CHIMENEA f*OTOVOtTAt$A ..EVAPOBATjy .PARA EL A O MiENTO Y DISIM^i N Pi CALOR SIMULTÁNEA PE UN SISTEMA DE OiMATiZACiÓN

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SECTOR DE .LA TÉCNICA

La presante invencón se encuadra e ai sector técnico de la energía solar íotovoitalca W y su aplicación en sistemas de acondicionamiento de aire.

El objeto principal de la presente invención es un sistema para paneles solares fotovoltaicos, que permite aumentar el rendimiento de los paneles solares manteniendo su superficie unos valores óptimos de temperatura, ai mismo tiempo la presente 15 invención se emplea como sistem de accionamiento eléctrico y disipación de calor de un cicio de refrigeración.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓ

20 Actualmente la imatísaclón de edificios signific un porcentaje muy importante de la energía final demandada por nuestra sociedad. Siendo previsible un Incremento en los próximos años afnbuifole al aumento de la temperatura ambiente, a las mayores exigencias de confort, la percepción de que la climatización contribuye a la productividad y ai incremento de la carga interna de los edificios debido el uso de equipos electrónicos, $ Este incremento en el consumo de energía de los equipos d climatización estará asociado con mayores emisiones de COa la atmósfera a menos que se planteen soluciones alternativas a la actuales.

Una posibilidad es usar la misma energía que provoca la demanda de climatización 0 como energía de generación, en este caso emplear ía energía solar, ta climatización solar es una idea atractiva por la coincidencia cronológica entre la radiación disponible y fa necesidad de refrigeración. Diferentes soluciones técnicas que combinan la energí soiar y el aire acondicionado han sido estudiadas en el pasado y siguen siendo analizadas hoy día. Sin embargo, estas tecnologías o no han sido competitivas o están 6 en una fase preliminar d desarrollo. Parecía que los sistemas solares de climatización

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) tenían más posibilidades de integración n el caso de grandes edificios dado que únicamente se empleaban sistemas solares térmicos, bien basados e procesos de absorción o adsorción. Sin embargo, la situación ha cambiado con ai enorme desarrollo de los equipos de climatización domésticos y comerciales de media potencia, así como el tremendo descenso del coste de ios paneles fotovoltaiccs.

Uno de io principales problemas que está limitando el desarrollo de los sistemas de climatización solares es la conversión efeiente de la radiación solar. La eficiencia de un panel íofovol aieo depende fundamentalmente de la radiación disponible y de la temperatura de trabajo. El calentamiento de un panel reduce drásticamente su rendimiento. Un incremento de temperá ora reduce la tensión de circuito abierto del panel del orden de 0,46% ^a C, mientras que la corriente de cortocircuito puede aumentar sobre Q,09% °0. Asi que ambos efectos combinados llevan a que la potencia máxima disponible en el panel s reduce del orden de -0,3 a ~0;.§%/ ^e C,

En l literatura científica y en ias bases de datos de patentes se pueden encontrar diferentes estrategias para reducir la temperatura de los paneles íotovoitaicos. Algunos trabajos hacen pasar una corriente dé aire o agua por la cara posterior del panel a través de canales o conductos empleando bien convección natural o forzada mediante ventiladores o bombas _: EP21 ÜS20 o £8-2303458. La temperatura del panel fotovoltaico está claramente condicionada por la capacidad de ventilación del canal. Otros trabajos refrigeran el panel fotovoltaico atomizando agua por la parte superior. ES23S140Q. Otro método de reducción de la temperatura: del panel es inoorporando un disipador de calor en la parte posterior del mismo, EP1075992. Si bien han sido muchos ios trabajos revisados, ninguno de ellos combina la disipación del calor de un equipo d aire acondicionado con la mejora de la eficiencia de un panel fotovoltaico.

El segundo componente clave en una instalación de climafeaoión solar es el propio equipo de refrigeración, De nuevo las temperaturas de trabajo son las variables clave para determinar su funcionamiento. Para una aplicación dada de climatización, donde la temperat ra dé evaporación del ciclo de vapor est definida, la variable que qu&éa por especificar es la temperatura de condensación. Ésta queda determinada esencialmente por el medio al que se disipa el calor, La soluciones comerciales clásicas son sistemas condensados por aire o por agua. La principal diferencia entre la condensación por aire o por agua radica en que condensar con agua lleva a menores

HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) temperaturas en la condensación, implicando una mayor eficiencia y -menor consumo el equipo, E! efecto que tiene reducir la. temperatura de condensación conduce a la reducción de la potencia consumida por el compresor de un equipo de climatización. La mejora de la eficiencia de os sistemas condensados por agua se relaciona con la 5 reducción e las emisiones de C<¾ a la atmósfera. ta invención aquí descrit trata de mejorar la eficiencia de u panel fofovxjltalco por medio del enfoámíento evaporaüvo, esto combinado co el empleo de un sistema de climatización condesado por agua lleva al diseño de un sistema ele climatización solar eficiente.

Para conseguir est objetivo se propone la chimenea fotovollaica evaperativa para el accionamiento y disipación 40 calor simultánea de un sistema de climatización. Una chimenea solar es un cansí de aire íermo-sifónicc- en el cual se provoca una comenteS de aire ascendente por medio de t flotación térmica, ta. energía solar incrementa la temperatura de la chimenea aumentando la temperatura del aire y disminuyendo su densidad de manera que se provoca una corriente en su interior, tas chimeneas solares se han aplicado en diferentes campos come ta ventilación de edificios, procesos de secado o producció de energía eléctrica. También se han empleado en la refrigeración0 de paneles fotovoftaicos CM103718310, pero no de la forma ue se propone en esta Invención, ya la chimenea fotovoltaica eva oratlva objeto de esta invención además de busca la mejora del panel fotovoitasco. busca la refrigeración de un flujo de agua que proviene de un cicle de frigorífico, 5 .EXPÜCACféN DE LA ÍNVEMCÍÓN

La chimenea fotovoltaica evaporatlva se divide en dos partes principales descritas en la

Figura 1 , Siguiendo el recorrido del aire en su Interior, la primera sección denominada sona evaporatlva {30} tiene una serie de boquillas (1) q e atomizan agua en flujo0 paralelo con el aire que accede al sistema por la sección de entrada |3) y que desciende por el canal formado por la parte posterior de la carcasa (4 y el elemento separador (8),

A medida que el agua cae una pequeña parís se evapora enfriándose el resto. Esta sección trabaja como una torre d refrigeración a pequeña escala, B agua refrigerad se recoge en un depósito (5) situado en la parte inferior de la secció evaperativa y se§ envia mediante un sistema de bombeo {13} al condensador de una máquina de

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) refrigeración (14) actua io como elemento disipación de calor d Ja misma, ver Figura 2.

El aire que ha estado en contacto con el agu ha incrementado su humedad, que puede incluso haber reducido sis temperatura (dependiendo de las condiciones de operación) empieza a ascender por efecto de la flotación en la denominada zona convectiva (40), Esta segunda zona es básicamente una chimenea solar en la que el calentam ento del aire provoca la flotación del mismo. A su z el aire que asciende por la secció convectiva refrigera e! panel íotovoltaico { ) incrementando su rendimiento saliendo ai exterior por la abertura (9) existente en ta parte superior.

Como se deduce dé la descripción del funcionamiento de la presente Invención el propósito del mismo es doble. Por un lado busca refrigerar el panel foíovoltalce (8) medíante una corriente dé aire en su parte posterior, y por otro lado se emplea co o sistema « disipación de calor de un ciclo de refrigeración.

BREVE DESCRI CIÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar l descripción que se está realizando co objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la Invención, de acuerdo con un ejemplo prefererrte de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha daserípeióm un Juego de dibujos donde con carácter ilustrativo y no limitativo., se ha representado lo siguiente: Figura 1,- Muestra una vista en perspectiva de la chimenea foto-voltaica evaporativa objeto de la invención.

Figura 2.- Muestra un vista esquemática de los diferentes elementos que forman parte d la chimenea fotovoltaica evaporativa y su conexionado co un sistem de aire acondicionado eondensatíc por agua,

REALIZACIÓN PRE ERENTE DE LA t m m

Se describ a continuación u ejemplo d realización preferente haciendo mención a las figuras arriba citadas, sin que ello limite o reduzca el ámbito de protección de la

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) presente invención.

En la figura 1 se pueden apreciar de forma esquemática los diferentes elementos que componen la chimenea foto voltaica evaporativa o jeto de la invención, el cual S comprende:

- - unos rociadores de fluido (i), que pueden se difusores de aspersión de cono lleno, cono hueco, micro aspersión, por goteo, lámin o similares, ubicados en una tubería de alimentación (2) dispuesta en la parte interior de la sección de0 entrada del aire (3) a la sección evaporativa y que permiten el suministro del fluido atomizado en flu|o paralelo ai aire que entr ái sistema,

- tanto el fluido que se atomiza, como el aire exterior se confinan mediante una carcasa (4) en f orma de cajón acoplado a la parte posterior del panel fotovoltaieo _: ~ - una bandeja de recogida 5) situada en el i de inferior del panel fotoveitaico5 (6), para recoger y canalizar el fluido sobrante y a menor temperatura que a la entrada procedente de dicha atomización,

- ~ una tubería de evacuación (7), vinculada por uno de sus extremos a la bandeja de recogida CS} _? par la extracción del fluido alojado en dicha bandeja,

- elemento separador (8) de ia sección evaporativa (30), donde tanto el agua como0 el aire desciend n: de ia sección convectiva (40) donde únicamente es el aire el que asciende refrigerando el panel fotovoltaico (8) por su parte traser

- El aire finalmente sale al exterior por la sección de salida {&} ubicad en la parte superior d la sección convectiva. 5 En la figura 2 se pueden apreciar de forma esquemátic los diferentes elemento componentes que fi man parte de la chimenea fcfovoitaic evaporativa y de su conexionado con un sistema de refrigeración objeto de ia invención. válvula de regulación del caudal de fluido (10) ubicada en la tubería de alimentación (2) instalada para controlar el caudal de fluido a enfriar en la chimenea fotovóltaica evaporativa (20),

» válvula de evacuación {11} conectada a la bandeja de recogida (5) situada en el borde inferior del panel fotovoltaico (8). para recoger y canalizar el fluido hacia el condensado (i?) de la máquina de refrigeración (14)

ó ~ filtro (12) sistem de filtración que se encarga de eliminar suciedad o impurezas

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) que pueden incorporarse en el recorrido del fluido por si interior de la chimenea solar evaporativa (20) y que podrían e perniciosos para el sistema ele bombeo {13} y/o el condensador ( 7) de la máquina frigorífica (14)

- bomba recírculadora 1 (13), la reclrculacion del fluido entre l chimenea fotovoltalca evaporativa (20) y la má ui a frigorífica (14) se realiz mediant una bomba centrifuga con alimentación de la red eléctrica y/o mediante la energía foto voltaica producida.

_* Eí po de climatización convencional condensad© por agua (14). El elemento encargado de la climatización e e diseño objeto da ía invención es un equipo convencional de climatización, con la salvedad que t cesión de calor al ambienta debe realizarse a una corriente de agua que es la qué se polvoriza en la chimenea fotovoltalca evaporativa.

- Una part o todo el consumo eléctrico del equipo de climatización (14) provendrá de la producción del panol fotovoííaíco {¾>} mediant el empleo de un compresor de corriente continua o con la inclusión de un inversor de corriente continua a corriente alterna (15) y un compresor de corriente alíame,

~ La máquina de aire acondicionado (14) generará una corriente de agua fría que se recircuiará ai edificio a oíimatízar medíante una bomba circuíadora 2 (16) que enviará el luido fhgorife» sí edificio a clímatízar medíante elementos terminales (18).

Po tanto mediante la presente invención se proporciona un sistema que actúa como disipación de calor de un equipo de climatización qué su vez permite reducir la temperatura del panal fetovoiiaíeo (6) que forma parte de la chimenea fotovaitaica evaporativa (20) mejorando de este modo su rendimiento.

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26)