Campo de la invención

La presente invención se refiere a un panel de cubierta captador de energía solar, destinado a la formación de cubiertas de edificaciones y constituido de modo que actúe como medio captador y almacenador de energía solar.

Mas concretamente, el panel de la invención es del tipo constituidos por una lámina externa de naturaleza metálica, una capa interna de material térmicamente aislante, y un circuito a base de conductos metálicos a través de los que circulará un fluido a calentar, cuyo circuito va dispuesto entre la capa interna de material aislante y la lámina externa metálica, en contacto con la misma.

Antecedentes de la invención

Ya son conocidos paneles de absorción solar para la formación de cubiertas, concebidos como medio de ahorro de energía .

Por la US 2006/0277846 es conocida una cubierta compuesta por una lámina externa de cubrición de naturaleza metálica, una capa interna de naturaleza aislante, ^' una estructura que soporta la capa de material aislante y tubos _, que constituyen medios para transportar la energía térmica captada, que están en contacto con la lámina externa- metálica . La capacidad de captación de esta cubierta viene dada por el calentamiento de la lámina externa y la correspondiente transmisión térmica a- los conductos metálicos, por su contacto con dicha lámina externa. Al estar la lámina externa de naturaleza metálica en contacto con el medio ambiente, sufrirá una pérdida por radiación del calor captado. Por otro lado, el calor transmitido a los tubos, a través de los que circulará el fluido que ^' va a transportar el calor captado, es solo consecuencia del contacto directo entre tubos y lámina externa . Por la US 4201193 es conocida una estructura de cubierta que comprende una base de ,soporte, una capa de material aislante, y una lámina metálica que conforma conductos · a través de los que circulará el fluido que. va a transportar el calor captado.' La lámina metálica puede ir exteriormente recubierta por una capa impermeable, a base de un material absorbedor _^ de calor. Con esta constitución se mejora la transmisión térmica hacia el fluido que va a transportar el calor captado, al estar los conductos formados sobré la misma lámina metálica, y se mejora la impermeabilización de la cubierta a base de un material que además actúa como absorbedor de calor. Esta constitución no impide sin embargo la pérdida de calor por radiación al medio ambiente, desde la capa impermeable externa-, y tampoco asegura el máximo aprovechamiento de la sección total de los tubos en el calentamiento del fluido que circula a través de los mismos. ·

Por' la US 2006/0070621 es conocido un panel para la formación de cubiertas, constituido por una lámina externa metálica, una estructura de tubos capilares y una, capa interna de material aislante. La capa de material aislante se fija a la lámina metálica mediante, un adhesivo en el que quedan al menos parcialmente embebidos los tubos. Esta constitución aumenta la capacidad de calentamiento del fluido que circula a través de los. mismos, pero la formación de la estructura capilar supone un considerable encarecimiento del panel y además, al igual que en los casos anteriores, existe el riesgo de pérdida de calor desde la lámina externa metálica y también la transmisión térmica entre dicha lámina externa y la estructura capilar esta limitada por la superficie de contacto entre ambos componentes. ·

Descripción de la invención

La presente invención tiene por objeto un panel de cubierta captador de energía solar constituido de modo que permita aumentar considerablemente su capacidad de calentamiento del fluido que transmitirá el calor captado y, con ello, su rendimiento térmico.

Este aumento de rendimiento se logra en el panel, de la invención, por un lado impidiendo o reduciendo la pérdida de calor por radiación desde la capa externa de naturaleza metálica, y por otro, aumentando la capacidad de transmisión térmica désde la. lámina externa metálica hacia los 'tubos, a través de los que circulará el fluido a calentar.

El primer objetivo se cumple, en el panel de la invención, porque la lámina externa dispone sobre . su superficie exterior vista de un recubrimiento selectivo a la radiación solar, capaz de aumentar la capacidad de captación de energía calorífica de · dicha lámina externa. Este recubrimiento selectivo a la radiación solar esta compuesto a base de una pátina transparente, térmicamente aislante y resistente a temperaturas de hasta 200°C.

Con está constitución se asegura el calentamiento de la lámina externa de naturaleza metálica, ya que la pátina que recubre la _. superficie externa permite el paso de la radiación solar hacia la superficie absorbedora de naturaleza metálica, sin modificar la apariencia externa de la misma. Por otro lado, debido a su naturaleza aislante, una vez que la radiación ha llegado a la lámina de naturaleza metálica, se eliminan o reducen las pérdidas de calor por radiación hacia el medio ambiente. Las características aislantes de la pátina, por ejemplo con una conductividad térmica comprendida entre 0,015 y 0,017 W/mK, impiden que el flujo de calor se dirija hacia el exterior, con lo que aumentará la cantidad de energía cedida al sistema acumulador, constituido por los tubos a través de los que circulará el fluido a calentar. La aplicación de esta pátina sobre la superficie externa de la lámina metálica puede llevarse a cabo a través de sistemas convencionales, por ejemplo, mediante pistola o por cualquier otro procedimiento. Además la pátina transparente será resistente a la corrosión, de modo que servirá como medio de protección de la superficie externa de la lámina metálica. Una ventaja más se deriva del .hecho de que la pátina aplicada es de naturaleza impermeable, de modo que impedirá el paso de , agua y con ello la corrosión de la lámina ^' externa metálica.

El segundo objetivo antes comentado se consigue en el panel de la invención porque los tubos metálicos van exteriormente recubiertos,, al menos en parte de la superficie libre del contacto con la lámina externa metálica, por una masa a base de un material acumulador de calor, el cual queda a su vez cubierto y protegido por la capa de naturaleza aislante. .Esta masa que- recubre los tubos metálicos queda en contacto con la lámina externa metálica, aumentando de este modo la capacidad de transmisión térmica entre dicha lámina externa metálica y los tubos a través de los- que circulará el fluido a calentar.

^■ L masa de recubrimiento de los tubos puede estar compuesta a base de sustancias que cuenten con las siguientes características: calor específico comprendido entre 750 y 1000 J/kg°C; difusividad térmica comprendida entre 0,2 y 0,21 (m ² /s) (xl0 ^~6 ) ; conductividad comprendida entre 0,7 y 1,8 /m°C, capacidad calorífica comprendida entre 1,9 y 2,1 MJ/m ³ °C; y densidad comprendida entre 2000-28000 Kg/m ³ . Dentro de este grupo de materiales se encuentra la mayor parte de los asfaltos, morteros y hormigones. Preferentemente puede utilizarse como material para el recubrimiento de los tubos sustancias con. las características descritas en la solicitud de patente española 200930486 de los mismos solicitantes.

Con la constitución descrita- se consigue un panel de constitución sencilla que es capaz de aumentar la capacidad de captación de energía solar, almacenarla y transmitirla al fluido a calentar. Por otro lado, el panel de la invención, por su constitución, no requiere de piezas especiales de protección, sino que permite ofrecer el acabado metálico tradicional de las cubiertas metálicas.

Por otro lado, el panel de la invención, por su constitución, permite una instalación rápida y sin riesgos de fugas del liquido calefactor.

El material que recubre los tubos constituye una matriz de baja difusividad y bajo calor especifico, que queda en contacto con la lámina externa metálica, encargada de la captación . de la energía solar, y con el circuito de tubos de carácter metálico, para aumentar la transmisión térmica entre la lámina exterior metálica y dichos tubos ^' .

En cada panel los tubos pueden . incluir tramos rectos paralelos que van consecutivamente ^' conectados por sus desembocaduras adyacentes, determinando un circuito que ^' queda abierto por la desembocadura libre de los conductos extremos, sirviendo para su conexión al circuito de otro panel adyacente o bien a conductos de un' circuito externo o instalación.

Para conseguir un buen sellado entre paneles consecutivos o bien entre paneles y el resto de la cubierta, el panel dispone de una solapa metálica en , dos de sus laterales, én la dirección de máxima pendiente de la cubierta, de tal forma que los paneles van consecutivamente adosados por sus cantos mayores, con las solapas adyacentes superpuestas y engatilladas. Estas solapas están obtenidas como prolongación de la banda externa metálica, respecto de la capa interna de material aislante.

Por último indicar que la capa de material aislante del. panel de la invención' puede llevar fijada por su superficie libre un recubrimiento de acabado de cualquier naturaleza, por ejemplo a base de madera, con lo que dispondremos de un panel con que. se logra una cubierta integral, que incorporará el acabado interior, sin necesidad de otras operaciones finales.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se muestra, de forma esquemática y a titulo de ejemplo no limitativo, un panel constituido de acuerdo con la invención. En los dibujos:

La figura 1 es una perspectiva superior de un panel de cubierta captador de energía solar, constituido de acuerdo con la invención.

La figura 2 es una perspectiva inferior del mismo panel.

La figura 3 es una sección parcial del panel, en dirección perpendicular a los tubos, tomada según la línea de corte III-III de la figura 1, a mayor escala.

La figura 4 es una vista del panel similar a la figura 1, en el que se ha suprimido la lámina externa metálica.

La figura 5 muestra en perspectiva el sistema de montaje de .los paneles de la invención, en la formación de una cubierta .

La figura 6 muestra en detalle los medios de fijación del panel a los perfiles de la estructura que soportan la cubierta.

La figura 7 · muestra en sección el sistema de fijación y acoplamiento entre paneles, en la formación de una cubierta.

Las figuras 8a a 8c muestran la secuencia de engatillado entre solapas de paneles consecutivos.

Descripción detallada de un modo de realización

En las figuras 1 a 4 se muestra un panel de cubierta captador de energía, solar que esta compuesto a base de una lámina externa de naturaleza metálica 1, una capa interna 2 de material aislante y un circuito a través del que circulará el fluido a calentar, constituido por tubos 3 de naturaleza metálica que van dispuestos entre la lámina externa

1 de naturaleza metálica y la capa interna 2 de material térmicamente aislante.

En el ejemplo representado en los dibujos el panel es de contorno rectangular y los tubos 3 discurren, según puede apreciarse en la figura 4, según tramos rectos 4, ^' que discurren en dirección perpendicular a los lados mayores del contorno del panel, y tramos .intermedios curvos 5 que conectan consecutivamente los extremos de los tramos rectos 4, formando un circuito continuo que queda abierto a través de los tramos rectos extremos, los cuales pueden finalizar en la- superficie interna del panel . en un conector 6, según se puede apreciar mejor en la figura 2. ^■ '

La lámina externa 1 de naturaleza metálica puede quedar rematada en sus bordes longitudinales en solapas 7 y 8 acoplables mediante superposición de las mismas en paneles adyacentes, según se expondrá mas adelante.

La lámina externa de naturaleza metálica está dotada en su superficie exterior vista de un recubrimiento 7 , figura 3, a base de una pátina transparente, térmicamente aislante y resistente a elevadas temperaturas, de hasta 200°C. Este recubrimiento permite que la radiación solar alcance la lámina externa metálica 1 y sirve como capa térmicamente protectora, al impedir la pérdida de calor de dicha lámina externa 1 por radiación.

Según otra característica de la invención, los tubos 3 de naturaleza metálica, al menos en los tramos rectos 4, van recubiertos o embebidos, al menos _, en parte de la superficie que queda libre del contacto con la lámina externa metálica 1, por una masa 8 a base de un material acumulador de calor, el cual queda a su vez cubierto y protegido por la capa

2 de material aislante. La masa 8 ^' queda en contacto con la lámina externa metálica 1 y actúa como medio de captación y transmisión térmica del calor desde dicha lámina externa 1 hasta los tubos 3 de naturaleza metálica, con lo que se logra aumentar la capacidad de calentamiento del fluido que circulará a través de los tubos 3. -

La masa 8 puede estar constituida a base de morteros u hormigones, asfaltos . y también a base de la sustancia descrita en la solicitud de patente española

200930486 de los mismos solicitantes.

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Según puede apreciarse en las figuras ,5 a 7, para la formación de la cubierta los paneles con la constitución descrita, que se indican en general con la referencia 11, se disponen sobre una estructura constituida por ejemplo a base de perfiles 12, quedando los paneles consecutivamente adosados por sus 'cantos mayores con la solapa 10 acoplada sobre la solapa 9 del panel adyacente. La fijación de los paneles puede llevarse a cabo mediante grapas 13 a base de tiras o bandas de chapa dobladas en Z, con una de sus ramas extremas 14 plana y dotada de un orificio 15 para el paso de un tornillo o clavo de fijación a los perfiles' 12 de la estructura portante. La rama extrema opuesta 16 queda doblada en su porción extrema para adoptar una configuración de gancho acoplable a la solapa 9 de los paneles, según se aprecia en la figura 6.

Con esta constitución los paneles consecutivos 11, según se muestra en la figura 7, se adosan por sus cantos mayores y van fijados' mediante las grapas 13, que se acoplan a través de la rama extrema 16 sobre la solapa 9 de uno de los paneles y se fija mediante un clavo o tornillo 17, que atraviesa la otra rama extrema 14 de la grapa 13, a los perfiles 12 de la estructura. Por último, sobre la solapa 9 y rama extrema 16 de las grapas 13 se acopla la solapa 10 del panel adyacente. El sellado entre panales consecutivos, o bien entre paneles y el resto de la 'Cubierta, se logra mediante el engatillado de las solapas 9 y 10, tal y como se muestra en las figuras 8a, 8b y 8c que corresponden a las secuencias de operaciones hasta el engatillado final, con posible interposición entre ambas solapas de un producto sellante 18. Las solapas 9 y 10 de los paneles estarán practicadas en la dirección de máxima, pendiente de la cubierta.

La masa 8 puede recubrir solo parte de la superficie de los tubos metálicos 3 libre del contacto con la lámina externa metálica 8, según se indica en la figura 3 con la referencia 8, o bien la totalidad de la superficie de los tubos 3 que no esta en contacto con la lámina metálica 1, tal y como se indica en la figura 3 ^' con al referencia 8'.