WO2013153420A1 - Calentador solar con bajas perdidas térmicas y métodos de instalación del mismo - Google Patents

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WO2013153420A1
WO2013153420A1 PCT/IB2012/051851 IB2012051851W WO2013153420A1 WO 2013153420 A1 WO2013153420 A1 WO 2013153420A1 IB 2012051851 W IB2012051851 W IB 2012051851W WO 2013153420 A1 WO2013153420 A1 WO 2013153420A1
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tank
thermo
liquid
solar
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Andres MUÑOZ RUIZ
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Fricaeco America Sapi De Cv
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S60/30—Arrangements for storing heat collected by solar heat collectors storing heat in liquids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00—Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/40—Solar heat collectors combined with other heat sources, e.g. using electrical heating or heat from ambient air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S90/10—Solar heat systems not otherwise provided for using thermosiphonic circulation
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    • 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 the field of water heaters through solar thermal energy.
  • this invention consists of a solar heater, which provides novel advantages over the state-of-the-art solar heaters. Background of the invention
  • Solar heaters have been known for several years. Currently they are one of the best solutions to heat a liquid in an ecological and economic way. Notwithstanding the foregoing, there are a large number of solar heaters in the state of the art which are inefficient in the way of capturing the solar radiation that affect them, or they can also be inefficient in the way of conserving the heat stored in the liquid when the ambient temperature is low, for example generally during the night. On the other hand, current heaters are not properly adapted for hybrid use with another backup power source. Finally, commercially available solar heaters feature components and functional elements of complex manufacturing and high cost.
  • the absorber does not have an inlet and / or outlet pipe, having to fill and empty the contents manually by unscrewing the lid of the first container and removing the outer cover.
  • the absorber has a unidirectional check valve to allow the flow of liquid from the space between containers into the second container.
  • this valve does not substantially reduce or eliminate the loss of energy that this absorber would suffer when there is no incidence of sunlight, for example at night, where a reverse thermosiphon effect can occur that cool the liquid. It also does not have a vent or overflow system. Additionally, this request is obscure in terms of the use of electrical resistances in cases in which it is required to raise the temperature of the liquid contained due to the lack of sufficient solar radiation.
  • the solar heater of this invention lacks a safety mechanism that prevents breakage or damage if the inner liquid freezes or a safety mechanism that regulates the outlet temperature of the inner liquid to avoid burns to users if the temperature of the water stored in the heater tank is very high.
  • Mexican patent application No. MX / a / 2010/005129 describes a solar heater comprising a transparent outer cover that houses an eccentric insulated container inside.
  • the outer surface of the container is surrounded by a 6-coil coil where the incident solar rays heat the liquid inside the coil.
  • the liquid moves by thermosiphon effect where the liquid returns through six connections located in the upper part of the coil inside the insulated container and leaves through six connections located in the lower part of the container to the coil.
  • This solar heater has the disadvantage of missing out on the thermal conduction of the upper surface of the container, which is the one that receives the highest incidence of sunlight during the day.
  • this invention suggests the use of a pump to force a thermosiphon if necessary, which makes it inefficient due to waste of electrical energy.
  • this invention also suggests the use of a baffle that must be properly oriented to maximize the absorption of solar rays.
  • the orientation of the deflector and the eccentricity of the internal container make installation difficult for a common user.
  • the solar heater of this invention suggests the use of non-return valves between the tank and the Coil that seeks to minimize night losses by reverse thermosiphon, has the disadvantage that it lacks a safety mechanism that prevents breakage or damage if the inner liquid freezes or a safety mechanism that prevents it from regulating the outlet temperature of the inner liquid.
  • this invention suggests the use of a pump to force a thermosiphon if necessary, which makes it inefficient due to waste of electrical energy.
  • the heater contemplates an inert gas atmosphere between the outer cover and the container to insulate the solar heater.
  • gas Inert is accompanied by a series of special components for loading and sealing the inert atmosphere, which increases the difficulty and manufacturing costs.
  • the colar heater has a central tube with fins as a vent and overflow.
  • the thermal losses suffered by the inner liquid caused by the thermal bridge of said central tube with the outside is substantially important during the night or when the ambient temperature is lower than that of the liquid.
  • this invention suggests the use of solar cells with the intention of storing electrical energy for the operation of the electronic components of the heater, or for example the suggested pump.
  • solar cells are insufficient to feed, for example, the electrical resistance system also suggested there, and its components increase the cost and complexity of the solar heater.
  • this invention also suggests the use of a baffle that must be properly oriented to maximize the absorption of solar rays.
  • the orientation of the baffle makes installation difficult for a common user.
  • the solar heater of this invention suggests the use of non-return valves between the tank and the space between the membrane and the outer surface of the container that seek to minimize night losses by reverse thermosiphon, it has the disadvantage that it lacks of a safety mechanism that prevents breakage or damage if the liquid inside is frozen or a safety mechanism that prevents it from regulating the outlet temperature of the inner liquid.
  • the solar heater must not present components that complicate its manufacture, nor that require additional expensive components such as pumps, photovoltaic cells, among others.
  • the solar heater must ensure its integrity in case of a frost that could cause damage to the heater.
  • the solar heater must ensure the integrity of the user by means of a mechanism that regulates the internal liquid outlet temperature, thus avoiding some type of burn or injury.
  • the solar heater must ensure a constant flow of hot water desired or expected by the user, through alternate or combined use of another backup heat source.
  • the heater must not present complexity of use, assembly or installation, nor should it present incompatibilities with the existing common hydraulic systems.
  • the solar heater must be manufactured with low manufacturing costs.
  • An object of the present invention is to provide a solar heater of high thermal efficiency that maximizes the absorption surface of solar radiation in its design and therefore maximizes the efficiency of the solar absorber to heat the stored liquid.
  • Another objective of the present invention is that the solar heater has mechanisms to minimize the heat losses of the liquid stored during the night hours or in cold weather.
  • Another objective of the present invention relates to the fact that the solar heater must maintain an adequate flow of the hot liquid determined by the user through the alternate or combined use of a backup heat source integrated in the heater itself.
  • the heater allows easy manufacturing, assembly, transportation, installation and use, causing a reduction in production and installation costs by not requiring specialized personnel for it thanks to its simple Installation method unlike current solar heaters.
  • Figure 1 refers to a longitudinal sectional view of the solar heater in the preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 2 refers to a longitudinal sectional view of the solar heater in an alternative embodiment of the present invention.
  • Figure 3A refers to a longitudinal sectional view of the thermostatic valve of the solar heater in an alternative embodiment of the present invention, in the closed position.
  • Figure 3B refers to a longitudinal sectional view of the thermostatic valve of the solar heater in an alternative embodiment of the present invention, in the open position.
  • Figure 4A refers to a longitudinal sectional view of the thermo-tank housed inside the solar heater in an alternative embodiment of the present invention.
  • Figure 4B refers to a cross-sectional view on line A-A of Figure 4A.
  • Figure 5A refers to a cross-sectional view of the electric thermostat of the solar heater in an alternative embodiment of the present invention, in closed circuit position.
  • Figure 5B refers to a cross-sectional view of the electric thermostat of the solar heater in a alternative embodiment of the present invention, in open circuit position.
  • Figure 6 corresponds to a perspective view of a first solar heater installation system of the present invention.
  • Figure 7A corresponds to a perspective view of a second solar heater installation system of the present invention.
  • Figure 7B corresponds to a detailed view of the second solar heater installation system of the present invention.
  • Figure 8 corresponds to a perspective view of a third solar heater installation system of the present invention.
  • Figure 9 corresponds to a perspective view of a fourth solar heater installation system of the present invention.
  • Figure 10A corresponds to a perspective view of a type of installation that includes an arrangement of solar heaters of the present invention.
  • Figure 10B corresponds to a perspective view of a type of installation that includes various arrangements of solar heaters of the present invention.
  • the invention relates to a solar heater which is duly illustrated in the figures that accompany the present description.
  • Figure 1 illustrates the preferred embodiment of a solar liquid heater that is constituted by a substantially cylindrical central body formed by a base (11) and an outer cover (3).
  • the cover (3) is transparent and dome-shaped because its outer convex shape allows the optimal absorption of solar radiation in the central hours of the day.
  • the shape of said cover is suitable to prevent the accumulation of dirt since it is self-cleaning with rainwater.
  • the shape of said cover is aerodynamic, which improves stability against high wind speeds that can take place in the positioning positions of the solar heater.
  • the base (11) is formed of an insulating material and constitutes a substantially circular bottom.
  • a gasket (10) is located peripherally between the cover (3) and the base (11) to achieve a tight connection.
  • the transparent cover (3) is secured by a transparent or similar silicone paste that remains soft to allow its disassembly when necessary.
  • a substantially circular piece with a lug (1) is fixed by means of a clamping nut (2) to the cover (3) which in turn rests on a spacer (5).
  • a joint (4) is located between the cover (3) and the separator (5) to achieve a tight connection.
  • the separator (5) is made of a non-conductive material to prevent a thermal bridge between the thermo-tank and the transparent cover (3) that could cause heat leaks from the solar absorber to the outside.
  • the piece with lug (1) allows to fix the cover (3) to the structure of the solar heater, serves to thread a tube that does the functions of atmospheric balance also known as an air jug and allows to tie a rope that serves to hoist the heater in its place of installation, for example the roof of a house.
  • the piece with lug (1) may include stamping marks that will be used as an identification mark.
  • the base (11) rests on the ground and comprises a space necessary to allow the accommodation of at least one electrical backup resistance (14), a cold liquid inlet tube (20), an outlet or drain tube ( 12) of hot liquid and the placement of an electrical junction box outside (13).
  • a solar absorber Supported on the base (11) and hermetically housed inside the cover (3) is a solar absorber that constitutes the component of solar radiation absorption and accumulation of a hot liquid.
  • the solar absorber is substantially cylindrical.
  • the solar absorber is formed by a solar absorption surface (7) that has one or more inside spacers (9.5) that allow a liquid chamber (25) between the surface (7) and a thermo-tank (9).
  • the thermo-tank (9) has in its upper part one or more upper channels (18) that pass through it and allow fluid communication between the upper part of the chamber (25) and the interior of the thermo-tank (9) .
  • thermo-tank (9) has in its bottom part one or more lower channels (19) that pass through it and allow fluid communication between the inside of the thermo-tank (9) and the lower part of the camera (25).
  • the chamber (25) allows the thermosiphon circulation of the liquid to be heated, as will be described later.
  • thermo-tank (17) is coupled by its upper end to the separator (5) and by its lower end to a central tube connection (16) which in its lower part has a plug (15) that rests on the ground.
  • the central tube (17) has one or more outlet holes (22) that allow the liquid stored inside the thermo-tank (9) to be directed towards the tube output (12).
  • the central tube (17) has one or more evacuation holes (23) that fulfill the functions of atmospheric balance tube, as will be explained later.
  • the tube (17) supports the structure.
  • the thermo-tank (9) is made of the material described in International Patent Application No., entitled "ACCUMULATOR THERMAL ULTRALIGERO MORTAR FOR SELF-CONTAINED SOLAR HEATERS ", presented on April 13, 2012
  • FIG. 2 illustrates an alternative mode of the solar heater described so far, where the mode optionally includes a thermostatic valve (6) instead of the channels and a pneumatic thermo-tank (8).
  • the invention could be modified to include only one of the thermostatic valve (6) or the pneumatic thermo-tank (8).
  • the thermostatic valve (6) is preferably mounted adjacent to the separator (5) on the surface (7), crossing the chamber (25) and the thermo-tank in its upper part, going inwards of the thermo-tank, again through the thermo-tank at the bottom, until it reaches the chamber (25) at the bottom again.
  • the components and operation of said thermostatic valve (6) will be explained below.
  • the 2-way thermostatic valve (6) (double closure) is illustrated, which is formed by a cover and heat exchange surface (6.3) that can be screwed into an upper body (6.6) of the valve (6) closing it tightly by having a gasket (6.4) between them.
  • a spring (6.5) and a movable piston (6.8) are mounted in the compartment between the cover (6.3) and the body (6.6).
  • a gasket (6.7) ensures tightness and that the piston (6.8) can move longitudinally in its housing.
  • the lid (6.3) and the body (6.6) define a compartment (6.1) that is filled with a solid state thermal accumulation medium.
  • the lower body of the valve (6.13) is coupled by threaded connection to the upper body (6.6), and a rod with double locking disc (6.9) is coupled by threaded connection to the mobile piston (6.8).
  • the valve (6) is mounted through an opening in the thermo-tank.
  • the thermal storage medium is paraffin.
  • the operation of the valve (6) is based on the volume expansion property of the paraffin when it changes from a solid to a liquid state.
  • the paraffin enclosed in the compartment (6.1) when heated above 50 ° C displaces the mobile piston (6.8) by contracting the spring (6.5) from the closed position illustrated in Figure 3A to the open position of figure 3B.
  • the displacement will end when the volume displaced (6.2) by the piston (6.8) is equal to 10% of the volume of the paraffin contained in the compartment (6.1), thus defining the path of a spacing (6.11).
  • the spacing (6.11) is transmitted to the rod (6.9) to open the communication between the upper part of the chamber (25) and the inside of the thermo-tank through the holes (6.10) and (6.12) in the direction shown by the arrow (6.16).
  • the spacing (6.11) transmitted to the rod (6.9) opens the communication between the inner bottom of the thermostat. tank and chamber (25) in its lower part through the holes (6.14) and (6.15) in the direction shown by the arrow (6.17) establishing the circulation of the liquid by thermosiphon.
  • the thermal accumulation medium is paraffin
  • the temperature at the surface (7) and at the lid (6.3) will lower the temperature below 55 ° C beginning the solidification and decrease of the volume of the paraffin.
  • the valve (6) returns to the closed position of Figure 3A, the liquid stored inside the thermo-tank is confused with the liquid contained in the chamber (25) thus preventing flow through reverse thermosiphon and heat losses that originate from it.
  • the pneumatic thermo-tank (8) of an alternative embodiment is formed by an outer wall (8.2) and an inner wall (8.3) substantially cylinders with concentric and equidistant cap and bottom.
  • the walls (8.2) and (8.3) are formed of an impermeable material.
  • the walls (8.2) and (8.3) have sufficient mechanical rigidity to allow an interior volume (8.4) delimited between them to be filled with an arrangement of side airbags (8.1) and upper and lower airbags (8.6 ) that constitute sacks Hermetic elastics that are filled with air at pressure slightly higher than atmospheric.
  • the bags (8.1) and (8.6) occupy 50% of the inner volume of the thermo-tank (8.4), while the other 50% of the inner volume (8.4) is filled with a thermal storage medium that is distributed mostly in contact with the walls (8.2) and (8.3).
  • a filler cap (8.8) allows the volume (8.4) to be filled with the thermal storage medium.
  • the thermal storage medium is paraffin with a phase change temperature greater than 50 ° C capable of storing heat during its change from a solid to a liquid state at a rate of 50 Kcal / Kg and yield it when it solidifies.
  • the purpose of providing the pneumatic thermo-tank (8) with the alternative mode with this arrangement of sacks (8.1) and (8.6) of air and thermal accumulation medium, is to form a layer that performs the functions of insulation (given the low conductivity of the air and of the thermal accumulation medium) and of the thermal flywheel (taking advantage of the property of the thermal accumulation medium).
  • the At is reduced, the lower the heat losses.
  • the heat accumulated in the paraffin is transferred to the liquid contained in the chamber (25) which constitutes approximately 8% of the total liquid keeping it at temperatures close to those of the phase change (50 ° C) with little heat input due to its small volume. Therefore, with this thermo-tank configuration, the At is reduced, thereby reducing heat losses Q.
  • the pneumatic thermo-tank (8) has housing openings (8.7) of the central tube (17) and a housing opening (8.9) of the thermostatic valve (6), as illustrated in Figure 4A.
  • the spacers (9.5) are fixed on the outer wall (8.2) to ensure the separation between said outer wall (8.2) and the solar absorption surface (7).
  • Inside the thermo-tank (8) is where the liquid heated by solar radiation is stored.
  • the invention features an electric thermostat (21) that is preferably placed at some point on the solar absorption surface (7).
  • Said electric thermostat (21) is electrically connected to the electrical connection box (13) that is housed in the base (11).
  • the electric thermostat (21) measures the temperature at which the electrical backup resistance (14) must be activated or deactivated.
  • FIGS 5A and 5B illustrate in detail an alternative thermostat mode (21), which is described below.
  • the thermostat (21) comprises a base (21.4) that is coupled to the solar absorption surface (7) and a body (21.3) coupled by one of its ends to said base (21.4).
  • the metal base (21.4) is made of a metallic material with good thermal conductivity and the body (21.3) is made of a dielectric material.
  • the body (21.3) is coupled to the base (21.4) by a tight connection.
  • a compartment (21.11) is formed that houses a mobile piston (21.7) coupled at one end to a spring (21.6) by means of a mounting piece (21.5).
  • the compartment (21.11) is filled with a means of thermal accumulation.
  • a gasket (21.2) allows the longitudinal displacement of the mobile piston (21.7) without leakage through the body (21.3).
  • a movable part of electric contact (21.8) is mounted by means of a screw (21.9) that normally hold terminals (21.1) in the closed contact position.
  • a protective cover (21.10) of the electrical contact is placed at the other end.
  • the heat exchange base (21.4) In the mode where the thermal accumulation medium is paraffin, the heat exchange base (21.4) is completely in contact with the absorption surface (7) of the solar heater.
  • the paraffin of the compartment (21.11) begins to change state and increase its volume by moving the mobile piston (21.7) and compressing the spring (21.6) by opening thus the electrical contact (21.8) as shown in Figure 5B.
  • the displacement of a spacing (21.12) carried out by the piston (21.7) after the phase change corresponds to 10% of the volume of the paraffin.
  • the electrical backup resistor (14) is in direct contact with the lower part of the outer surface of solar absorption (7).
  • the resistor (14) is isolated around it to prevent heat leakage to the outside.
  • the resistors (14) are not in direct contact with the liquid lodged inside the thermo-tank but instead transmit heat through the outer surface (7) of the solar absorber, which can avoid the possibility of any short circuit.
  • the resistances since the resistances are not in contact with the liquid, they avoid the precipitation of solid sediments around them, which allows a longer life of the resistances and a greater thermal efficiency in their operation.
  • the forced heating by the resistance to the liquid chamber (25) causes this liquid chamber (25) heated by the resistors to constitute a thermal barrier that allows to reduce the heat transfer of the liquid stored inside the thermo-tank, out of the solar heater.
  • the connection cables of the same run through the interior of the base (11) to the electrical connection box (13). It should be clarified that the quantity and The strength of the resistors can be selected according to the needs of a user or a region of use.
  • the backup resistors can be controlled manually or controlled by a microprocessor with means to detect the temperature of the liquid inside the hot liquid storage tank.
  • This microprocessor is prepared to regulate the connection and disconnection temperature of the electrical backup resistors.
  • the microprocessor can be installed in the place that the user decides and by means of an electronic display provides a constant reading of the temperature of hot liquid. Likewise, if the user wishes to avoid the electrical consumption of the backup resistance at certain times of the year, it will be enough to disconnect the switch from the resistors of the temperature control microprocessor.
  • the solar heater of the preferred embodiment illustrated in Figure 1 is filled with the liquid, generally cold, to be heated through the inlet tube (20).
  • the cold liquid enters the solar heater through the liquid chamber (25) where it is getting heat thanks to the thermal exchange by contact with the solar absorption surface (7).
  • the liquid when heated, decreases its density, so it rises.
  • the solar absorption surface (7) is hot mainly due to incident solar radiation and / or electrical resistance (14).
  • the thermosiphon effect promotes the movement of the hottest liquid towards the top of the chamber (25) where the liquid can enter through the channel (18) into the thermo-tank (9) until the height
  • the liquid level is equal to the level where the hot liquid begins to flow out of the outlet hole (22) located in the central tube (17).
  • the lower channel (s) (19) allow the liquid to be cooled located further down in the thermo-tank (9) to be moved back to the chamber (25) to recirculate by thermosiphon.
  • the way in which the channels (18, 19) are placed substantially perpendicular to the surface of the thermo-tank (9) allow to cause a "water eye” effect where the liquid only flows through these channels when it exists a change of density in the liquid and in this way the possibility of a reverse thermosiphon is hindered when the temperature of the liquid in the liquid chamber (25) is lower than the temperature of the liquid inside the thermo-tank (9) avoiding thus the installation of non-return valves with moving elements that may be susceptible to blockage by solids dissolved in the liquid stored over time.
  • This hot liquid supply system is more efficient than other solar heater container evacuation systems of the prior art, since the outlet hole (22) is fixed at a point that always It is flooded with liquid.
  • the central tube (17) also functions as an air jug (atmospheric balance tube) and in conjunction with the evacuation hole (23).
  • the evacuation hole (23) allows to keep the thermo-tank (9) always flooded with the liquid and that liquid is in permanent contact with the horizontal upper surface of the solar absorber, which is the most efficient part because it receives the most radiation.
  • the shape of the roof (3) allows solar radiation to be received in any orientation during the entire day period even more effectively than flat surfaces facing south with the inclination corresponding to the latitude at which they are located, since the sum of the radiation solar received on the entire surface of a substantially cylindrical solar absorber throughout all daytime hours is greater than the sum of the solar radiation received on a flat surface whose solar absorption is efficient mainly in the central hours of the day.
  • the solar heater can be installed in a sunny place without requiring a certain orientation or inclination, which simplifies its installation. Also, since the entire surface of the absorber (7) is flooded with liquid, particularly including its upper part, the heat received in the upper part and body is transmitted directly to the liquid to be heated more efficiently than in the inventions known in The state of the art in which the surface of direct contact between the absorber and the liquid to be heated is substantially smaller.
  • thermosiphon effect promotes the movement of the hottest liquid towards the top of the chamber (25) where the liquid can enter through the thermostatic valve (6) to the thermo-tank (8).
  • the liquid temperature reaches the phase change temperature of the operating thermal accumulation medium in the thermostatic valve (6), the liquid at said temperature is entering the interior of the thermo-tank (8).
  • the pneumatic thermo-tank (8) is equipped with the means of thermal accumulation, with all the technical advantages described above to keep the heat of the liquid contained therein as much as possible, the valve (6) allows the liquid to be cooled located more down in the thermo-tank (8) be moved back to the chamber (25) to recirculate by thermosiphon. The rest of the emptying operation of the thermo-tank is the same as in the preferred mode.
  • the solar heater may collectively include a mechanism such as that described in International Patent Application No., entitled
  • a first method of installing the solar heater of the present invention is shown.
  • the solar heater is fed by gravity from a container located on a base of equal or greater height than the solar heater.
  • the method comprises the steps of: placing an atmospheric container of cold liquid at a height equal to or greater than the height of the solar heater; connect the cold liquid inlet tube from the container to the solar heater, above the height of the solar heater; place an atmospheric balance tube with an air filter that is higher than the working level of the container; and connect the hot water outlet of the solar heater to the hydraulic supply.
  • the container can be a water tank.
  • the cold liquid feed from the container to the solar heater is achieved by communicating vessels without requiring hydraulic control elements that may already be included in the container, such as a float valve. It should be noted that the first step of connecting the cold liquid inlet tube above the height of the solar heater allows avoiding the need to install a non-return valve.
  • the method may also include connecting the hot water outlet of the solar heater to the input of an additional liquid heating medium.
  • the heating medium may be a boiler.
  • the solar heater may lack the backup resistors (14).
  • a second method of installing the solar heater of the present invention is shown.
  • the solar heater is fed by gravity from a container whose base has a height less than that of the solar heater.
  • the method comprises the steps of: placing an atmospheric container whose base has a height less than that of the solar heater; connect the cold liquid inlet tube from the container to the solar heater; place a non-return valve between the container and the solar heater (as illustrated in Figure 7B); place an atmospheric balance tube with an air filter that is higher than the working level of the container; and connect the hot water outlet of the solar heater to the hydraulic supply.
  • the container can be a water tank.
  • the method may also include connecting the hot water outlet of the solar heater to the input of an additional liquid heating medium.
  • the heating medium may be a boiler.
  • the solar heater may lack the backup resistors (14).
  • a third method of installing the solar heater of the present is shown invention.
  • the solar heater is fed by gravity from an atmospheric container located above the solar heater.
  • the method comprises the steps of: placing a cold liquid container located on the solar heater; connect the cold liquid inlet tube from the container to the solar heater; place an atmospheric balance tube with an air filter that is higher than the working level of the container; and connect the hot water outlet of the solar heater to the hydraulic supply.
  • the container can be a water tank.
  • a fourth method of installing the solar heater of the present invention is shown.
  • the solar heater is powered by a pressurized system.
  • the pressurized system can come from an external supply network or from a hydropneumatic system.
  • the method comprises the steps of: connecting the cold liquid supply to an expansion tank at a substantially adequate height, the tank comprises a supply valve; connect a tube that connects to the cold liquid inlet of the solar heater that feeds cold liquid at a pressure equivalent to the height at which the expansion tank is installed; and connect the hot water outlet of the solar heater to the hydraulic supply.
  • the first step that includes connecting the cold liquid supply to an expansion tank avoids the need to install an accelerator pump in the hot water outlet because the height at which the expansion tank is installed allows creating a sufficient water column pressure to overcome the pressure of the hydraulic system.
  • Figure 10A illustrates a type of ring installation where several solar heaters of the present invention are connected in series with each other by communicating vessels.
  • an expansion vessel communicates the water circuit with the atmosphere as well as an electrically commanded solenoid valve for the supply of the cold liquid to the ring from a hydraulic pressure installation is installed inside the atmospheric tank.
  • Figure 10B illustrates a type of installation for large housing groups, hotels or condominiums. The advantage of this type of installation over unitary boiler installations for each condominium unit is the simultaneity coefficient, since when supplying the ring to a group of dwellings the factor that not all users are going to use to the hot water time to size the installation to 75% of the unit size of it. The same principle would be applicable to the consumption of the electrical backup when being prorated among all users.

Abstract

La presente invención describe un calentador solar constituido por una base y una cubierta exterior. La base aloja al menos una resistencia eléctrica, un tubo de entrada de líquido frío y un tubo de salida de líquido caliente. Por su parte, la cubierta aloja en su interior a un absorbedor solar cilíndrico formado por una superficie de absorción que tiene en su interior uno o más distanciadores que permiten que exista una cámara de líquido entre el interior de la superficie de absorción y el exterior de un termo-tanque. Finalmente, un tubo central atraviesa la cámara, el termo-tanque y la base; en donde el tubo central permite la comunicación fluida de la cámara y el interior del termo-tanque con el tubo de salida. El calentador está caracterizado porque el líquido está en contacto térmico con todas las porciones de la superficie de absorción. Asimismo, el termo-tanque presenta en su parte superior uno o más canales superiores y uno o más canales inferiores que permiten la comunicación fluida entre la cámara y el interior del termo-tanque. Más aún, la o las resistencias eléctricas están en contacto térmico con el exterior de la porción inferior de la superficie de absorción. Finalmente, el líquido alojado en la cámara circula por efecto termosifón y a través de los canales. La invención también incluye diversos métodos de instalación para optimizar el funcionamiento del calentador.

Description

CALENTADOR SOLAR CON BAJAS PERDIDAS TÉRMICAS Y MÉTODOS DE
INSTALACIÓN DEL MISMO
Esta solicitud de patente se relaciona con la
Solicitud de Patente Internacional No. , titulada
"MECANISMO CONTRA EL CONGELAMIENTO DEL CALENTADOR SOLAR", presentada el 13 de abril de 2012; la Solicitud de Patente Internacional No. , titulada "VÁLVULA REGULADORA DE
LA TEMPERATURA DE SALIDA", presentada el 13 de abril de
2012; y la Solicitud de Patente Internacional No. , titulada "ACUMULADOR TÉRMICO DE MORTERO ULTRALIGERO PARA CALENTADORES SOLARES AUTOCONTENIDOS" , presentada el 13 de abril de 2012. La descripción completa de cada una de las anteriores se incorpora en su totalidad en el presente documento por referencia.
Campo técnico de la invención
La presente invención se refiere al campo de los calentadores de agua a través de la energía térmica solar. En particular, esta invención consiste en un calentador solar, el cual proporciona novedosas ventajas sobre los calentadores solares del estado de la técnica. Antecedentes de la invención
Los calentadores solares son conocidos desde hace ya varios años. Actualmente constituyen una de las mejores soluciones para calentar un liquido de una manera ecológica y económica. No obstante lo anterior, existen una gran cantidad de calentadores solares en el estado de la técnica los cuales son ineficientes en la manera de captar la radiación solar que inciden sobre ellos, o bien también pueden ser ineficientes en la forma de conservar el calor almacenado en el liquido cuando la temperatura ambiente es baja, por ejemplo generalmente durante la noche. Por otra parte, los calentadores actuales no están correctamente adaptados para un uso híbrido con otra fuente de energía de respaldo. Finalmente, los calentadores solares que se encuentran comercialmente presentan componentes y elementos funcionales de compleja manufactura y alto costo.
Existen en el estado de la técnica algunos documentos de patente dirigidos a proporcionar un calentador solar de líquidos que permita resolver algunas de las desventajas descritas. A este respecto, la solicitud de patente internacional WO2007/112231 describe un absorbedor solar con una cubierta exterior transparente que aloja un primer contenedor que a su vez aloja un segundo contenedor aislado. El líquido se calienta por efecto termosifón que ocurre en el espacio entre ambos contenedores y se almacena ya caliente al interior del segundo contenedor. El primer contenedor posee una tapa superior roscada y el segundo contenedor está abierto en su parte superior. Una desventaja que presenta este calentador solar es que desaprovecha la conducción térmica de la tapa superior, ya que la superficie de dicha tapa nunca entra en contacto con el liquido, siendo que dicha superficie es una de las zonas mejor irradiadas durante el día. Otra desventaja es que en algunas de las modalidades descritas el absorbedor no tiene tubería de entrada y/o de salida, teniendo que llenar y vaciar el contenido manualmente desenroscando la tapa del primer contenedor y removiendo la cubierta exterior. Asimismo, el absorbedor posee una válvula de retención unidireccional para permitir el flujo del líquido desde el espacio entre contenedores hacia el interior del segundo contenedor. Sin embargo, otra desventaja que presenta esta invención es que esta válvula no reduce ni elimina substancialmente la pérdida de energía que sufriría este absorbedor cuando no haya incidencia de luz solar, por ejemplo durante la noche, en donde puede ocurrir un efecto de termosifón inverso que enfríe el líquido. Asimismo, tampoco presenta un sistema de respiradero o rebosadero. Adicionalmente, esta solicitud es obscura en cuanto al uso de resistencias eléctricas en casos en los que se requiere elevar la temperatura del líquido contenido debido a la falta de radiación solar suficiente. Finalmente, el calentador solar de esta invención carece de un mecanismo de seguridad que evite rupturas o daños si el líquido interior se congela o un mecanismo de seguridad que regule la temperatura de salida del líquido interior para evitar quemaduras a los usuarios si la temperatura del agua almacenada en el deposito del calentador es muy elevada.
Por otra parte, la solicitud de patente mexicana No. MX/a/2010/005129 describe un calentador solar que comprende una cubierta exterior transparente que aloja en su interior un contenedor aislado excéntrico. La superficie exterior del contenedor está rodeada de un serpentín de 6 espiras en donde los rayos solares incidentes calientan al líquido al interior de dicho serpentín. El líquido se mueve por efecto de termosifón en donde el líquido regresa mediante seis conexiones localizadas en la parte superior del serpentín al interior del contenedor aislado y sale mediante seis conexiones localizadas en la parte inferior del contenedor al serpentín. Este calentador solar presenta la desventaja de desaprovechar la conducción térmica de la superficie superior del contenedor que es la que recibe mayor incidencia de rayos solares durante el día. De igual forma, esta invención sugiere el uso de una bomba para forzar un termosifón en caso de ser necesario lo que lo hace poco eficiente por desperdicio de energía eléctrica. Finalmente esta invención además sugiere el uso de un deflector que debe orientarse de manera adecuada para maximizar la absorción de rayos solares. Sin embargo, la orientación del deflector y de la excentricidad del contenedor interno dificultan la instalación para un usuario común. Finalmente, si bien el calentador solar de esta invención sugiere el uso de unas válvulas anti-retorno entre el depósito y el serpentín que buscan minimizar las pérdidas nocturnas por termosifón inverso, tiene la desventaja de que carece de un mecanismo de seguridad que evite rupturas o daños si el líquido interior se congela o un mecanismo de seguridad que evite que regule la temperatura de salida del líquido interior .
Finalmente, la solicitud de patente internacional No. PCT/MX2011/000054 describe un calentador solar de líquido que comprende una cubierta exterior transparente que aloja en su interior un contenedor aislado. La superficie exterior del contenedor está rodeada por una membrana elástica en donde los rayos solares incidentes calientan al líquido alojado entre la membrana y la superficie exterior del contenedor. El líquido se mueve por efecto de termosifón en donde el líquido regresa mediante una o más válvulas localizadas en la parte superior del contenedor y sale mediante una o más válvulas localizadas en la parte inferior del contenedor. Este calentador solar presenta la desventaja de desaprovechar la conducción térmica de la superficie superior del contenedor que es la que recibe mayor incidencia de rayos solares durante el día. De igual forma, esta invención sugiere el uso de una bomba para forzar un termosifón en caso de ser necesario lo que lo hace poco eficiente por desperdicio de energía eléctrica. Adicionalmente, el calentador contempla una atmósfera de gas inerte entre la cubierta exterior y el contenedor para aislar al calentador solar. Sin embargo, el uso del gas inerte se ve acompañado de una serie de componentes especiales para la carga y sellado de la atmósfera inerte, lo cual aumenta la dificultad y costos de manufactura. Más aún, el calentador colar posee un tubo central con aletas como respiradero y rebosadero. No obstante, las pérdidas térmicas que sufre el liquido interior ocasionadas por el puente térmico de dicho tubo central con el exterior es substancialmente importante durante la noche o cuando la temperatura del ambiente es menor a la del liquido. Todavía más aún, esta invención sugiere el uso de celdas solares con la intención de almacenar energía eléctrica para el funcionamiento de los componentes electrónicos del calentador, o por ejemplo la bomba sugerida. Sin embargo, las celdas solares son insuficientes para alimentar por ejemplo al sistema de resistencias eléctricas también ahí sugerido, y sus componentes elevan el costo y complejidad del calentador solar. Finalmente, esta invención además sugiere el uso de un deflector que debe orientarse de manera adecuada para maximizar la absorción de rayos solares. Sin embargo, la orientación del deflector dificulta la instalación para un usuario común. Finalmente, si bien el calentador solar de esta invención sugiere el uso de unas válvulas anti-retorno entre el depósito y el espacio entre la membrana y la superficie exterior del contenedor que buscan minimizar las pérdidas nocturnas por termosifón inverso, tiene la desventaja de que carece de un mecanismo de seguridad que evite rupturas o daños si el líquido interior se congela o un mecanismo de seguridad que evite que regule la temperatura de salida del liquido interior.
Con base en lo anterior, existe en el estado de la técnica la necesidad de un calentador solar que permita maximizar la eficiencia para calentar líquidos del absorbedor solar y al mismo tiempo minimizar las pérdidas del calor del líquido almacenado durante las horas nocturnas o cuando el clima esté frío. El calentador solar no deberá presentar unos componentes que compliquen su fabricación, ni que requiera de componentes adicionales costosos como bombas, celdas fotovoltaicas , entre otros. Al mismo tiempo, el calentador solar debe asegurar su integridad en caso de una helada que pudiera provocar daños al calentador. Asimismo, el calentador solar debe asegurar la integridad del usuario mediante un mecanismo que regule la temperatura de salida del líquido interior, evitando así algún tipo de quemadura o lesión. De igual forma, el calentador solar deberá asegurar un flujo de agua caliente constante deseado o esperado por el usuario, a través del uso alterno o combinado de otra fuente calorífica de respaldo. Asimismo, el calentador no deberá presentar complejidad de uso, montaje o instalación, ni deberá presentar incompatibilidades con los sistemas hidráulicos comunes existentes. Finalmente, el calentador solar deberá ser manufacturado con bajos costos de fabricación.
Objetivos de la invención Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un calentador solar de alta eficiencia térmica que permita maximizar la superficie de absorción de la radiación solar en su diseño y por tanto maximizar la eficiencia del absorbedor solar para calentar el liquido almacenado .
Otro objetivo de la presente invención consiste en que el calentador solar tenga mecanismos para minimizar las pérdidas del calor del liquido almacenado durante las horas nocturnas o en tiempo frió.
Asimismo, otro objetivo de la presente invención se refiere a que el calentador solar deberá mantener un flujo adecuado del liquido caliente determinado por el usuario mediante el uso alterno o combinado de una fuente calorífica de respaldo integrada en el propio calentador.
Todavía más aún, otro objetivo de la presente invención es que el calentador permita una fácil manufactura, ensamblado, transportación, instalación y uso, causando una reducción de los gastos de producción e instalación al no precisar para la misma de personal especializado gracias a su sencilla forma de instalación a diferencia de los actuales calentadores solares.
Breve descripción de las figuras
Para proporcionar un mejor entendimiento de la invención se anexan los siguientes dibujos: La figura 1 se refiere a una vista en corte longitudinal del calentador solar en la modalidad preferida de la presente invención.
La figura 2 se refiere a una vista en corte longitudinal del calentador solar en una modalidad alternativa de la presente invención.
La figura 3A se refiere a una vista en corte longitudinal de la válvula termostática del calentador solar en una modalidad alternativa de la presente invención, en posición cerrada.
La figura 3B se refiere a una vista en corte longitudinal de la válvula termostática del calentador solar en una modalidad alternativa de la presente invención, en posición abierta.
La figura 4A se refiere a una vista en corte longitudinal del termo-tanque alojado al interior del calentador solar en una modalidad alternativa de la presente invención .
La figura 4B se refiere a una vista en corte transversal sobre la linea A-A de la figura 4A.
La figura 5A se refiere a una vista en corte transversal del termostato eléctrico del calentador solar en una modalidad alternativa de la presente invención, en posición de circuito cerrado.
La figura 5B se refiere a una vista en corte transversal del termostato eléctrico del calentador solar en una modalidad alternativa de la presente invención, en posición de circuito abierto.
La figura 6 corresponde a una vista en perspectiva de un primer sistema de instalación del calentador solar de la presente invención.
La figura 7A corresponde a una vista en perspectiva de un segundo sistema de instalación del calentador solar de la presente invención.
La figura 7B corresponde a una vista en detalle del segundo sistema de instalación del calentador solar de la presente invención.
La figura 8 corresponde a una vista en perspectiva de un tercer sistema de instalación del calentador solar de la presente invención.
La figura 9 corresponde a una vista en perspectiva de un cuarto sistema de instalación del calentador solar de la presente invención.
La figura 10A corresponde a una vista en perspectiva de un tipo de instalación que incluye un arreglo de calentadores solares de la presente invención.
La figura 10B corresponde a una vista en perspectiva de un tipo de instalación que incluye varios arreglos de calentadores solares de la presente invención. Descripción detallada de la invención La invención se refiere a un calentador solar el cual está debidamente ilustrado en las figuras que acompañan la presente descripción. La figura 1 ilustra la modalidad preferida de un calentador solar de líquidos que está constituido por un cuerpo central substancialmente cilindrico formado por una base (11) y una cubierta exterior (3) . La cubierta (3) es transparente y tiene forma de domo debido a que su forma convexa exterior permite la absorción óptima de la radiación solar en las horas centrales del día. Adicionalmente , la forma de dicha cubierta es adecuada para evitar la acumulación de suciedad ya que es auto-limpiante con el agua de lluvia. Además, la forma de dicha cubierta es aerodinámica, lo que mejora la estabilidad ante grandes velocidades de viento que pueden tener lugar en las posiciones de colocación del calentador solar. Preferentemente, la base (11) está formada de un material aislante y constituye un fondo substancialmente circular. En la modalidad preferida, una junta (10) se localiza de manera periférica entre la cubierta (3) y la base (11) para lograr una unión hermética. En otra modalidad preferida, la cubierta transparente (3) se asegura mediante una pasta de silicona transparente o similar que permanece blanda para permitir su desmontaje cuando sea necesario.
Ahora bien, una pieza substancialmente circular con una orejeta (1) se fija mediante una tuerca de sujeción (2) a la cubierta (3) que a su vez se apoya sobre un separador (5) . En la modalidad preferida, una junta (4) se localiza entre la cubierta (3) y el separador (5) para lograr una unión hermética. Preferentemente, el separador (5) está fabricado en un material no conductor para evitar que se produzca un puente térmico entre el termo-tanque y la cubierta transparente (3) que pudiera provocar fugas de calor del absorbedor solar al exterior. La pieza con orejeta (1) permite fijar la cubierta (3) a la estructura del calentador solar, sirve para roscar un tubo que hace las funciones de equilibrio atmosférico también conocido como jarro de aire y permite amarrar una cuerda que sirve para izar el calentador en su lugar de instalación, por ejemplo el techo de una vivienda. Más aún, en una modalidad alternativa, la pieza con orejeta (1) puede incluir marcas de estampación que se utilizarán como una marca de identificación.
La base (11) se apoya sobre el suelo y comprende un espacio necesario para permitir el alojamiento de al menos una resistencia eléctrica de respaldo (14), un tubo de entrada (20) de liquido frió, un tubo de salida o de vaciado (12) de liquido caliente y la colocación al exterior de una caja de conexiones eléctricas (13) .
Apoyado sobre la base (11) y alojado herméticamente al interior de la cubierta (3) se encuentra un absorbedor solar que constituye el componente de absorción de radiación solar y de acumulación de un liquido caliente. Preferentemente, el absorbedor solar es substancialmente cilindrico. El absorbedor solar está formado por una superficie de absorción solar (7) que tiene en su interior uno o más distanciadores (9.5) que permiten que exista una cámara de liquido (25) entre la superficie (7) y un termo-tanque (9) . El termo-tanque (9) presenta en su parte superior uno o más canales superiores (18) que atraviesan al mismo y que permiten la comunicación fluida entre la parte superior de la cámara (25) y el interior del termo-tanque (9) . De igual forma, el termo-tanque (9) presenta en su parte de fondo uno o más canales inferiores (19) que atraviesan al mismo y que permiten la comunicación fluida entre el interior del termo- tanque (9) y la parte inferior de la cámara (25) . La cámara (25) permite la circulación por termosifón del liquido a calentar, tal y como se describirá más adelante.
Un tubo central (17) está acoplado por su extremo superior al separador (5) y por su extremo inferior a una conexión de tubo central (16) que en su parte inferior posee un tapón (15) que se apoya sobre el suelo. En el punto más alto al interior del termo-tanque (9), el tubo central (17) posee uno o más agujeros de salida (22) que permiten dirigir el liquido alojado al interior del termo-tanque (9) hacia el tubo de salida (12) . Adicionalmente, el tubo central (17) posee uno o más agujeros de evacuación (23) que cumplen las funciones de tubo de equilibrio atmosférico, como se explicará más adelante. Finalmente, el tubo (17) brinda soporte a la estructura. Preferentemente, el termo-tanque (9) está fabricado en el material descrito en la Solicitud de Patente Internacional No. , titulada "ACUMULADOR TÉRMICO DE MORTERO ULTRALIGERO PARA CALENTADORES SOLARES AUTOCONTENIDOS", presentada el 13 de abril de 2012
La figura 2 ilustra una modalidad alternativa del calentador solar hasta ahora descrito, en donde la modalidad incluye de manera opcional una válvula termostática (6) en lugar de los canales y un termo-tanque neumático (8) . Cabe señalar que la invención podría modificarse para incluir solamente uno de entre la válvula termostática (6) ó el termo-tanque neumático (8) . Como se observa en la figura 2, la válvula termostática (6) está montada preferentemente adyacente al separador (5) sobre la superficie (7), atravesando la cámara (25) y el termo-tanque en su parte superior, adentrándose hacia el interior del termo-tanque, nuevamente atravesando el termo-tanque en la parte de fondo, hasta llegar nuevamente a la cámara (25) en la parte inferior. Los componentes y el funcionamiento de dicha válvula termostática (6) se explicarán a continuación.
Con referencia a las figuras 3A y 3B, se ilustra la válvula termostática (6) de 2 vías (doble cierre) que está formada por una tapa y superficie de intercambio térmico (6.3) que se puede enroscar en un cuerpo superior (6.6) de la válvula (6) cerrándola herméticamente al disponer entre ellos una junta (6.4) . En el compartimiento entre la tapa (6.3) y el cuerpo (6.6) se monta un resorte (6.5) y un pistón móvil (6.8) . Una junta (6.7) asegura la hermeticidad y que el pistón (6.8) se pueda desplazar longitudinalmente en su alojamiento. La tapa (6.3) y el cuerpo (6.6) definen un compartimiento (6.1) que se rellena de un medio de acumulación térmico en estado sólido. En una modalidad, el cuerpo inferior de la válvula (6.13) es acoplado por unión roscada al cuerpo superior (6.6), y un vástago con doble disco de cierre (6.9) es acoplado por unión roscada al pistón móvil (6.8) . Finalmente, la válvula (6) es montada a través de una abertura en el termo-tanque. En una modalidad, el medio de almacenamiento térmico es parafina.
En la modalidad en donde el medio de acumulación térmico es parafina, el funcionamiento de la válvula (6) está basado en la propiedad de dilatación de volumen de la parafina cuando cambia de estado sólido a liquido. Como consecuencia de este cambio de estado, la parafina encerrada en el compartimiento (6.1) al calentarse por encima de los 50°C desplaza al pistón móvil (6.8) contrayendo al resorte (6.5) desde la posición cerrada ilustrada en la figura 3A a la posición abierta de la figura 3B. El desplazamiento terminará cuando el volumen desplazado (6.2) por el pistón (6.8) sea igual al 10% del volumen de la parafina contenida en el compartimiento (6.1), definiendo asi el recorrido de un espaciamiento (6.11) . El espaciamiento (6.11) se transmite al vástago (6.9) para abrir la comunicación entre la parte superior de la cámara (25) y el interior del termo- tanque mediante los orificios (6.10) y (6.12) en la dirección que muestra la flecha (6.16) . De igual forma, el espaciamiento (6.11) transmitido al vástago (6.9) abre la comunicación entre la parte inferior interna del termo- tanque y la cámara (25) en su parte inferior mediante los orificios (6.14) y (6.15) en la dirección que muestra la flecha (6.17) estableciendo la circulación del liquido por termosifón .
Ahora bien, en la modalidad en donde el medio de acumulación térmico es parafina, en caso de disminución o ausencia de radiación solar, la temperatura en la superficie (7) y en la tapa (6.3) descenderá la temperatura por debajo de 55°C comenzando la solidificación y disminución del volumen de la parafina. Cuando la parafina se ha solidificado completamente y la válvula (6) vuelva a la posición cerrada de la figura 3A, se incomunica el liquido almacenado en el interior del termo-tanque con el liquido contenido en la cámara (25) impidiendo asi el flujo por termosifón inverso y las pérdidas de calor que se originan por el mismo.
Atendiendo ahora a las figuras 4A y 4B, el termo-tanque neumático (8) de una modalidad alternativa está formado por una pared exterior (8.2) y una pared interior (8.3) substancialmente cilindras con tapa y fondo concéntricos y equidistantes. Preferentemente, las paredes (8.2) y (8.3) están formadas de un material impermeable. Adicionalmente, las paredes (8.2) y (8.3) cuentan con la suficiente rigidez mecánica para permitir que un volumen interior (8.4) delimitado entre ellas sea rellenado con un arreglo de sacos neumáticos laterales (8.1) y unos sacos neumáticos superiores e inferiores (8.6) que constituyen unos sacos elásticos herméticos que están rellenos de aire a presión ligeramente superior a la atmosférica. Los sacos (8.1) y (8.6) ocupan el 50% del volumen interior del termo-tanque (8.4), mientras que el otro 50% del volumen interior (8.4) se rellena con un medio de almacenamiento térmico que se distribuye mayoritariamente en contacto con las paredes (8.2) y (8.3) . Una tapa de relleno (8.8) permite que el volumen (8.4) sea llenado con el medio de almacenamiento térmico. En una modalidad, el medio de almacenamiento térmico es parafina con una temperatura de cambio de fase mayor a 50°C capaz de almacenar calor durante su cambio de estado de sólido a liquido a razón de 50Kcal/Kg y cederlo cuando se solidifica.
La finalidad de dotar al termo-tanque neumático (8) de la modalidad alternativa con este arreglo de sacos (8.1) y (8.6) de aire y medio de acumulación térmico, es formar una capa que haga las funciones de aislamiento (dada la baja conductividad del aire y del medio de acumulación térmico) y de volante térmico (aprovechando la propiedad del medio de acumulación térmico) .
En la modalidad en donde el medio de acumulación térmico es parafina, estos cambios de estado suceden con una variación del volumen de la parafina del 10%, los sacos neumáticos (8.1) y (8.6) absorben dicha variación en lugar de las paredes (8.2) y (8.3) que por su rigidez presentan más resistencia que los sacos neumáticos (8.1) y (8.6) . Las pérdidas de calor almacenado por el liquido en el interior del termo-tanque (8) se producen cuando cesa la radiación solar y desciende la temperatura de la superficie de absorción (7) y el liquido que está en contacto con ella en la cámara (25) . Al establecerse una diferencia de temperaturas entre la cámara (25) y el interior del termo- tanque (8) comienzan las pérdidas de calor del termo-tanque (8) . Estas pérdidas responden a la fórmula Q = At x λ en donde :
Q: Cantidad de calor perdido en Kcal/h.
At : Diferencia de temperatura del liquido frió y caliente en °C.
λ: Coeficiente de conductividad térmica en w/m/°k/h. Por lo que las pérdidas calculadas para el aire son de 0.01 w/m/°k/h, mientras que para la parafina son de 0.02 w/m/°k/h.
A este respecto, cuanto más se reduzca el At menores serán las pérdidas de calor. El calor acumulado en la parafina es cedido al liquido contenido en la cámara (25) que constituye aproximadamente un 8% del liquido total manteniéndolo a temperaturas próximas a las del cambio de fase (50°C) con poco aporte de calor debido a su pequeño volumen. Por lo tanto, con esta configuración del termo- tanque se reduce el At, con lo que se reducen las pérdidas de calor Q.
Adicionalmente , el termo-tanque neumático (8) posee unas aberturas de alojamiento (8.7) del tubo central (17) y una abertura de alojamiento (8.9) de la válvula termostática (6), como se ilustran en la figura 4A. Asi mismo, sobre la pared exterior (8.2) van fijados los distanciadores (9.5) para asegurar la separación entre dicha pared exterior (8.2) y la superficie de absorción solar (7) . En el interior del termo-tanque (8) es donde se almacena el liquido calentado por la radiación solar.
Por lo que respecta a la modalidad preferida de la figura 1 o la modalidad alternativa de la figura 2, la invención presenta un termostato eléctrico (21) que está colocado preferentemente en algún punto sobre la superficie de absorción solar (7) . Dicho termostato eléctrico (21) está conectado eléctricamente a la caja de conexiones eléctricas (13) que se aloja en la base (11) . El termostato eléctrico (21) mide la temperatura a la cual se debe activar o desactivar la resistencia eléctrica de respaldo (14) .
Las figuras 5A y 5B ilustran de manera detallada una modalidad alternativa de termostato (21), el cual se describe a continuación. El termostato (21) comprende una base (21.4) que se acopla a la superficie de absorción solar (7) y un cuerpo (21.3) acoplado por uno de sus extremos a dicha base (21.4) . En la modalidad descrita, la base metálica (21.4) está fabricada en un material metálico con buena conductividad térmica y el cuerpo (21.3) está fabricado en un material dieléctrico. Preferentemente, el cuerpo (21.3) está acoplado a la base (21.4) mediante una unión hermética. Entre la base (21.4) y el interior del cuerpo (21.3) se forma un compartimiento (21.11) que aloja un pistón móvil (21.7) acoplado por uno de sus extremos a un resorte (21.6) mediante una pieza de montaje (21.5) . Adicionalmente , el compartimiento (21.11) se llena de un medio de acumulación térmico. Además, una junta (21.2) permite el desplazamiento longitudinal del pistón móvil (21.7) sin que se produzcan fugas a través del cuerpo (21.3) . En el otro extremo del pistón móvil (21.7) está montada una parte móvil de contacto eléctrico (21.8) mediante un tornillo (21.9) que mantienen normalmente a unas terminales (21.1) en posición de contacto cerrado. Finalmente, se coloca una tapa de protección (21.10) del contacto eléctrico en el otro de sus extremos.
En la modalidad en donde el medio de acumulación térmico es parafina, la base (21.4) de intercambio térmico está completamente en contacto con la superficie de absorción (7) del calentador solar. Cuando dicha superficie es calentada por la radiación solar y su temperatura aumenta por encima de 50°C la parafina del compartimiento (21.11) empieza a cambiar de estado y a aumentar su volumen desplazando al pistón móvil (21.7) y comprimiendo al resorte (21.6) abriendo asi el contacto eléctrico (21.8) como se muestra en la figura 5B . El desplazamiento de un espaciamiento (21.12) efectuado por el pistón (21.7) finalizado el cambio de fase corresponde al 10% del volumen de la parafina.
Ahora bien, cuando cese o disminuya la radiación solar y la temperatura de la superficie de absorción solar (7) sea inferior a 50°C, la parafina del compartimiento (21.11) volverá a su estado sólido y cerrará de nuevo el contacto eléctrico (21.8) como se muestra en la figura 5A, provocando que la resistencia eléctrica de respaldo (14) se ponga en funcionamiento .
Atendiendo nuevamente a las figuras 1 y 2, la o las resistencias eléctricas de respaldo (14) están en contacto directo con la parte inferior de la superficie exterior de absorción solar (7) . La o las resistencias (14) están aisladas en su alrededor para evitar fugas del calor hacia el exterior. De esta manera las resistencias (14) no están en contacto directo con el liquido alojado al interior del termo-tanque sino que transmiten el calor a través de la superficie (7) exterior del absorbedor solar, lo que puede evitar la posibilidad de algún corto circuito. De igual forma, al no estar en contacto las resistencias con el liquido, evitan la precipitación de sedimentos sólidos alrededor de las mismas, lo que permite un mayor tiempo de vida de las resistencias y una mayor eficiencia térmica en su funcionamiento. Asimismo, en conjunto, el calentamiento forzado por las resistencias a la cámara de liquido (25) hace que esta cámara de liquido (25) calentado por las resistencias constituya una barrera térmica que permite disminuir la transferencia de calor del liquido almacenado en el interior del termo-tanque, hacia el exterior del calentador solar. Los cables de conexión de las mismas transcurren por el interior de la base (11) hasta la caja de conexiones eléctricas (13) . Cabe aclarar que la cantidad y potencia de las resistencias pueden ser seleccionadas de conformidad con las necesidades de un usuario o de una región de uso.
En otra modalidad alternativa, las resistencias de respaldo pueden controlarse de manera manual o estar controladas por un microprocesador con medios para detectar la temperatura del liquido en el interior del depósito de acumulo de liquido caliente. Este microprocesador esta preparado para regular la temperatura de conexión y desconexión de las resistencias eléctricas de respaldo. El microprocesador podrá instalarse en el lugar que decida el usuario y mediante una pantalla electrónica le proporciona una lectura constante de la temperatura de liquido caliente. Asimismo, si el usuario desea evitar el consumo eléctrico de la resistencia de respaldo en ciertas épocas del año bastará con que desconecte el interruptor del las resistencias del microprocesador de control de temperatura.
Durante su funcionamiento, el calentador solar de la modalidad preferida ilustrada en la figura 1 es llenado con el liquido, generalmente frió, a calentar a través del tubo de entrada (20) . El liquido frió entra al calentador solar por la cámara de liquido (25) en donde va obteniendo calor gracias al intercambio térmico por contacto con la superficie de absorción solar (7) . El liquido al calentarse, disminuye su densidad, por lo que asciende. La superficie de absorción solar (7) está caliente principalmente debido a la radiación solar incidente y/o a las resistencias eléctricas (14) . El efecto de termosifón promueve el movimiento del liquido más caliente hacia la parte superior de la cámara (25) en donde el liquido puede ingresar a través del o de los canales (18) al interior del termo-tanque (9) hasta que la altura del nivel de liquido se iguala al nivel en donde el liquido caliente comienza a salir por el o los agujeros de salida (22) localizados en el tubo central (17) . Finalmente, el o los canales inferiores (19) permiten que el liquido que se va enfriando localizado más abajo en el termo-tanque (9) sea desplazado nuevamente a la cámara (25) para recircular por termosifón. La forma en que los canales (18, 19) están colocados de manera substancialmente perpendicular a la superficie del termo-tanque (9) permiten provocar un efecto de "ojo de agua" en donde el liquido solamente fluye a través de estos canales cuando existe un cambio de densidad en el liquido y de esta manera se dificulta la posibilidad de un termosifón inverso cuando la temperatura del liquido en la cámara de liquido (25) es inferior a la temperatura del liquido en el interior del termo-tanque (9) evitando asi la instalación de válvulas antirretorno con elementos móviles que pueden ser susceptibles de bloquearse por los sólidos disueltos en el liquido almacenado con el paso del tiempo.
Este sistema de suministro de liquido caliente es más eficiente que otros sistemas de evacuación de contenedores de calentadores solares del estado de la técnica, ya que el agujero de salida (22) está fijo en un punto que siempre está inundado del líquido. Para evitar que el agua rebose del calentador solar el tubo central (17) además funciona como un jarro de aire (tubo de equilibrio atmosférico) y en conjunto con el agujero de evacuación (23) . El agujero de evacuación (23) permite mantener el termo-tanque (9) siempre inundado del líquido y ese líquido esté en contacto permanente con la superficie superior horizontal del absorbedor solar que es la parte más eficiente por ser la que más radiación recibe.
Toda esta masa que se calienta por medio de la radiación solar y por las resistencias eléctricas, emite calor en forma de radiación infrarroja, que en gran parte no puede salir de nuevo al exterior debido a que la radiación infrarroja rebota contra la superficie interior de la cubierta exterior (3), quedando esa radiación atrapada en la zona de aire contenido que se forma entre la cubierta exterior (3) y la superficie (7) haciendo así un efecto invernadero. Cuando la temperatura en la zona es superior a la de la superficie de absorción (7) se transmite ese diferencial de temperatura por convección al liquido incrementando la eficiencia térmica del calentador solar objeto de esta invención. Asimismo, la forma de la cubierta (3) permite recibir la radiación solar en cualquier orientación durante todo el período diurno con mayor eficacia incluso que las superficies planas orientadas al sur con la inclinación correspondiente a la latitud a la que estas se encuentran, puesto que la suma de la radiación solar recibida en toda la superficie de un absorbedor solar substancialmente cilindrico a lo largo de todas las horas diurnas es superior a la suma de la radiación solar recibida sobre una superficie plana cuya absorción solar es eficiente principalmente en las horas centrales del día.
Con lo anterior, el calentador solar puede ser instalado en un lugar soleado sin que se requiera de una orientación o inclinación determinadas, lo que simplifica su instalación. Asimismo, al estar toda la superficie del absorbedor (7) inundada de liquido, particularmente incluyendo su parte superior, el calor que se recibe en la parte superior y cuerpo se transmite directamente al liquido a calentar de manera más eficiente que en las invenciones conocidas en el estado de la técnica en que la superficie de contacto directo entre el absorbedor y el liquido a calentar es substancialmente menor.
Durante su funcionamiento, el calentador solar de la modalidad alternativa ilustrada en la figura 2, el efecto de termosifón promueve el movimiento del liquido más caliente hacia la parte superior de la cámara (25) en donde el liquido puede ingresar a través de la válvula termostática (6) al termo-tanque (8) . Cuando la temperatura del liquido alcanza la temperatura de cambio de fase del medio de acumulación térmico de funcionamiento en la válvula termostática (6), el liquido a dicha temperatura va ingresando al interior del termo-tanque (8) . A pesar de que el termo-tanque neumático (8) está dotado del medio de acumulación térmica, con todas las ventajas técnicas anteriormente descritas para mantener lo más posible el calor del liquido ahí contenido, la válvula (6) permite que el liquido que se va enfriando localizado más abajo en el termo-tanque (8) sea desplazado nuevamente a la cámara (25) para recircular por termosifón. El resto del funcionamiento de vaciado del termo-tanque es igual al de la modalidad preferida .
Para mejorar aún más las ventajas inicialmente descritas en el cuerpo de la presente descripción, el calentador solar puede incluir en conjunto un mecanismo como el descrito en la Solicitud de Patente Internacional No. , titulada
"MECANISMO CONTRA EL CONGELAMIENTO DEL CALENTADOR SOLAR", presentada el 13 de abril de 2012, asi como una válvula como la descrita en la Solicitud de Patente Internacional No.
, titulada "VÁLVULA REGULADORA DE LA TEMPERATURA DE
SALIDA", presentada el 13 de abril de 2012.
Atendiendo ahora a la figura 6 se muestra un primer método de instalación del calentador solar de la presente invención. En este primer método de instalación el calentador solar se alimenta por gravedad desde un contenedor situado sobre una base de altura igual o superior al calentador solar. El método comprende los pasos de: colocar un contenedor atmosférico de liquido frió a una altura igual o superior a la altura del calentador solar; conectar el tubo de entrada de liquido frió desde el contenedor al calentador solar, por encima de la altura del calentador solar; colocar un tubo de equilibrio atmosférico con filtro de aire con una altura superior a la del nivel de trabajo del contenedor; y conectar la salida de agua caliente del calentador solar al suministro hidráulico. En la modalidad preferida de la invención, el contenedor puede ser un tinaco. Con este primer método de instalación se consigue que la alimentación de liquido frió desde el contenedor al calentador solar se haga por vasos comunicantes sin requerir de elementos de control hidráulico que pueden ya estar incluidos en el contenedor, como por ejemplo una válvula flotadora. Cabe señalar que el primer paso de conectar el tubo de entrada de liquido frió por encima de la altura del calentador solar permite evitar la necesidad de instalar válvula anti-retorno .
En una modalidad alternativa del primer método, el método además puede incluir conectar la salida de agua caliente del calentador solar a la entrada de un medio de calentamiento adicional del liquido. En una modalidad, el medio de calentamiento puede ser un boiler. En el caso del medio de calentamiento, el calentador solar puede carecer de las resistencias de respaldo (14) .
Atendiendo ahora a la figura 7A se muestra un segundo método de instalación del calentador solar de la presente invención. En este segundo método de instalación el calentador solar se alimenta por gravedad desde un contenedor cuya base tiene una altura inferior a la del calentador solar. El método comprende los pasos de: colocar un contenedor atmosférico cuya base tiene una altura inferior a la del calentador solar; conectar el tubo de entrada de liquido frió desde el contenedor al calentador solar; colocar una válvula anti-retorno entre el contenedor y el calentador solar (como se ilustra en la figura 7B) ; colocar un tubo de equilibrio atmosférico con filtro de aire con una altura superior a la del nivel de trabajo del contenedor; y conectar la salida de agua caliente del calentador solar al suministro hidráulico. En la modalidad preferida de la invención, el contenedor puede ser un tinaco. Con este segundo método de instalación se consigue la válvula anti-retorno evite que el agua caliente del calentador solar pueda fugarse por la tubería de alimentación de líquido frío, y se logra evitar el uso de elementos de control hidráulico que pueden ya estar incluidos en el contenedor, como por ejemplo una válvula flotadora .
En una modalidad alternativa del segundo método, el método además puede incluir conectar la salida de agua caliente del calentador solar a la entrada de un medio de calentamiento adicional del líquido. En una modalidad, el medio de calentamiento puede ser un boiler. En el caso del medio de calentamiento, el calentador solar puede carecer de las resistencias de respaldo (14) .
Atendiendo ahora a la figura 8 se muestra un tercer método de instalación del calentador solar de la presente invención. En este tercer método de instalación el calentador solar se alimenta por gravedad desde un contenedor atmosférico situado sobre el calentador solar. El método comprende los pasos de: colocar un contenedor de liquido frió situado sobre el calentador solar; conectar el tubo de entrada de liquido frió desde el contenedor al calentador solar; colocar un tubo de equilibrio atmosférico con filtro de aire con una altura superior a la del nivel de trabajo del contenedor; y conectar la salida de agua caliente del calentador solar al suministro hidráulico. En la modalidad preferida de la invención, el contenedor puede ser un tinaco. Con este tercer método de instalación, al igual que en el primer y segundo métodos anteriormente explicados, se consigue que la alimentación de liquido frió desde el contenedor al calentador solar se haga por vasos comunicantes sin requerir de elementos de control hidráulico que pueden ya estar incluidos en el contenedor, como por ejemplo una válvula flotadora. En este tipo de instalación el calentador solar sustituye en su totalidad al medio de calentamiento adicional. Preferentemente, en este caso el calentador solar incluye el uso de las resistencias de respaldo ( 14 ) .
Atendiendo ahora a la figura 9 se muestra un cuarto método de instalación del calentador solar de la presente invención. En este cuarto método de instalación el calentador solar se alimenta por un sistema presurizado. En una modalidad preferida, el sistema presurizado puede provenir de una red exterior de suministro o bien de un sistema hidroneumático . El método comprende los pasos de: conectar el suministro de liquido frió a un deposito de expansión a una altura substancialmente adecuada, el depósito comprende una válvula de suministro; conectar un tubo que se conecta a la entrada de liquido frió del calentador solar que alimenta de liquido frió a una presión equivalente a la altura a la que está instalado el deposito de expansión; y conectar la salida de agua caliente del calentador solar al suministro hidráulico. Cabe señalar que el primer paso que incluye conectar el suministro de liquido frió a un depósito de expansión evita la necesidad de instalar una bomba aceleradora en la salida de agua caliente debido a que la altura a la que se encuentra instalado el depósito de expansión permite crear una presión suficiente de columna de agua como para vencer la presión del sistema hidráulico .
Adicionalmente, la figura 10A ilustra un tipo de instalación en anillo en donde varios calentadores solares de la presente invención son conectados en serie unos con otros mediante vasos comunicantes . En el centro un vaso de expansión comunica el circuito de agua con la atmósfera asi como dentro del depósito atmosférico hay instalada una válvula solenoide comandada eléctricamente para el suministro del liquido frió al anillo procedente de una instalación hidráulica a presión. Finalmente, la figura 10B ilustra un tipo de instalación para largos grupos de vivienda, hoteles o condominios. La ventaja de este tipo de instalación sobre las instalaciones unitarias de boiler por cada unidad condominal es el coeficiente de simultaneidad, ya que al suministrar el anillo a un grupo de viviendas se puede utilizar el factor de que no todos los usuarios van a utilizar a la vez el agua caliente para dimensionar la instalación a un 75% del tamaño unitario de la misma. El mismo principio seria aplicable al consumo del respaldo eléctrico al estar prorrateado entre todos los usuarios.
Aunque las modalidades especificas de la invención se han descrito anteriormente con detalle, la descripción es simplemente para los propósitos de ilustración. Por lo tanto, se debe apreciar que muchos aspectos de la invención se describieron anteriormente a manera de ejemplo solamente y no se planearon como elementos requeridos o esenciales de la invención, salvo que se establezca explícitamente de otro modo. Varias modificaciones de, y pasos equivalentes correspondientes a los aspectos descritos de las modalidades alternativas, además de ésos descritos anteriormente, se pueden realizar por una persona con experiencia ordinaria en la técnica que tenga el beneficio de esta descripción, sin desviarse del espíritu y alcance de la invención, definidos en las siguientes reivindicaciones, cuyo alcance se va a otorgar a la más amplia interpretación para abarcar tales modificaciones y estructuras equivalentes.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un calentador solar constituido por una base y una cubierta exterior, en donde:
la base aloja al menos una resistencia eléctrica, un tubo de entrada de liquido frió y un tubo de salida de liquido caliente;
la cubierta aloja en su interior a un absorbedor solar cilindrico formado por una superficie de absorción que tiene en su interior uno o más dis tanciadores que permiten que exista una cámara de liquido entre el interior de la superficie de absorción y el exterior de un termo-tanque; y un tubo central atraviesa la cámara, el termo-tanque y la base; en donde el tubo central posee en el punto más alto del interior del termo-tanque uno o más agujeros de salida en comunicación fluida con el tubo de salida, y además posee a la altura de la cámara uno o más agujeros de evacuación en comunicación fluida con el tubo de salida;
caracterizado porque:
el liquido está en contacto térmico directo con las porciones inferior, laterales y superior de la superficie de absorción;
el termo-tanque presenta en su parte superior uno o más canales superiores colocados de manera perpendicular a la superficie superior del termo-tanque que permiten la comunicación fluida entre la cámara y el interior del termo- tanque, y en su parte de fondo uno o más canales inferiores colocados de manera perpendicular al superficie de fondo del termo-tanque que permiten la comunicación fluida entre el interior del termo-tanque y la cámara;
la o las resistencia eléctricas están en contacto térmico con el exterior de la porción inferior de la superficie de absorción; y
el liquido alojado en la cámara circula por efecto termosifón y fluye hacia el interior del termo-tanque por el o los canales superiores y desde el interior del termo- tanque el o los canales inferiores debido al cambio de densidad del liquido.
2. El calentador solar de conformidad con la reivindicación 1, en donde una pieza con orejeta que se fija de manera hermética a la cubierta que a su vez se apoya de manera hermética sobre un separador que a su vez se acopla de manera hermética al extremo superior del tubo central, en donde la pieza con orejeta permite fijar la cubierta, permite roscar un tubo de equilibrio atmosférico y permite amarrar una cuerda para izar el calentador durante su instalación.
3. El calentador solar de conformidad con la reivindicación 2, en donde la pieza con orejeta puede incluir marcas de estampación como marcas de identificación.
4. El calentador solar de conformidad con la reivindicación 1, en donde la base y el termotanque están formados de un material aislante, y la base puede alojar una caja de conexiones eléctricas y constituye un fondo substancialmente circular.
5. El calentador solar de conformidad con la reivindicación 1, en donde la cubierta es transparente, tiene forma de domo y está unida a la base en forma hermética .
6. El calentador solar de conformidad con la reivindicación 1, en donde el extremo inferior del tubo central está acoplado a una conexión que en su parte inferior posee un tapón que se apoya sobre el suelo, en donde el tubo central brinda soporte al calentador solar.
7. El calentador solar de conformidad con la reivindicación 1, en donde al menos uno de los canales superiores y al menos uno de los canales inferiores alojan una válvula termostática que atraviesa desde la parte superior de la cámara, el termo-tanque en su parte superior, el termo-tanque en la parte de fondo, hasta llegar nuevamente a la parte inferior de la cámara, en donde la válvula termostática comprende:
una tapa y superficie de intercambio térmico acoplada herméticamente a un cuerpo superior de la válvula, en el compartimiento entre la tapa y el cuerpo se monta un resorte y un pistón móvil, en donde el compartimiento está relleno de un medio de acumulación térmico, y
un vástago con doble disco de cierre está acoplado por al pistón móvil, en donde el primer disco de cierre bloquea la comunicación fluida entre la cámara y el interior del termo-tanque y el segundo disco de cierre bloquea la comunicación fluida entre el interior del termo-tanque y la cámara .
8. El calentador solar de conformidad con la reivindicación 1, en donde el termo-tanque está formado por una superficie exterior y una superficie interior, en donde un volumen interior delimitado entre ambas superficies está relleno con un arreglo de sacos neumáticos elásticos herméticos rellenos de aire a presión y el resto del volumen interior está relleno con un medio de almacenamiento térmico, y el termo-tanque además posee una tapa de relleno.
9. El calentador solar de conformidad con la reivindicación 1, en donde un termostato está acoplado en comunicación térmica a la superficie de absorción, en donde el termostato aloja en su interior un compartimiento que posee un pistón móvil acoplado por uno de sus extremos a un resorte y el otro extremo del pistón móvil está acoplado a un contacto eléctrico, en donde el compartimiento está relleno de un medio de acumulación térmico.
10. El calentador solar de conformidad con la reivindicación 7, 8 ó 9, en donde el medio de almacenamiento térmico es parafina.
11. Un método de instalación del calentador solar según la reivindicación 1, que incluye los pasos de:
colocar un contenedor de liquido frió atmosférico a una altura igual o superior a la altura del calentador solar; conectar el tubo de entrada de líquido frío desde el contenedor al calentador solar, por encima de la altura del calentador solar;
colocar un tubo de equilibrio atmosférico con una altura superior a la del nivel de trabajo del contenedor; y
conectar la salida de agua caliente del calentador solar al suministro hidráulico.
12. Un método de instalación del calentador solar según la reivindicación 1, que incluye los pasos de:
colocar un contenedor atmosférico cuya base tiene una altura inferior a la del calentador solar;
conectar el tubo de entrada de líquido frío desde el contenedor al calentador solar;
colocar una válvula anti-retorno entre el contenedor y el calentador solar;
colocar un tubo de equilibrio atmosférico con una altura superior a la del nivel de trabajo del contenedor; y
conectar la salida de agua caliente del calentador solar al suministro hidráulico.
13. El método de instalación de conformidad con la reivindicación 11 ó 12, que además incluye el paso de:
conectar la salida de agua caliente del calentador solar a la entrada de un medio de calentamiento adicional del líquido .
14. Un método de instalación del calentador solar según la reivindicación 1, que incluye los pasos de: colocar un contenedor atmosférico de líquido frío situado sobre el calentador solar;
conectar el tubo de entrada de líquido frío desde el contenedor al calentador solar;
colocar un tubo de equilibrio atmosférico con una altura superior a la del nivel de trabajo del contenedor; y
conectar la salida de agua caliente del calentador solar al suministro hidráulico.
15. Un método de instalación del calentador solar según la reivindicación 1, que incluye los pasos de:
conectar el suministro de líquido frío a un deposito de expansión a una altura substancialmente adecuada, el depósito comprende una válvula de suministro;
conectar un tubo que se conecta a la entrada de líquido frío del calentador solar que alimenta de líquido frío a una presión equivalente a la altura a la que está instalado el deposito de expansión; y
conectar la salida de agua caliente del calentador solar al suministro hidráulico.
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