térmico (1) según la reivindicación 1 , caracterizado porque la válvula termostática (15) es de cuatro vías.
7. Colector solar térmico (1) según la reivindicación 1 , caracterizado porque una de las vías de la válvula termostática (15) está conectada al extremo superior de uno de los tubos verticales paralelos ( 2) del colector.
8. Colector solar térmico (1) según la reivindicación 1 , caracterizado porque entre la salida del dispositivo disipador de calor (2) y el tubo superior (5) comprende un sifón térmico (21).
9. Colector solar térmico (1) según la reivindicación 1 , caracterizado porque di- cha válvula termostática (15) está tarada para abrir el paso del fluido caloportador hacia el intercambiador de calor (3) cuando la temperatura del fluido caloportador alcanza un valor mínimo predeterminado.
10. Colector solar térmico (1) según la reivindicación 1 , caracterizado porque comprende un purgador de aire (9) en el punto más elevado del dispositivo disipador de calor (2).
1 1. Colector solar térmico (1) según la reivindicación 1 , caracterizado porque el dispositivo disipador de calor (2) y la válvula termostática (15) de derivación están alojados en un cajeado (10) separado del resto del colector solar por medio de una pared divisoria (11).
12. Colector solar térmico (1) según la reivindicación 11 , caracterizado porque dicho cajeado (10) tiene unos orificios de ventilación (17).
13. Colector solar térmico (1) según la reivindicación 1 , caracterizado porque del marco (14) sobresalen las conexiones de entrada y salida (14a, 14b) del fluido caloportador destinadas a ser conectadas a colectores adyacentes.
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