CAPTADOR SOLAR DE DOBLE CIRCUITO TéRMICO TERMODI NáMICO PARA

PRODUCCIóN DE FRíO Y CALOR

SECTOR DE LA TéCNICA

La presente invención está relacionada con las energías alternativas en general y concretamente con el aprovechamiento tanto de Ia energía solar como de Ia contenida en el ambiente en forma de temperatura para aplicaciones tan diversas como Ia generación de agua caliente, climatización de viviendas y calentamiento de piscinas.

ESTADO ANTERIOR DE LA TéCNICA

Los sistemas de aprovechamiento de energía solar son sobradamente conocidos en el estado actual de Ia técnica. Mediante los captadores solares se obtiene energía térmica a través de un fluido de trabajo para calentar agua, si bien el funcionamiento de estos equipos se ve limitado a los niveles de radiación solar que tengan lugar en Ia zona donde se ubiquen, época del año o momento del día. Por este motivo, se hace imprescindible el uso de un apoyo energético, basado, en Ia mayoría de los casos en resistencias eléctricas o combustibles fósiles, métodos que nada tienen que ver con Ia obtención de energía de forma limpia.

Son también conocidos los sistemas de apoyo basados en ciclos termodinámicos, de los que habla el modelo de utilidad U 200600526 del mismo inventor, que logran una elevada potencia térmica de hasta diez veces superior al consumo eléctrico que generan, al disponer el evaporador de un ciclo de compresión en Ia parte trasera del captador solar.

Sin embargo, hasta el día de hoy el inventor no tiene conocimiento alguno de un captador solar como el que presenta dicha solicitud, que incorpora en un único panel los circuitos térmico y termodinámico, siendo capaz de aprovechar Ia radiación solar directa y difusa, así como Ia energía ambiental, proporcionando agua caliente bajo cualquier circunstancia atmosférica, e incluso de noche, presentando como gran ventaja Ia posibilidad de invertir el

ciclo en verano, obteniendo como resultado frío para climatización de viviendas y locales a Ia vez que agua caliente para climatización de piscinas o cualquier otro tipo de volumen de agua, con un único panel y un consumo energético reducido. Como resultado final se obtiene un panel solar de amplio aprovechamiento energético y gran versatilidad, destinado a cubrir distintas necesidades con una misma instalación.

DESCRIPCIóN DE LA INVENCIóN

Concretamente el presente invento propone utilizar una placa de medidas variables según Ia aplicación y potencia a emplear, constituida por dos paneles de aluminio, cobre u otro material electro-soldados, en cuyo interior se delimitan dos circuitos totalmente independientes y dispuestos para aprovechar Ia máxima superficie de panel posible y favorecer Ia transferencia de energía con el ambiente. Por uno de ellos circulará agua, glicol o una mezcla de ellos y por el otro circuito, un fluido refrigerante (134-A u otros) ambos pertenecientes a ciclos totalmente distintos. El panel así conformado contará con una pintura o revestimiento en su cara de exposición al sol, que presente como característica principal una alta absorción y baja emisividad de Ia radiación solar. Dicho panel irá instalado en un perfil de aluminio u otro material que Ie conferirá resistencia estructural y llevará acoplado un cristal solar simple o doble, e incluso con vacío, que deberá proporcionar alta transmisividad a Ia radiación, originándose en el interior de este conjunto el conocido efecto invernadero y favoreciéndose Ia eficiencia de aprovechamiento de Ia energía solar incidente. Para evitar posibles pérdidas térmicas, se recubrirá con una capa continua de aislante tanto Ia cara posterior del panel, como los laterales.

De esta forma, en presencia de niveles adecuados de radiación solar, una bomba recirculará el agua o glicol en un circuito cerrado que irá desde el panel, donde captará calorías, hasta el depósito donde se almacene el agua a calentar, cediéndolas a través de un serpentín. En circunstancias de baja o nula irradiando, cesará Ia circulación de agua y se pondrá en funcionamiento el ciclo

de compresión termodinάmico, donde el fluido refrigerante circulará a través del panel a su temperatura de ebullición, tomando Ia energía ambiental al cambiar de estado líquido a gaseoso, independientemente de las condiciones externas, cediendo esta temperatura a medida que condensa y se convierte de nuevo en líquido el gas refrigerante, en un segundo intercambiador situado en el depósito de agua. El movimiento de este fluido a través del circuito se llevará a cabo gracias a un grupo termodinámico, equipo que contiene el compresor, Ia válvula de expansión, el sistema de control y demás elementos auxiliares.

Este modo de funcionamiento para generar agua caliente puede ser utilizado principalmente en invierno, ya que en verano es posible Ia inversión del ciclo termodinámico, y circularían los dos fluidos de trabajo simultáneamente por Ia placa, así, el fluido refrigerante evaporaría en el interior de Ia vivienda o edificio, sirviendo de climatizador al proporcionar agua fría para fancoils o suelo refrescante. La condensación del gas tendría lugar pues, en el panel exterior y se vería favorecida al circular al mismo tiempo agua fría por el otro circuito situado en el panel. Como consecuencia, esta agua se calentaría y se podría aprovechar para uso doméstico o en piscinas.

Esta inversión del ciclo se vería además favorecida si Ia capa de aislante que lleva Ia placa en su parte trasera fuese sustituida por una capa de aislante en forma de persiana, formada por varias pestañas que pudiesen permanecer cerradas cuando el equipo funcione como evaporador para generar agua caliente, abriéndose cuando actúe como condensador, puesto que en esta situación se necesitará disponer de mayor superficie de intercambio de calor.

La estética final del captador solar plano termodinámico aquí presentado, puede ser tan variada como diseños se quieran hacer del mismo manteniendo siempre los requisitos técnicos indispensables para su funcionamiento.

DESCRIPCIóN DE LOS DIBUJOS

Para completar Ia descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las peculiaridades del captador solar de doble circuito térmico termodinámico que proponemos, se acompañan a Ia

presente memoria descriptiva, como parte integrante de Ia misma, las siguientes figuras:

Figura 1 , en Ia que se han representado los elementos que componen el captador solar de doble circuito térmico termodinámico. Figura 2, en Ia que se representa Ia instalación completa con el captador y el ciclo de compresión termodinámico para generar agua caliente.

Figura 3, en Ia que se representa Ia instalación cuando sufre una inversión del ciclo para refrigeración.

DESCRIPCIóN DE LA REALIZACIóN PREFERIDA

La descripción detallada de Ia realización preferida del procedimiento de Ia presente invención y de los elementos que Io componen, se realiza a Ia vista de ambas figuras. La figura 1 muestra los elementos que constituyen el captador solar de doble circuito térmico termodinámico (1 ) que son, en primer lugar, el panel de aluminio (2) constituido por dos placas electrosoldadas en cuyo interior aparecen delimitados dos circulitos, uno para circulación de refrigerante (3) y otro para circulación de agua (4), contando con unas boquillas (8) para entrada y salida de ambos fluidos. Sobre este panel irá dispuesta una cubierta transparente de vidrio solar (7), originando un espacio en el interior para favorecer el efecto invernadero así como disminuir las pérdidas térmicas. El conjunto se recubre tanto por su cara posterior como por los laterales con espuma de poliuretano como aislante térmico (6), y finalmente se acopla en un perfil metálico (5), capaz de soportar las condiciones externas. La figura 2 muestra cómo Ia instalación completa funcionaría para generar agua caliente. En circunstancias meteorológicas de adecuada radiación solar, Ia bomba (15) recircula agua a través del panel por el circuito correspondiente (4), donde tras calentarse alcanza el primer serpentín (1 1 ), cediendo estas calorías al agua. En el momento en que las condiciones de irradiación no sean las suficientes para alcanzar en el depósito (10) Ia temperatura deseada, Ia bomba cesaría de recircular agua, entrando en funcionamiento el ciclo termodinámico, donde el fluido refrigerante atravesará el panel (1 ) por el circuito apropiado (3) y al evaporarse tomará el calor latente del ambiente, cediéndolo en el segundo

serpentín (12) del depósito. El grupo termodinάmico (9) se encarga de impulsar el fluido a través del circuito, además de controlar Ia instalación.

Sin embargo en verano tendrá lugar una inversión del ciclo termodinámico, como puede observarse en Ia figura 3, de tal modo que en el captador solar (1 ) tendrá lugar Ia condensación del gas refrigerante, mientras que Ia evaporación se llevará a cabo en el segundo serpentín del depósito (12), generando agua fría que se utilizará como climatización de Ia vivienda o local mediante fancoils. Al encontrarse el panel en el exterior sometido generalmente a temperaturas elevadas, deberá favorecerse Ia condensación mediante Ia circulación de agua fría por el correspondiente circuito (4), agua que se calentará y aprovechará para climatizar una piscina por ejemplo. Las válvulas de tres vías (14) harán que el circuito de agua cambie del primer serpentín (1 1 ) del depósito hacia las tuberías de Ia instalación de Ia piscina (13), encargándose de Ia inversión del ciclo el controlador del bloque termodinámico (9).