WO2017061850A1 - Calentador solar de aire tipo modular - Google Patents
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- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Definitions
- the present invention is related to the principles and techniques used in Engineering for the design and application of processes and products that employ renewable energy sources allowing sustainable development, and more particularly, is related to a modular type solar air heater. BACKGROUND OF THE INVENTION
- the use of the solar air heater can represent a significant saving in the consumption of LP gas, natural gas, diesel, electricity, etc. It also reduces the emission to the environment of large amounts of CO2 from fossil fuels that stop burning.
- Solar air heaters have been used for many years. Solar air heating is a solar thermal technology in which the sun heats the air directly or indirectly (heat exchange with hot water). In cold climates, the heating of residential spaces is the most general and important use of energy consumption, since for example, space heating consumes more energy than hot water for sanitary use. Solar air heating can be integrated into the building, with reductions in conventional energy consumption between 20 and 30%. These systems in the last 30 years have been used in the air conditioning of schools, in municipal services, in the architect, as well as in shops and industries. The installation in walls has the advantage of taking advantage of the low solar heights of the sun during winter and receiving solar radiation almost perpendicularly, making the most of its incidence, without the problem of snow or water accumulation. It is possible to store energy, but mostly do not include this option in order to minimize costs.
- Chinese Utility Model No. CN 202281395 U refers to a box type air collector, with glass cover and absorber plate with selective surface; It contains an air inlet and outlet head to make the flow distribution. It also has thermal insulation in the box to minimize heat losses to the environment and is made up of multichannels where the air is heated. However, the distribution of air through the heating channels is not uniform, causing thermal efficiency to be affected.
- Chinese Utility Model No. CN 202562077 U describes an air collector that is not flat plate, but an inverted "V with selective surface and glass cover, similar to flat water collectors; it has a Inlet and outlet head to distribute the air to the circular heating channels that are attached to the absorbent surface and thermal insulation at the bottom.
- the inverted "V" surface causes the absorption area to increase, also increasing losses to the environment, and there is less use of solar radiation due to the inclination of this surface.
- the air distribution is not completely uniform in each heating channel, which affects the thermal efficiency of the collector; In addition to having a greater pressure drop due to the reduced diameters of the channels and their changes between the input and output heads and the channels, creating sharp contractions and expansions.
- Chinese Patent No. CN 103017357A refers to a panel-type solar air collector that has a deflector at the inlet that allows the air flow to be divided into a central section and two sides.
- the collector according to the required arrangement may have two or three air passages in the collector, depending on the arrangement made between the absorber plate and the transparent cover, together with the insulation at the bottom of the collector and another surface additional transparent to the cover to create an additional section of air passage.
- the absorber is a flat plate with selective surface that at any given time could have fins to increase the heat transfer area.
- CN 103277908A describes an air collector formed primarily by a transparent cover, thermal insulation at the back, as well as a series of fins with shutters that serve as an absorber; additionally, it has an inlet and outlet deflector within the section of the air collector that allows to divide the air flow at the entrance into six sections before entering the area of the fin and blind absorber and subsequently has a deflector equal to the outlet to channel the air flow again in a circular outlet section.
- CN 201866954U refers to a flat plate solar air collector, which includes an insulating surface, a transparent cover, an absorber plate formed by finned pipes, welded to the surface of the absorber, inputs and outputs of air, it contains a kind of metallic ailerons attached to the absorber plate, whose function is to separate and wind the air, resulting in a longer residence time and a higher temperature.
- the present invention relates to a solar air heater comprising:
- a first diffuser located at the entrance of the solar heater, which is interconnected on one side with a fan and on the other side is interconnected with said heating module;
- a second diffuser located at the exit of the solar heater and is interconnected on one side with the heating module and on the other side, being able to be interconnected with an air extractor, or with another air collection system.
- the heating module comprises: a solar absorber body formed by a plurality of conduits joined and arranged adjacently to each other: a transparent cover to obtain the greatest possible solar energy gain, which is located above the absorber body ; a structural frame or frame located throughout the perimeter of the absorber body and the cover, to support and protect said heating module; a thermal insulator located below the absorber body and between the frame and both sides of the assembly formed by said absorber body and the transparent cover in order to reduce the thermal losses caused by the heat conduction of the body absorber; and, between the transparent cover and the absorber body there is a stationary air section to reduce heat losses to the environment.
- both the first diffuser and the second diffuser are formed by a main body that is hollow inside and include a conduit that can be input or output, depending on whether the diffuser is at the entrance or exit of the solar heater (100).
- the first and second diffusers include a plurality of baffles that allow a uniform distribution of air flow.
- the solar heater can include more than one heating module, that is, as many heating modules can be coupled or connected in series as necessary, depending on the temperature ranges and air flows that are required in the process in the Apply the use of hot air.
- the modular type solar air heater can be operated in an upright position, with some inclination or horizontal; besides that the air that is introduced to its interior can be done by natural convection or forced convection.
- a further object of the present invention is to provide the solar air heater, whose design and construction allows a modular character by coupling one or more modules in series, thus adapting to the required air requirements, granting the user fuel savings equivalent to the energy you can get from this system for your daily use of air heating.
- Figure 1 is a perspective, plan, front and right side view of a modular type solar air heater showing a single heating module and its respective air inlet and outlet diffusers, constructed in accordance with a Particularly preferred embodiment of the present invention.
- Figure 2 is a perspective and exploded view of the section framed with dotted line in Figure 1 to show in detail the coupling between the inlet diffuser and the air heating module, in accordance with the particularly preferred embodiment of the present invention
- Figure 3 is a cross-sectional sectional view of the heating module taken along the line Ar-A 'of Figure 1.
- Figure 4 is a perspective and exploded view of the heating module showing the elements that make up.
- Figure 5 is a side view of an air diffuser that is part of the solar air heater of the present invention and shown in Figure 1.
- Figure 6 is a schematic view of the air diffuser to show how it is configured internally.
- Figure 7 is a front view of a copy or connect that is part of the solar air heater of the present invention, which allows coupling between heating modules.
- Figure 8 is a perspective, plan, front and right side view of the modular type solar air heater, showing the serial coupling of two heating modules and their respective air inlet and outlet diffusers, constructed in accordance with a First additional embodiment of the present invention.
- Figure 9 is a perspective and exploded view of the section framed with dotted line in Figure 8 to show in detail the serial coupling between two air heating modules, in accordance with the first additional embodiment of the present invention.
- Air can circulate inside the solar heater (100) in two ways, to know: in a natural way (natural convection) by means of the thermo-circulation caused by the difference in densities that in turn are due to temperature differences; and, in a forced manner (forced convection) through the coupling of said solar heater (100) to a fan and / or an extractor.
- the solar heater (100) In case of natural convection, the solar heater (100) must be arranged in an inclined or vertical position to favor air circulation. But if the circulation of the air flow is by means of forced convection, a structural element known as a diffuser must be used to allow a better distribution of said air flow for a more homogeneous heating.
- the solar air heater (100) described below in accordance with a particularly preferred embodiment of the present invention the which comprises: a heating module (1) whose function is to capture the greatest amount of solar radiation to be able to heat the air circulating inside it above room temperature; a first diffuser (2) located at one end of the heating module (1), being preferably arranged at the entrance of the solar heater (100) and may be interconnected on one side with a fan (not shown in the figures) and by the another side is interconnected with said heating module (1), wherein the function of said first diffuser (2) is to redistribute the air flow to said heating module (1); and, a second diffuser (2 ') located at the other end of the heating module (1), being preferably arranged at the outlet of the solar heater (100) and is interconnected on one side with the heating module (1) and on the other hand, it may be interconnected with an air extractor (not shown in the figures), or with another air collection system, where the function of said
- the heating module (1) that is part of the solar heater (100) of the present invention is shown, which comprises:
- a solar absorber body (4) formed by a plurality of conduits (9) joined and arranged adjacent to each other, which preferably have an inverted "U" shape with a geometric shaped section that can be square, rectangular or semicircular, preferably having a rectangular section, and said ducts (9) are made of a polymeric or metallic material, wherein the polymeric material is selected from the group comprising polypropylene, polyethylene, polyvinyl chloride (PVC) and acrylic, while the Metallic material is selected from the group comprising copper, aluminum, steel, stainless steel, painted galvanized sheet, iron and nickel, preferably manufactured in metallic material, and even more preferably manufactured in galvanized sheet; additionally, said conduits (9) include in their face exposed to the sun a conventional coating that can be of black paint, deposits of carbon or selective compounds such as copper, nickel or titanium oxides, solkote® or any other coating that increases the absorption and decrease the emission of thermal radiation, being the most used, depending on the application, black paint, copper or titanium oxide, such that under these conditions,
- thermal insulator (8) located below the absorber body (4) and between the frame (5) and both sides of the assembly formed by said absorber body (4) and the transparent cover (6) in order to reduce losses thermal elements caused by heat conduction of the absorber body (4), wherein the thermal insulating material (8) is selected from the group comprising polyurethane and expanded polystyrene, polyisocyanurate, mineral wool or any other insulating material that withstands the temperature, has low thermal conductivity and high mechanical resistance to impact, preferably selecting the polyurethane; and, - between the transparent cover (6) and the absorber body (4) there is a section
- first diffuser (2) which is formed by a main body (18) preferably conical and hollow inside, whose upper wall has a decline (13) in its middle section that reduces the area of said main body (18).
- the first diffuser (2) also includes a conduit (11) that can be inlet or outlet, depending on whether the diffuser is at the entrance or exit of the solar heater (100), wherein said conduit (11) can be interconnected with a fan or exhaust fan, or with another air collection system (not shown in the drawings).
- the first diffuser (2) includes a plurality of baffles (12) located in the vicinity of the interconnecting end (19) with the heating module (1), of which, a baffle (12) is centrally arranged and of parallel to the direction of the air flow, while the other baffles (12) are arranged with a certain degree of inclination, such that this arrangement of the plurality of baffles (12) together with the reduction of the main body area (18) in its middle section (13) allow the flow of air to be directed and distributed uniformly throughout the interior of said main body (18) to distribute it more homogeneously at the entrance of the plurality of ducts (9) of the absorber body (4) of the heating module (1).
- the first diffuser (2) also includes a barrier (14) located at the end
- the first diffuser (2) has a design that allows the heating module (1) to be introduced into it to provide joint stiffness and to prevent air leaks.
- a seal (15) of polymeric material is selected which is selected from rubber, plastic and silicone, as seen in figure 2 of the accompanying drawings.
- the air manifold (100) of the present invention provides the inlet and outlet diffusers externally to the system, that is, they are not within the section of solar thermal energy collection, which allows an optimization of the air flow heating system by increasing the area where the transfer of hot.
- the solar heater (100) may include more than one heating module (1), that is, as many heating modules (1) can be coupled or connected in series as necessary, being depending on the temperature ranges and air flows required in the process in which the use of hot air is applied.
- the serial arrangement of more than one heating module (1) of the solar heater (100) of the present invention requires only the first diffuser (2) at the inlet and the second diffuser (2 ') at the exit, thereby avoiding the consequent pressure losses and the decrease in the heat transfer area due to the space occupied by the additional diffusers.
- FIGS 7 to 9 of the accompanying drawings show the serial collection of the heating module (1) with an additional heating module (1 '), by means of interconnection means that in this first additional embodiment of the present invention correspond to a copy or connect (3), whose design allows it to penetrate on one side the heating module (1) and on the other side the additional module (1 '), in such a way that it provides rigidity to the union; and said copy or connect (3) additionally includes a barrier (16) that blocks the space between the transparent cover (6) and the absorber body (4) so that the air flow cannot pass through this space and only circulates at through the "inverted IT of the plurality of ducts (9), which, in addition to allowing to increase the heat transfer area between the absorber body (4) and said air flow, allows to reduce the thermal losses to the medium ambient, that is, it has the same function as the barrier (14) arranged in the first diffuser (2).
- a barrier (16) that blocks the space between the transparent cover (6) and the absorber body (4) so that the air flow cannot pass through this space and only circulates at through the "
- a seal (17) of polymeric material is included between the copy or connect (3) and the heating modules (1) and (V) Select from rubber, plastic and silicone.
- the modular type solar air heater (100) of the present invention allows a sufficient area of solar radiation collection to be able to supply heat to different volumetric air flows and at different temperatures, depending on the use that is given To the system.
- the air is introduced into said solar heater (100) by natural convection or forced convection (fan or extractor) to be uniformly distributed in the first diffuser (2) and subsequently introduced into the module (1) for heating, which is regulated by means of the volumetric flow control, that is, the higher the volumetric flow, the lower the temperature will be obtained at the outlet; while on the contrary, at a lower volumetric flow, a higher temperature will be obtained.
- the heating module (1) can operate in a temperature domain between 30 ° C and 90 ° C, preferably between 30 ° C and 60 ° C to have adequate thermal conversion efficiency of the module, depending on the speed with which the air flow is introduced to the solar collector (100), having a speed domain of between 1 and 30 m / s.
- Patent application can be used for air heating for processes of dehydration of food for human and animal consumption, to condition incubator spaces, for conditioning of spaces for animal husbandry, for the conditioning of residential, commercial or industrial spaces, for greenhouse conditioning and in general in any process where require air at a certain temperature higher than the ambient temperature.
- the modular type solar air heater (100) of the present invention can be operated in a vertical position, with a certain inclination or horizontal; besides that the air that is introduced to its interior can be done by natural convection or forced convection.
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Abstract
La presente invención está relacionada con un calentador solar de aire tipo modular, que comprende: un módulo de calentamiento cuya función es captar la mayor cantidad de radiación solar para poder calentar por encima de la temperatura ambiente el aire que circula por su interior; un primer difusor localizado en uno los extremos del módulo de calentamiento para permitir una mejor distribución de dicho flujo de aire y un calentamiento más homogéneo; y, un segundo difusor localizado en el otro extremo del módulo de calentamiento para recolectar el flujo de aire caliente y concentrarlo en la salida del colector solar. Ambos difusores no forman parte del módulo de calentamiento, por lo cual se aprovecha al máximo el área de captación solar.
Description
CALENTADOR SOLAR DE AIRE TIPO MODULAR
CAMPO DE LA TÉCNICA
La presente invención está relacionada con los principios y técnicas utilizadas en la Ingeniería para el diseño y aplicación de procesos y productos que emplean fuentes de energía renovable permitiendo un desarrollo sustentare, y más particularmente, está relacionada con un calentador solar de aire tipo modular. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La mayor parte del aire caliente que se utiliza en aquellos procesos en que es requerido, es calentado por medios convencionales, esto es, es calentado mediante el uso de gas natural, gas LP, electricidad o diésel, entre otros. El uso de estos recursos conlleva gastos económicos, así como el inherente daño al medio ambiente al quemar tanto el gas natural o gas LP como el petróleo o combustibles utilizados en gran medida para producir electricidad.
El uso del calentador solar de aire puede representar un ahorro importante en el consumo de gas LP, gas natural, diésel, electricidad, etc. Asimismo, reduce la emisión al medio ambiente de grandes cantidades de CO2 producto de los combustibles fósiles que se dejan de quemar.
Los calentadores solares de aire se han utilizado durante muchos años. El calentamiento solar de aire es una tecnología termosolar en la que el sol calienta el aire de manera directa o indirecta (intercambio térmico con agua caliente). En climas fríos, el calentamiento de espacios habitacionales es el uso más general e importante del consumo de energía, ya que por ejemplo, el calentamiento de espacios consume más
energía que el agua caliente para uso sanitario. El calentamiento solar de aire puede integrarse al edificio, con reducciones en el consumo de energía convencional entre un 20 y 30%. Estos sistemas en los últimos 30 años se han utilizado en la climatización de escuelas, en servicios municipales, en la milicia, así como en comercios e industrias. La instalación en muros tiene la ventaja de aprovechar las bajas alturas solares del sol durante el invierno y recibir la radiación solar casi en posición perpendicular, aprovechando al máximo su incidencia, sin el problema de la acumulación de nieve o de agua. Es posible almacenar energía, pero en su mayoría no incluyen esta opción con objeto de minimizar los costos.
El calentamiento solar de aire no es muy común en Europa, debido a la taita de una normatividad. Por el contrarío, en los Estados Unidos se integran colectores de aire en edificios, siendo la aplicación más común en la climatización de recintos comerciales, industríales y residenciales debido a su bajo costo y facilidad de integración arquitectónica.
Existe un gran potencial de utilización de los calentadores solares de aire, no solo para la climatización de espacios habitacionales, sino también para el acondicionamiento de espacios en donde se requiere aire caliente, como es el caso de secado de alimentos, procesos de incubación, criaderos de aves y de reptiles en las zonas aírales no sólo de México, sino de muchas otras regiones en el mundo de similares condiciones y necesidades.
En el estado de la técnica se encuentra una gran diversidad de tipos de calentadores solares de aire con una gran variedad de formas, tamaños y materiales; sin
embargo, existen tres formas básicas de funcionamiento, a saber: a) el aire circula entre la cubierta transparente y el absorbedor; b) el aire circula entre el absorbedor y el aislamiento térmico; y, c) el aire circula por arriba y por debajo del absorbedor. Por lo que respecta a los documentos encontrados en el estado de la técnica, se encuentra el Modelo de Utilidad Chino No. CN 202648185 U que se refiere a un colector de calor solar de aire, el cual está conformado por una caja cubierta por paneles translúcidos, en la parte superior se encuentra un deflector curvo para la entrada y la salida. Se tiene otra sección inferior en donde se encuentran los deflectores distribuidos en dos secciones. Sin embargo, la distribución de aire no es uniforme, ya que no se tiene una distribución en la entrada ocasionando que no se aproveche toda la superficie de contacto. Asimismo, en este colector se tienen 4 pasos por donde circula el aire, lo cual provoca grandes caldas de presión entre la entrada y salida de dicho colector. Por otro lado, el Modelo de Utilidad Chino No. CN 202281395 U se refiere a un colector de aire tipo caja, con cubierta de vidrio y placa absorbed ora con superficie selectiva; contiene un cabezal de entrada y salida de aire para hacer la distribución de flujo. Asimismo, cuenta con aislamiento térmico en la caja para minimizar las pérdidas de calor al ambiente y está conformado por multicanales en donde se calienta el aire. Sin embargo, la distribución de aire por los canales de calentamiento no es uniforme, haciendo que la eficiencia térmica se vea afectada.
Por su parte, el Modelo de Utilidad Chino No. CN 202562077 U describe un colector de aire que no es de placa plana, sino una "V invertida con superficie selectiva y cubierta de vidrio, similar a los colectores planos de agua; cuenta con un cabezal de entrada y salida para distribuir el aire a los canales circulares de calentamiento que se encuentran unidos a la superficie absorbente y aislamiento térmico en la parte inferior.
No obstante lo anterior, la superficie en "V" invertida hace que el área de absorción aumente, aumentando también las pérdidas al ambiente, y hay un menor aprovechamiento de la radiación solar debido a la inclinación de esta superficie. De igual manera, la distribución de aire no es del todo uniforme en cada canal de calentamiento, lo que afecta la eficiencia térmica del colector; además de tener una caída de presión mayor debido a los diámetros reducidos de los canales y a los cambios de estos entre los cabezales de entradas y salidas y los canales, creando contracciones y expansiones bruscas. La Patente China No. CN 103017357A se refiere a un colector solar de aire tipo panel que tiene un deflector a la entrada que permite dividir el flujo de aire en una sección central y en dos laterales. El colector de acuerdo al arreglo que se requiera puede tener dos o tres pasos del aire en el captador, dependiendo del arreglo que se haga entre el plato absorbedor y la cubierta transparente, junto con el aislamiento en la parte de abajo del captador y otra superficie transparente adicional a la cubierta para crear una sección adicional de paso del aire. El absorbedor es una placa plana con superficie selectiva que en un momento dado pudiera tener aletas para incrementar el área de transferencia de calor. La Solicitud de Patente China No. CN 103277908A describe un colector de aire formado principalmente por una cubierta transparente, un aislamiento térmico en la parte posterior, asi como una serie de aletas con persianas que sirven como absorbedor; adicionalmente, cuenta con un deflector de entrada y de salida dentro de la sección del captador de aire que permite dividir el flujo de aire a la entrada en seis secciones antes de entrar a la zona del absorbedor de aleta y persianas y posteriormente se tiene una deflector igual a la salida para canalizar nuevamente el flujo del aire en una sección circular de salida.
El Modelo de Utilidad Chino No. CN 201866954U se refiere a un colector solar de aire de placa plana, el cual incluye una superficie aislante, una cubierta transparente, un plato absorbedor formado por canalizaciones aletadas, soldadas a la superficie del absorbedor, entradas y salidas de aire, contiene una especie de alerones metálicos unidos a la placa absorbedora, cuya función es separar y hacer serpentear al aire, resultando en un mayor tiempo de residencia y una mayor temperatura.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a calentador solar de aire que comprende:
- un módulo de calentamiento;
- un primer difusor localizado en la entrada del calentador solar, el cual se encuentra interconectado por un lado con un ventilador y por el otro lado se encuentra interconectado con dicho módulo de calentamiento; y,
- un segundo difusor localizado en la salida del calentador solar y se encuentra interconectado por un lado con el módulo de calentamiento y por el otro lado pudiendo estar interconectado con un extractor de aire, o bien, con otro sistema colector de aire.
Por otro lado, el módulo de calentamiento comprende: un cuerpo absorbedor solar conformado por una pluralidad de conductos unidos y dispuestos adyacentemente uno respecto del otro: una cubierta transparente para obtener la mayor ganancia de energía solar posible, la cual se localiza encima del cuerpo absorbedor; un bastidor estructural o armazón localizado en todo el perímetro del cuerpo absorbedor y de la cubierta, para soportar y proteger a dicho módulo de calentamiento; un aislante térmico localizado por debajo del cuerpo absorbedor y entre el bastidor y ambos costados del conjunto formado por dicho cuerpo absorbedor y la cubierta transparente con el objeto de disminuir las pérdidas térmicas ocasionadas por la conducción de calor del cuerpo
absorbedor; y, entre la cubierta transparente y el cuerpo absorbedor existe una sección de aire estacionario para disminuir las pérdidas de calor al ambiente.
Por su parte, tanto el primer difusor como el segundo difusor, están conformados por un cuerpo principal que es hueco en su interior e incluyen un conducto que puede ser de entrada o salida, dependiendo de si el difusor se encuentra a la entrada o salida del calentador solar (100). Adicionalmente, los difusores primero y segundo incluyen una pluralidad de deflectores que permiten una distribución uniforme del flujo de aire. El calentador solar puede incluir más de un módulo de calentamiento, esto es, se pueden acoplar o conectar en serie tantos módulos de calentamiento como sea necesario, estando en función de los intervalos de temperatura y flujos de aire que se requiera en el proceso en el que aplique el uso de aire caliente. El dominio de velocidades de funcionamiento y la posibilidad de acoplar más de un módulo en serie, dan lugar a diferentes temperaturas del aire a la salida del sistema, por lo que el calentador solar en sus diferentes modalidades puede ser utilizado para el calentamiento de aire para procesos de deshidratación de alimentos de consumo humano y animal, para acondicionar espacios de incubadoras, para acondicionamiento de espacios para la crianza de animales, para el acondicionamiento de espacios habitacionales, comerciales o industriales, para acondicionamiento de invernaderos y en general en cualquier proceso donde se requiera aire a una cierta temperatura superior a la de la temperatura ambiente. Asimismo, el calentador solar de aire tipo modular puede funcionar estando en posición vertical, con cierta inclinación u horizontal; además de que el aire que se introduce a su interior puede hacerse por convección natural o convección forzada.
OBJETOS DE LA INVENCION
Teniendo en cuenta los defectos de los colectores solares de aire de la técnica anterior, es un objeto de la presente invención proveer un calentador solar de aire de construcción práctica, sencilla y eficiente para captar la radiación solar y calentar el aire utilizado en procesos en los que se requiere aire a una temperatura superior a la temperatura ambiente.
Un objeto más de la presente invención es proveer el calentador solar de aire, cuyo diseño y construcción le permite un carácter modular acoplando uno o más módulos en serie, adecuándose de esta manera a las necesidades requeridas de aire, otorgándole al usuario un ahorro de combustible equivalente a la energía que pueda obtener de este sistema para su uso diario de calentamiento de aire.
Sigue siendo un objeto más de la presente invención proveer el calentador solar de aire tipo modular que permite el ahorro de energía y una reducción en el consumo de combustibles fósiles ligados a los procesos de calentamiento de aire para su uso en diversos aplicaciones; además de que ayuda a disminuir las emisiones de CO2 al medio ambiente, y como consecuencia, reduciendo el calentamiento global de la atmósfera. Es todavía más un objeto de la presente invención proveer el calentador solar de aire tipo modular que no requiere de mantenimiento, ya que no presenta piezas móviles; y en su lugar, cualquiera de los elementos que lo conforman pueden ser reemplazados para su funcionamiento continuo y eficaz. BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
Los aspectos novedosos que se consideran característicos de la presente invención, se establecerán con particularidad en las reivindicaciones anexas. Sin
embargo, la invención misma, tanto por su organización, así como por su método de operación, conjuntamente con otros objetos y ventajas de la misma, se comprenderán mejor en la siguiente descripción detallada de una modalidad particularmente preferida de la presente invención, cuando se lea en relación con los dibujos que se acompañan, en los cuales:
La figura 1 es una vista en perspectiva, en planta, frontal y lateral derecha de un calentador solar de aire tipo modular en la que se muestra un solo módulo de calentamiento y sus respectivos difusores de entrada y salida del aire, construido de conformidad con una modalidad particularmente preferida de la presente invención.
La figura 2 es una vista en perspectiva y en explosión de la sección encuadrada con linea punteada en la figura 1 para mostrar en detalle el acoplamiento entre el difusor de entrada y el módulo de calentamiento de aire, de conformidad con la modalidad particularmente preferida de la presente invención.
La figura 3 es una vista en corte seccional transversal del módulo de calentamiento tomada a lo largo de la linea Ar-A' de la figura 1. La figura 4 es una vista en perspectiva y en explosión del módulo de calentamiento mostrando los elementos que lo conforman.
La figura 5 es una vista lateral de un difusor de aire que forma parte del calentador solar de aire de la presente invención y que se muestra en la figura 1.
La figura 6 es una vista esquemática del difusor de aire para mostrar como está configurado interiormente.
La figura 7 es una vista frontal de un copie o conectar que forma parte del calentador solar de aire de la presente invención, el cual permite el acoplamiento entre módulos de calentamiento.
La figura 8 es una vista en perspectiva, en planta, frontal y lateral derecha del calentador solar de aire tipo modular, mostrando el acoplamiento en serie de dos módulos de calentamiento y sus respectivos difusores de entrada y salida de aire, construido de conformidad con una primera modalidad adicional de la presente invención.
La figura 9 es una vista en perspectiva y en explosión de la sección encuadrada con línea punteada en la figura 8 para mostrar en detalle el acoplamiento en serie entre dos módulos de calentamiento de aire, de conformidad con la primera modalidad adicional de la presente invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES DE LA INVENCION
Como ya se ha mencionado en el apartado de los antecedentes de la invención, la mayor parte del aire caliente que se utiliza en aquellos proceso en los que se requiere que dicho aire se encuentre a una temperatura por encima de la temperatura ambiente, es calentado por medios convencionales y utilizando combustibles provenientes de fuentes no renovables tal como lo son los productos derivados del petróleo. En razón de lo anterior, se diseño y desarrollo un calentador solar (100) de aire tipo modular que permite el calentamiento del aire utilizando una fuente renovable de energía, y más específicamente, la energía solar térmica.
El aire puede circular por el interior del calentador solar (100) de dos maneras, a
saber: de manera natural (convección natural) por medio de la termo-circulación originada por la diferencia de densidades que a su vez son debidas a diferencias de temperatura; y, de manera forzada (convección forzada) a través del acoplamiento de dicho calentador solar (100) a un ventilador y/o un extractor.
En caso de que sea convección natural, el calentador solar (100) debe estar dispuesto en posición inclinada o vertical para favorecer la circulación del aire. Pero si la circulación del flujo de aire es por medio de convección forzada, se debe utilizar un elemento estructural conocido como difusor para permitir una mejor distribución de dicho flujo de aire para un calentamiento más homogéneo.
Ahora bien, haciendo referencia más específica a las figuras 1 y 2 de los dibujos que se acompañan, en ellas se muestra el calentador solar (100) de aire que se describe a continuación de conformidad con una modalidad particularmente preferida de la presente invención, el cual comprende: un módulo (1) de calentamiento cuya función es captar la mayor cantidad de radiación solar para poder calentar por encima de la temperatura ambiente el aire que circula por su interior; un primer difusor (2) localizado en uno los extremos del módulo (1) de calentamiento, estando dispuesto preferiblemente en la entrada del calentador solar (100) pudiendo estar interconectado por un lado con un ventilador (no mostrado en las figuras) y por el otro lado se encuentra interconectado con dicho módulo (1) de calentamiento, en donde la función de dicho primer difusor (2) es la de redistribuir el flujo de aire hacia dicho módulo (1) de calentamiento; y, un segundo difusor (2') localizado en el otro extremo del módulo (1) de calentamiento, estando dispuesto preferiblemente en la salida del calentador solar (100) y se encuentra interconectado por un lado con el módulo (1) de calentamiento y por el otro lado pudiendo estar interconectado con un extractor de aire (no mostrado en las figuras), o bien, con otro sistema colector de aire, en donde la función de dicho segundo
difusor (2') es recolectar el flujo de aire caliente y concentrarlo en la salida del colector solar (100) para su posterior extracción.
Es importante señalar que ni el primero (2) ni el segundo (2') difusor forman parte del módulo de calentamiento (1) para aprovechar al máximo el área de captación solar.
Haciendo ahora referencia más específica a las figuras 3 y 4 de los dibujos que se acompañan, en ellas se muestra el módulo (1) de calentamiento que forma parte del calentador solar (100) de la presente invención, el cual comprende:
- un cuerpo absorbedor solar (4) conformado por una pluralidad de conductos (9) unidos y dispuestos adyacentemente uno respecto del otro, los cuales presentan una forma preferiblemente de "U" invertida con una sección de forma geométrica que puede ser cuadrada, rectangular o semicircular, teniendo preferiblemente una sección rectangular, y dichos conductos (9) se fabrican en un material polimérico o metálico, en donde el material polimérico se selecciona del grupo que comprende polipropileno, polietileno, cloruro de polivinilo (PVC) y acrílico, mientras que el material metálico se selecciona del grupo que comprende cobre, aluminio, acero, acero inoxidable, lámina galvanizada pintada, fierro y níquel, fabricándose preferiblemente en material metálico, y todavía más preferiblemente fabricándose en lámina galvanizada; adicionalmente, dichos conductos (9) incluyen en su cara expuesta al sol un recubrimiento convencional que puede ser de pintura negra, depósitos de compuestos de carbón o selectivo como son los óxidos de cobre, níquel o titanio, solkote® o cualquier otro recubrimiento que incremente la absorción y disminuya la emisión de radiación térmica, siendo los más utilizados, dependiendo de la aplicación, la pintura negra, el óxido de cobre o titanio, de tal manera que bajo estas condiciones, los conductos (9) pueden llegar a tener un área de captación entre 1.0 y 2.5 m2 por cada módulo (1) de calentamiento;
- una cubierta (6) transparente para obtener la mayor ganancia de energía solar posible, la cual se localiza encima del cuerpo absorbedor (4), dicha cubierta (6) pudiendo ser una placa o una película, siendo preferiblemente una placa de un material con alta transmitancia para las longitudes de onda corta provenientes de la radiación solar y baja transmitancia para las longitudes de onda larga provenientes del cuerpo absorbedor (4), en donde dicho material se selecciona del grupo que comprende vidrio, policarbonato y acrílico, seleccionándose preferiblemente vidrio como material de la cubierta (6);
- un bastidor estructural (5) o armazón localizado en todo el perímetro del cuerpo absorbedor (4) y de la cubierta (6), cuya función es la de soportar y proteger a dicho módulo (1) de calentamiento, y dicho bastidor (5) se une y fija a la cubierta (6) transparente por medio de un sello (7) de material polimérico que se selecciona de entre goma, plástico y silicón, siendo preferiblemente de goma para proveerle hermeticidad al módulo (1) de calentamiento y evitar la introducción de polvo y agua al interior del mismo, en donde el bastidor (5) se fabrica en un material que se selecciona de entre metal, madera o plástico, tal que el material metálico se selecciona de entre lámina galvanizada pintada o aluminio, y el material plástico es preferiblemente fibra de vidrio, y dicho bastidor (5) fabricándose preferiblemente en material metálico, y todavía más preferiblemente se fabrica en lámina galvanizada pintada;
- un aislante térmico (8) localizado por debajo del cuerpo absorbedor (4) y entre el bastidor (5) y ambos costados del conjunto formado por dicho cuerpo absorbedor (4) y la cubierta (6) transparente con el objeto de disminuir las pérdidas térmicas ocasionadas por la conducción de calor del cuerpo absorbedor (4), en donde el material del aislante térmico (8) se selecciona del grupo que comprende poliuretano y poliestireno expandido,
polisocianurato, lana mineral o cualquier otro material aislante que soporte la temperatura, tenga baja conductividad térmica y alta resistencia mecánica al impacto, seleccionándose preferiblemente el poliuretano; y, - entre la cubierta transparente (6) y el cuerpo absorbedor (4) existe una sección
(10) de aire estacionario para disminuir las pérdidas de calor al ambiente.
Por otro lado, para los efectos de la presente descripción y tomando en consideración que tanto el prime difusor (2), así como el segundo difusor (2'), son exactamente iguales, se hará referencia únicamente al primer difusor (2), debiendo hacer hincapié que el alcance de la descripción y protección debe nacerse para dichos primero (2) y segundo (2') difusores. Bajo esta premisa, se hace referencia ahora más específica a las figuras 5 y 6 de los dibujos que se acompañan, en las que se muestra el primer difusor (2) que está conformado por un cuerpo principal (18) de forma preferiblemente troncocónica y hueco en su interior, cuya pared superior presenta un declive (13) en su sección media que reduce el área de dicho cuerpo principal (18). El primer difusor (2) también incluye un conducto (11) que puede ser de entrada o salida, dependiendo de si el difusor se encuentra a la entrada o salida del calentador solar (100), en donde dicho conducto (11) se puede interconectar con un ventilador o extractor de aire, o bien, con otro sistema colector de aire (no mostrado en los dibujos).
Adicionalmente, el primer difusor (2) incluye una pluralidad de deflectores (12) localizados en la proximidad del extremo (19) de interconexión con el módulo (1) de calentamiento, de los cuales, un deflector (12) está dispuesto centralmente y de forma paralela a la dirección del flujo de aire, mientras que los otros deflectores (12) están dispuestos con cierto grado de inclinación, de tal manera que esta disposición de la pluralidad de deflectores (12) en conjunto con la reducción de área del cuerpo principal
(18) en su sección media (13) permiten dirigir y distribuir uniformemente en todo el interior de dicho cuerpo principal (18) el flujo de aire para repartirlo de manera más homogénea en la entrada de la pluralidad de conductos (9) del cuerpo absorbedor (4) del módulo (1) de calentamiento.
El primer difusor (2) incluye además una barrera (14) localizada en el extremo
(19) de interconexión para bloquear el espacio entre la cubierta transparente (6) y el cuerpo absorbedor (4), de tal forma que el flujo de aire no pueda pasar por este espacio y sólo circule a través de la "U" invertida de la pluralidad de conductos (9), lo cual, además de permitir incrementar el área de transferencia de calor entre el cuerpo absorbedor (4) y dicho flujo de aire, permite reducir las pérdidas térmicas al medio ambiente, y todo esto gracias a la disposición de la barrera (14).
Como puede verse de la anterior descripción, así como de la interpretación de las figuras 5 y 6 de los dibujos que se acompañan, el primer difusor (2) presenta un diseño que permite introducir dentro de él al modulo (1) de calentamiento para proveerle rigidez a la unión y para evitar fugas de aire. Para asegurar la hermeticidad del calentador solar (100) de la presente invención entre el primer difusor (2) y el módulo (1) de calentamiento se coloca un sello (15) de material polimérico que se selecciona de entre goma, plástico y silicón, tal como se aprecia en la figura 2 de los dibujos que se acompañan.
Asimismo, a diferencia de otros colectores de aire encontrados en el estado de la técnica, el colector de aire (100) de la presente invención provee los difusores de entrada y salida de manera externa al sistema, esto es, no están dentro de la sección de captación de la energía solar térmica, lo que permite una optimización en el sistema de calentamiento del flujo de aire al incrementar el área donde se realiza la transferencia de
calor.
En una primera modalidad adicional de la presente invención, el calentador solar (100) puede incluir más de un modulo (1) de calentamiento, esto es, se pueden acoplar o conectar en serie tantos módulos (1) de calentamiento como sea necesario, estando en función de los intervalos de temperatura y flujos de aire que se requiera en el proceso en el que aplique el uso de aire caliente. A diferencia de otros sistemas de calentamiento de aire encontrados en el estado de la técnica que requieren la colocación de un difusor de entrada y uno de salida en cada colector de aire, el arreglo en serie de más de un módulo (1) de calentamiento del calentador solar (100) de la presente invención requiere únicamente del primer difusor (2) a la entrada y del segundo difusor (2') a la salida, evitando con ello las consecuentes pérdidas de presión y la disminución en el área de transferencia de calor debido al espacio que ocupan los difusores adicionales.
Haciendo referencia más específica a las figuras 7 a 9 de los dibujos que se acompañan, en ellas se aprecia el acopiamiento en serie del módulo (1) de calentamiento con un módulo (1') de calentamiento adicional, haciéndolo a través de medios de interconexión que en esta primera modalidad adicional de la presente invención corresponden con un copie o conectar (3), cuyo diseño le permite penetrar en él por un lado al módulo (1) de calentamiento y por el otro lado al módulo (1') adicional, de tal forma que le provee rigidez a la unión; y dicho copie o conectar (3) adicionalmente incluye una barrera (16) que bloquea el espacio entre la cubierta transparente (6) y el cuerpo absorbedor (4) de forma que el flujo de aire no pueda pasar por este espacio y únicamente circule a través de la "IT invertida de la pluralidad de conductos (9), lo cual, además de permitir incrementar el área de transferencia de calor entre el cuerpo absorbedor (4) y dicho flujo de aire, permite reducir las pérdidas térmicas al medio
ambiente, esto es, tiene la mima función que la barrera (14) dispuesta en el primer difusor (2).
Asimismo, para evitar fugas de aire y asegurar la hermeticidad del calentador solar (100), entre el copie o conectar (3) y los módulos (1) y (V) de calentamiento se incluye un sello (17) de material polimérico que se selecciona de entre goma, plástico y silicón.
El calentador solar (100) de aire tipo modular de la presente invención, permite disponer de un área suficiente de captación de la radiación solar para poder suministrar calor a diferentes flujos volumétricos de aire y a diferentes temperaturas, en función de la utilización que se le dé al sistema. El aire se introduce a dicho calentador solar (100) por convección natural o convección forzada (ventilador o extractor) para ser distribuido uniformemente en el primer difusor (2) y posteriormente introducido en el módulo (1) para su calentamiento, el cual se regula por medio del control de flujo volumétrico, es decir, a mayor flujo volumétrico menor temperatura se obtendrá a la salida; mientras que por el contrarío, a menor flujo volumétrico se obtendrá mayor temperatura. En este contexto, el módulo (1) de calentamiento puede operar en un dominio de temperaturas de entre 30° C y 90° C, preferiblemente entre 30° C y 60° C para tener una adecuada eficiencia térmica de conversión del módulo, dependiendo de la velocidad con la que el flujo de aire es introducido al colector solar (100), teniendo un dominio de velocidad de entre 1 y 30 m/s.
El dominio de velocidades de funcionamiento y la posibilidad de acoplar más de un módulo en serie, dan lugar a diferentes temperaturas del aire a la salida del sistema, por lo que el calentador solar (100) en sus diferentes modalidades que se describen en la presente solicitud de patente puede ser utilizado para el calentamiento de aire para
procesos de deshidratación de alimentos de consumo humano y animal, para acondicionar espacios de incubadoras, para acondicionamiento de espacios para la crianza de animales, para el acondicionamiento de espacios habitacionales, comerciales o industríales, para acondicionamiento de invernaderos y en general en cualquier proceso donde se requiera aire a una cierta temperatura superior a la de la temperatura ambiente.
Tal como se describe párrafos arriba, el calentador solar (100) de aire tipo modular de la presente invención puede funcionar estando en posición vertical, con cierta inclinación u horizontal; además de que el aire que se introduce a su interior puede hacerse por convección natural o convección forzada.
Aún cuando en la anterior descripción se ha hecho referencia a ciertas modalidades del calentador solar de aire tipo modular de la presente invención, debe hacerse hincapié en que son posibles numerosas modificaciones a dichas modalidades, pero sin apartarse del verdadero alcance de la invención, tales como modificar el sistema para ser conectado en arreglos en serie, paralelo o serie-paralelo, adicionar un ventilador o extractor, operar en posición horizontal, vertical o inclinada, entre muchas otras modificaciones. Por lo tanto, la presente invención no debe ser restringida excepto por lo establecido en el estado de la técnica y por las reivindicaciones anexas.
Claims
1.- Un calentador solar de aire tipo modular, caracterizado porque comprende: un módulo de calentamiento cuya función es captar la mayor cantidad de radiación solar para poder calentar por encima de la temperatura ambiente el aire que circula por su interior; un primer difusor localizado en uno de los extremos del módulo de calentamiento para permitir una mejor distribución de dicho flujo de aire y un calentamiento más homogéneo; y, un segundo difusor localizado en el otro extremo del módulo de calentamiento para recolectar el flujo de aire caliente y concentrarlo en la salida del colector solar.
2. - El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación
1, caracterizado además porque ni el primer difusor ni el segundo difusor forman parte del módulo de calentamiento para aprovechar al máximo el área de captación solar.
3. - El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación
2, caracterizado además porque el flujo de aire que se introduce a su interior puede hacerse de manera natural (convección natural) por medio de la termo-circulación originada por la diferencia de densidades que a su vez son debidas a diferencias de temperatura, o bien, de manera forzada (convección forzada) a través del acoplamiento de dicho calentador solar a un ventilador y/o un extractor.
4.- El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación
3, caracterizado además porque el flujo de aire que se introduce al colector se hace por convección forzada.
5. - El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el primer difusor se dispone en la entrada del calentador solar y se encuentra interconectado por un lado con el ventilador y por el otro lado se encuentra interconectado con el modulo de calentamiento para redistribuir el flujo de aire hacia dicho módulo de calentamiento.
6. - El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el segundo difusor se dispone en la salida del calentador solar y se encuentra interconectado por un lado con el módulo de calentamiento y por el otro lado estando interconectado con el extractor de aire para recolectar el flujo de aire caliente y concentrarlo en la salida del colector solar para su posterior extracción.
7. - El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación
1 , caracterizado además porque el módulo de calentamiento comprende:
- un cuerpo absorbedor solar conformado por una pluralidad de conductos unidos y dispuestos adyacentemente uno respecto del otro, los cuales presentan la forma de una "U" invertida con una sección de forma cuadrada, rectangular o semicircular, los cuales se fabrican en un material polimérico o metálico, en donde el material polimérico se selecciona del grupo que comprende polipropileno, polietileno, cloruro de polivinilo (PVC) y acrílico, mientras que el material metálico se selecciona del grupo que comprende cobre, aluminio, acero, acero inoxidable, lámina galvanizada pintada, fierro y níquel.
- una cubierta transparente para obtener la mayor ganancia de energía solar posible, la cual se localiza encima del cuerpo absorbedor, dicha cubierta pudiendo ser una placa o una película de un material con alta transmitancia para las longitudes de onda corta provenientes de la radiación solar y baja transmitancia para las longitudes de
onda larga provenientes del cuerpo absorbedor, en donde dicho material se selecciona del grupo que comprende vidrio, policarbonato y acrílico, seleccionándose el vidrio como material de la cubierta;
- un bastidor estructural o armazón localizado en todo el perímetro del cuerpo absorbedor y de la cubierta, cuya función es la de soportar y proteger al módulo de calentamiento, y dicho bastidor se une y fija a la cubierta transparente por medio de un sello de material polimérico que se selecciona de entre goma, plástico y silicón, para proveerle hermeticidad al módulo (1) de calentamiento y evitar la introducción de polvo y agua al interior del mismo, en donde el bastidor se fabrica en un material que se selecciona de entre metal, madera o plástico, en donde el material metálico se selecciona de entre lámina galvanizada pintada o aluminio, y el material plástico es preferiblemente fibra de vidrio, fabricándose dicho bastidor en material metálico, y más específicamente, en lámina galvanizada pintada;
- un aislante térmico localizado por debajo del cuerpo absorbedor y entre el bastidor y ambos costados del conjunto formado por dicho cuerpo absorbedor y la cubierta transparente con el objeto de disminuir las pérdidas térmicas ocasionadas por la conducción de calor del cuerpo absorbedor, en donde el material del aislante térmico se selecciona del grupo que comprende poliuretano y poliestireno expandido, polisocianurato, lana mineral o cualquier otro material aislante que soporte la temperatura, tenga baja conductividad térmica y alta resistencia mecánica al impacto, seleccionándose el poliuretano como material de fabricación de dicho aislante térmico; y.
- entre la cubierta transparente y el cuerpo absorbedor existe una sección de aire estacionario para disminuir las pérdidas de calor al ambiente.
8.- El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación
7, caracterizado además porque la pluralidad de conductos presentan una sección de forma rectangular y se fabrican en material metálico, más específicamente, en lámina galvanizada pintada.
9.- El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación
8, caracterizado además porque la pluralidad de conductos incluyen en su cara expuesta al sol un recubrimiento convencional que puede ser de pintura negra, depósitos de compuestos de carbón o selectivo como son los óxidos de cobre, níquel o titanio, solkote® o cualquier otro recubrimiento que incremente la absorción y disminuya la emisión de radiación térmica, de tal manera que bajo estas condiciones, los conductos pueden llegar a tener un área de captación entre 1.0 y 2.5 m2 por cada módulo de calentamiento.
10. - El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado además porque tanto el primer difusor como el segundo difusor están conformados por un cuerpo principal de forma troncocónica y hueco en su interior, cuya pared superior presenta un declive en su sección media que reduce el área de dicho cuerpo principal; adicionalmente, dichos primer y segundo difusores incluyen un conducto que se interconecta con el ventilador o con el extractor de aire, dependiendo de si se refiere al difusor de entrada o al difusor de salida, respectivamente, del calentador solar, o bien, interconectarse con otro sistema colector de aire.
11. - El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación
10, caracterizado además porque tanto el primer difusor como el segundo difusor adicionalmente incluyen una pluralidad de deflectores localizados en la proximidad del extremo de interconexión con el módulo de calentamiento, de los cuales, un deflector
está dispuesto centralmente y de forma paralela a la dirección del flujo de aire, mientras que los otros deflectores están dispuestos con cierto grado de inclinación, de tal manera que esta disposición de la pluralidad de deflectores en conjunto con la reducción de área del cuerpo principal en su sección media permiten dirigir y distribuir uniformemente en todo el interior de dicho cuerpo principal el flujo de aire para repartirlo de manera más homogénea en la entrada o salida de la pluralidad de conductos del cuerpo absorbedor del módulo de calentamiento.
12. - El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación
11, caracterizado además porque tanto el primer difusor como el segundo difusor adiáonalmente incluyen una barrera localizada en el extremo de interconexión para bloquear el espacio entre la cubierta transparente y el cuerpo absorbedor, de tal forma que el flujo de aire no pueda pasar por este espacio y sólo circule a través de la "U" invertida de la pluralidad de conductos, lo cual, además de permitir incrementar el área de transferencia de calor entre el cuerpo absorbedor y dicho flujo de aire, permite reducir las pérdidas térmicas al medio ambiente.
13. - El calentador solar de aire tipo modular de conformidad con la reivindicación
12, caracterizado además porque para asegurar la hermeticidad del calentador solar, entre el primer difusor y el módulo de calentamiento, así como entre el segundo difusor y el módulo de calentamiento, se coloca un sello de material polimérico que se selecciona de entre goma, plástico y silicón.
14. - El calentador solar de aire de tipo modular de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque dicho calentador solar puede incluir más de un módulo de calentamiento, esto es, se pueden acoplar o conectar en serie tantos módulos de calentamiento como sea necesario, estando en función de los intervalos de
temperatura y flujos de aire que se requiera en el proceso en el que aplique el uso de aire caliente.
15. - El calentador solar de aire de tipo modular de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque para el acoplamiento en serie de los módulos de calentamiento se hace uso de medios de interconexión que corresponden con un copie o conector.
16. - El calentador solar de aire de tipo modular de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque el copie o conector adicionalmente incluye una barrera que bloquea el espacio entre la cubierta transparente y el cuerpo absorbedor de forma que el flujo de aire no pueda pasar por este espacio y únicamente circule a través de la "U" invertida de la pluralidad de conductos, lo cual, además de permitir incrementar el área de transferencia de calor entre el cuerpo absorbedor y dicho flujo de aire, permite reducir las pérdidas térmicas al medio ambiente.
17. - El calentador solar de aire de tipo modular de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque para evitar fugas de aire y asegurar la hermeticidad del calentador solar, entre el copie o conector y los módulos de calentamiento se incluye un sello de material polimérico que se selecciona de entre goma, plástico y silicón.
18. - El calentador solar de aire de tipo modular de conformidad con las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque dicho calentador solar opera con temperaturas de entre 30° C y 90° C.
19. - El calentador solar de aire de tipo modular de conformidad con la
reivindicación 18, caracterizado además porque dicho calentador solar opera con temperaturas entre 30° C y 60° C para tener una adecuada eficiencia térmica de conversión del módulo, dependiendo de la velocidad con la que el flujo de aire es introducido al colector solar, teniéndose una velocidad de introducción del aire entre 1 y 30 m/s.
20.- El calentador solar de aire de tipo modular de conformidad con las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado además porque el calentador solar funciona estando en posición vertical, con cierta inclinación u horizontal.
21 - El calentador solar de aire de tipo modular de conformidad con las reivindicaciones 1 a 20, caracterizado además porque dicho calentador solar puede ser utilizado para el calentamiento de aire para procesos de deshidratación de alimentos de consumo humano y animal, para acondicionar espacios de incubadoras, para acondicionamiento de espacios para la crianza de animales, para el acondicionamiento de espacios habitacionales, comerciales o industriales, para acondicionamiento de invernaderos, y en general en cualquier proceso donde se requiera aire a una cierta temperatura superior a la de la temperatura ambiente.
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3656492A1 (fr) * | 2018-11-23 | 2020-05-27 | Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives | Procede de realisation d'un collecteur d'echangeur de chaleur avec compression isostatique a chaud (cic), application a la realisation d'absorbeur pour centrale solaire thermique a concentration |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD270358A1 (de) * | 1988-03-23 | 1989-07-26 | Mechanisierung & Energie | Sonnenkollektor zu luftanwaermung |
| US20090113909A1 (en) * | 2007-11-02 | 2009-05-07 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Solar air conditioner |
| US20090133687A1 (en) * | 2007-11-23 | 2009-05-28 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Solar air conditioning device |
| DE102010019575A1 (de) * | 2010-05-05 | 2012-01-19 | Rainer Pommersheim | Modulares Kollektorsystem zur Erwärmung von Luft und/oder anderen niedrig viskosen Medien mittels Sonnenenergie |
| CN102445008A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-05-09 | 南京工业大学 | 塔式太阳能水/蒸汽复合型板翅热板式吸热器 |
| US20130152917A1 (en) * | 2010-06-11 | 2013-06-20 | Centre National De La Recherche Scientifique | Solar receiver absorber and solar receiver comprising at least one such absorber |
-
2015
- 2015-10-07 MX MX2015014113A patent/MX359971B/es active IP Right Grant
-
2016
- 2016-10-05 WO PCT/MX2016/000105 patent/WO2017061850A1/es active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD270358A1 (de) * | 1988-03-23 | 1989-07-26 | Mechanisierung & Energie | Sonnenkollektor zu luftanwaermung |
| US20090113909A1 (en) * | 2007-11-02 | 2009-05-07 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Solar air conditioner |
| US20090133687A1 (en) * | 2007-11-23 | 2009-05-28 | Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. | Solar air conditioning device |
| DE102010019575A1 (de) * | 2010-05-05 | 2012-01-19 | Rainer Pommersheim | Modulares Kollektorsystem zur Erwärmung von Luft und/oder anderen niedrig viskosen Medien mittels Sonnenenergie |
| US20130152917A1 (en) * | 2010-06-11 | 2013-06-20 | Centre National De La Recherche Scientifique | Solar receiver absorber and solar receiver comprising at least one such absorber |
| CN102445008A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-05-09 | 南京工业大学 | 塔式太阳能水/蒸汽复合型板翅热板式吸热器 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| DATABASE WPI Derwent World Patents Index; * |
| DATABASE WPI Derwent World Patents Index; RETRIEVED * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3656492A1 (fr) * | 2018-11-23 | 2020-05-27 | Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives | Procede de realisation d'un collecteur d'echangeur de chaleur avec compression isostatique a chaud (cic), application a la realisation d'absorbeur pour centrale solaire thermique a concentration |
| FR3089001A1 (fr) * | 2018-11-23 | 2020-05-29 | Commissariat A L' Energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Procédé de réalisation d’un collecteur d’échangeur de chaleur avec compression isostatique à chaud (CIC), application à la réalisation d’absorbeur pour centrale solaire thermique à concentration |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| MX359971B (es) | 2018-10-05 |
| MX2015014113A (es) | 2017-04-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16853965 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16853965 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |