ES2291846T3

ES2291846T3 - Colector solar de panel plano evacuable.

Info

Publication number: ES2291846T3
Application number: ES04704229T
Authority: ES
Inventors: Cristoforo Benvenuti
Original assignee: European Organization for Nuclear Research CERN
Current assignee: European Organization for Nuclear Research CERN
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2008-03-01
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: CA2534753A1; CN1856683A; AU2004315226B2; PT1706678E; ATE369530T1; BRPI0414823B1; CN1856683B; ECSP066723A; CY1106956T1; JP4511559B2; DE602004008116D1; BRPI0414823A; KR100965638B1; CA2534753C; US7810491B2; WO2005075900A1; JP2007518957A; US20070039611A1; KR20070017293A; AU2004315226A1

Abstract

Un colector solar de panel plano (1, 1'') que está adaptado para ser evacuado y que es estanco al vacío, que comprende al menos un absorbedor (20), en particular una placa absorbedora, al menos un conducto (16, 18) que está asociado térmicamente, al menos parcialmente, con al menos un absorbedor (20), una estructura de sujeción (2), en particular hecha de metal, que comprende un bastidor perimétrico (8), y al menos una primera pared transparente (4, 46, 48), en particular plana, en especial un panel de vidrio, en donde en particular el perímetro de la primera pared transparente (4, 46, 48) y la estructura de sujeción, en particular una primera superficie de apoyo del bastidor (8), presenta un área de superposición, en particular perimétrica, caracterizado porque al menos uno de los lados de la primera pared transparente (4, 46, 48) comprende al menos parcialmente, en particular sobre al menos parte del área de superposición y/o del perímetro de dicho lado de la primera pared transparente (4, 46, 48), un revestimiento metálico, que comprende en particular una primera capa metálica, en especial una capa de cobre esparcida por plasma, y una segunda capa metálica, en particular una capa de recubrimiento de estaño, suministrando con ello al menos un área metalizada sobre la pared transparente (4, 46, 48), comprendiendo además dicho colector solar de panel plano en particular una primera cinta metálica blanda (32), en especial una cinta de plomo y/o cobre, que está adaptada para sellar la unión entre la primera pared transparente (4, 46, 48) y la estructura de sujeción (2) y que está soldada, en particular estaño-soldada, a la estructura de sujeción (2), en particular al bastidor perimétrico (8), y al área metalizada de la primera pared transparente (4, 46, 48).

Description

Colector solar de panel plano evacuable.

La presente invención se refiere a un colector solar de panel plano evacuable que comprende al menos un absorbedor, al menos un conducto, una estructura de sujeción y al menos una pared transparente. Dicho colector solar ha sido dado a conocer en DE 2718753A. La invención se refiere además a un sistema de colector solar de panel plano que comprende al menos un colector solar de panel plano de acuerdo con la invención y al menos un espejo, y también a una disposición de colector solar de panel plano. Por último, la invención se refiere a un método para la producción de un colector solar de panel plano evacuable de acuerdo con la invención.

Los colectores solares, en particular colectores solares de paneles planos, son dispositivos bien conocidos que actualmente se utilizan para absorber y transferir energía solar a un fluido de captación. Principalmente, los colectores solares consisten en un cilindro o placa absorbente ahumado contenido en un alojamiento que está cerrado frontalmente por un cristal de ventana transparente. Debido a la naturaleza diluida de la luz solar, con el fin de aumentar la temperatura operativa mediante reducción de las pérdidas térmicas, los colectores solares pueden ser evacuados durante su uso para eliminar convección de gas y conducción molecular. También podían conseguirse temperaturas elevadas mediante focalización de la luz. Sin embargo, únicamente puede ser focalizada la luz directa, mientras que la luz difusa se pierde. Por tanto, esta solución no es muy atractiva para regiones, tal como la Europa central, en donde aproximadamente el 50% de la luz solar es difusa. Dado que la evacuación de los colectores solares de paneles planos es problemática debido a la necesidad de una estructura que sea capaz de mantener un alto vacío incluso bajo las enormes fuerzas resultantes de la presión atmosférica, la atención se ha centrado sobre colectores solares que están basados en una envuelta de vidrio cilíndrica que contiene un absorbedor cilíndrico o plano. Dicho diseño se puede encontrar, por ejemplo, en US 4.002.160 en donde se describe un colector de energía solar de múltiples tubos que tiene una superficie difusamente reflectante situada por detrás de una disposición de tubos colectores, cuyo colector incluye una pluralidad de elementos tubulares de doble pared en donde la pared exterior está hecha de un material de vidrio que es transparente alrededor de toda su circunferencia.

De acuerdo con US 4.579.107, se describe un colector tubular que presenta características muy ventajosas y que puede conseguirse mediante un método utilizado para crear tanto superficies o revestimientos selectivos solares como superficies o revestimientos reflectantes sobre vidrio mediante deposición, por pulverización, de metal fundido sobre sus respectivas superficies, de manera que el vidrio se funde tras el contacto con el metal fundido, dando como resultado una buena adherencia y un buen contacto térmico.

Igualmente, el sistema de captación de energía solar según US 3.960.136 confía en el uso de un tubo de vidrio de doble pared cuya pared exterior es transparente alrededor de prácticamente toda su circunferencia. El espacio entre las paredes dobles está sellado a una presión sub-atmosférica.

Aunque ya es bien conocido, en comparación con una disposición de colectores tubulares, tal como por ejemplo se describe en US 4.002.160, los colectores de paneles planos permiten una máxima disponibilidad de energía para la absorción, los colectores solares tubulares son todavía considerados muy frecuentemente como ventajosos debido a su fácil fabricación de la junta vidrio-a-metal, como es necesario para el mantenimiento de un alto vacío.

En US 4.048.576 se describe un colector de energía solar de tipo bombilla que comprende un absorbedor solar ahumado que está insertado en una envuelta de lámpara plana, haciendo uso con ello de una técnica de sellado fiable que es conocida, por ejemplo, a partir de los tubos catódicos de TV.

A partir de US 3.916.871 puede deducirse un módulo de colector solar de panel plano que comprende un alojamiento con una cámara evacuada definida en el mismo, una pared plana transparente que forma uno de los lados de dicha cámara y un absorbedor de energía radiante con pasos de flujo en el mismo y que está aislado térmicamente respecto del alojamiento. En una modalidad, una bomba de vacío está conectada a través de conductos adecuados al módulo colector para evacuar el mismo de vez en cuando, según resulte necesario. De acuerdo con US 3.916.871, un vacío en la zona de uno Torr (1 mm Hg) es considerado como suficiente para eliminar las pérdidas por convección. Sin embargo, en este documento se admite que las presiones muy bajas que eliminan esencialmente también las pérdidas por conducción requerirían una tecnología comercialmente no disponible.

En US 5.653.222 se describe un colector solar de panel plano con el que se intenta proporcionar un colector de panel plano evacuable que tiene estructuras suficientes para resistir las fuerzas aplicadas por la atmósfera a una envuelta evacuada. Las pérdidas de calor de la placa absorbedora como consecuencia de emisiones de infra-rojos por convección, conducción y también por vía térmica, conocida generalmente por radiación, deberán ser contrarrestadas por un colector solar de panel plano que comprende un alojamiento trasero que está configurado para proporcionar una serie de celdas paralelas, preferentemente de sección transversal semi-circular, en donde cada una de tales celdas está adaptada para soportar la vidriera principal y para recibir un absorbedor de tubo de aletas. Dichos tubos de aletas ocupan al menos el 90% del área abierta entre las paredes laterales de las celdas, de manera que la mayor parte de la radiación es absorbida y pasa poca radiación entre los absorbedores de tubos de aletas y las paredes laterales. Se dice que la sección transversal circular de las celdas individuales aporta la mejor resistencia a las fuerzas de deformación del vacío interno. Un colector solar de panel plano de acuerdo con US 5.653.222 proporciona una multitud de componentes cuyas dimensiones han de ser determinadas con precisión y que también han de disponerse de un modo predeterminado complejo. En consecuencia, los colectores solares de paneles planos basados en la US 5.653.222 son bastante costosos y también bastante difíciles de fabricar.

En US 4.455.998 se hace uso de un colector solar que consiste en al menos un tubo o envuelta transparente, evacuado, sellado que contiene un desgasificador de hidrógeno calentable, reversible, consistente en uno o más de los metales titanio, zirconio, hafnio, escandio, itrio, lantano, las tierras raras, estroncio, bario, vanadio, niobio, tántalo, torio y sus aleaciones en un estado parcialmente hidrogenado. La presión de hidrógeno se incrementa por calentamiento del desgasificador de hidrógeno reversible el cual libera entonces hidrógeno, al mismo tiempo que el hidrógeno es absorbido de nuevo cuando se enfría el desgasificador de hidrógeno reversible. Este mecanismo asegura que el colector solar mantenga su alta eficacia normal dado que las pérdidas del colector solar se pueden incrementar al aumentar la presión de hidrógeno cuando la producción de calor del colector solar supera la capacidad de almacenamiento del resto de la instalación, de manera que la temperatura del absorbedor tiende a llegar demasiado elevada. Como envuelta para el colector solar únicamente se describe un tubo de vidrio que tiene una sección transversal redonda y que encierra un absorbedor en forma de placa que está conectado de un modo térmicamente conductivo a la sección evaporadora de un tubo de calor.

A pesar de los méritos de los colectores solares hasta ahora diseñados, los colectores tubulares evacuados presentan todavía algunos inconvenientes principales. Cada tubo requiere una junta vidrio-a-metal con fuelles para reducir la conducción de calor y para compensar la expansión térmica diferencial del tubo de refrigeración con respecto a la envuelta a temperatura ambiente. Además, los tubos han de estar separados entre sí para evitar el oscurecimiento que da lugar a una pérdida de capacidad absorbente. Igualmente, las operaciones de mantenimiento y limpieza de estructuras de múltiples tubos son bastante problemáticas. Por tanto, muy frecuentemente se incorpora un vidrio frontal adicional para mitigar este problema, pero ello da lugar a una pérdida adicional de luz transmitida.

Si bien las desventajas anteriores de los colectores solares tubulares pueden ser al menos parcialmente contrarrestadas por un panel solar plano evacuado, el principal inconveniente de dichos sistemas planos consiste todavía en que una superficie plana grande resulta menos adecuada para soportar la presión atmosférica. Por otro lado, la junta periférica de vidrio-a-metal sigue siendo todavía la causa de importantes problemas. Debido probablemente a estas dificultades, el colector solar plano de US 3.916.871 confía en un alojamiento hecho de material plástico que tiene también un frente de material plástico transparente. Como consecuencia, este colector solar plano solo es evacuado a 1 Torr, una presión que puede ser suficiente para eliminar la convección de aire, pero no la conducción molecular.

Teniendo en cuenta estos antecedentes, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un colector solar de panel plano que también puede funcionar a temperaturas muy elevadas, que presenta una mayor eficiencia y que sostiene un vacío muy alto durante un periodo muy largo. Igualmente, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un colector solar de panel plano que también comprende superficies planas grandes y que puede soportar la presión atmosférica y aporta una alta seguridad en la manipulación. Por otro lado, un objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento de fabricación fiable que proporciona colectores solares de paneles planos altamente estancos al vacío.

Este objeto ha sido conseguido mediante un colector solar de panel plano que contiene al menos un absorbedor, en particular una placa absorbedora, al menos un conducto que está asociado térmicamente, al menos parcialmente, con al menos un absorbedor, una estructura de sujeción, en particular hecha de metal, que comprende un bastidor perimétrico, y al menos una primera pared transparente, en particular plana, en especial un panel de vidrio, en donde la primera pared transparente, en particular el perímetro de la misma, y la estructura de sujeción, en particular una primera superficie de apoyo del bastidor, tienen un área superpuesta, en particular perimétrica, en donde al menos uno de los lados de la primera pared transparente comprende al menos parcialmente, en particular en al menos parte del área superpuesta y/o el perímetro de dicho lado de la primera pared transparente, un revestimiento metálico, en particular un revestimiento que comprende una primera capa metálica, en especial una capa de cobre esparcida por plasma, y una segunda capa metálica, en particular una capa de recubrimiento de estaño, suministrando con ello al menos un área metalizada sobre la pared transparente, comprendiendo además dicho colector solar de panel plano una, en particular una primera, cinta metálica blanda, en especial una cinta de plomo o/y cobre, que está adaptada para sellar la unión entre la primera pared transparente y la estructura de sujeción y que está adaptada para ser soldada, en particular estaño-soldada, a la estructura de sujeción, en particular al bastidor perimétrico, y al área metalizada de la primera pared transparente.

Según otro aspecto de la invención, el colector solar de panel plano comprende además una parte inferior unida a la estructura de sujeción, formando con ello un alojamiento que está adaptado para ser estanco al vacío.

En particular es preferible que al menos una cinta metálica blanda esté al menos alineada de un modo parcialmente paralelo a la estructura de sujeción metálica. De esta forma, la cinta metálica queda alineada muy convenientemente con la superficie subyacente de la estructura de sujeción sobre la cual descansa.

De acuerdo con una modalidad de la presente invención, el perímetro de la pared transparente y el bastidor y/o la parte inferior unida a la estructura de sujeción, se encuentran fijos entre sí mediante el uso de una cinta metálica blanda, la cual está adaptada para ser estaño-soldada, por medio de al menos una primera porción estaño-soldada, a la estructura de sujeción, en particular al bastidor y/o parte inferior de la estructura de sujeción, y/o por vía de al menos una segunda porción estaño-soldada a la pared transparente, en particular al área metalizada de la pared transparente.

La presente invención también proporciona un colector solar de panel plano que comprende además al menos una segunda pared transparente, en particular plana, en especial un panel de vidrio, separada de la primera pared transparente mediante la estructura de sujeción, en donde la segunda pared transparente, en particular el perímetro de la misma, y el bastidor, en particular la segunda superficie de apoyo del mismo presentan un área superpuesta, en particular perimétrica, en donde al menos un lado de la segunda pared transparente comprende al menos parcialmente, en particular en al menos parte del área superpuesta y/o el perímetro de dicho lado de la segunda pared transparente, un revestimiento metálico, en particular un revestimiento que comprende una primera capa metálica, en particular una capa de cobre esparcida por plasma, y una segunda capa metálica, en particular una capa de recubrimiento de estaño, proporcionando con ello al menos un área metalizada sobre la segunda pared transparente; y una, en particular una segunda, cinta metálica blanda, en especial una cinta de plomo y/o cobre, que está adaptada para sellar la unión entre la segunda pared transparente y la estructura de sujeción, en particular el bastidor, y que está adaptada para ser soldada, en particular estaño-soldada, a la estructura de sujeción, en particular al bastidor perimétrico, y al área metalizada de la segunda pared plana transparente.

De acuerdo con una modalidad preferida, el colector solar de panel plano también comprende al menos un separador, en particular en forma de una disposición separadora, en particular de varillas metálicas.

Los separadores se emplean para soportar adecuadamente la pared plana transparente del colector solar de panel plano, en particular cuando un panel de vidrio cubre una superficie demasiado grande. Sin la presencia de separadores, un panel frontal transparente más grande se deformaría bajo presión atmosférica. Con suma preferencia, se emplea una disposición de varillas metálicas longitudinales y transversales, en particular con una altura esencialmente idéntica a la profundidad del alojamiento del colector. Normalmente, es suficiente proporcionar varillas longitudinales o transversales, en particular varillas metálicas, que tienen un ancho de alrededor de 1 a 10 mm. De este modo, las dimensiones de los elementos de la estructura de sujeción, en particular el bastidor perimétrico y los separadores, se diseñan de manera que todas las áreas de apoyo de la estructura de sujeción que soportan de forma estanca la pared transparente, residan dentro de un solo plano. De tal manera, las fuerzas aplicadas sobre la pared transparente son distribuidas de modo sumamente uniforme.

Preferentemente, se emplea al menos una placa de protección, en particular una placa de protección de baja emisividad, que está adaptada para quedar interpuesta entre el absorbedor y la parte inferior unida a la estructura de sujeción. Con dichas placas de protección, las pérdidas térmicas se pueden reducir aún más, debido principalmente a que se reducen el intercambio de radiación del absorbedor con la parte metálica del colector.

Regularmente, la distancia entre el fondo del alojamiento y la pared plana transparente es de alrededor de 1 a 10 cm. Convenientemente, la distancia entre la parte inferior, cuando está unida a la estructura de sujeción, y la pared plana frontal transparente es del orden de alrededor de 2 a 6 cm. Además, el espesor del panel de vidrio frontal es normalmente de alrededor de 1 a 10 mm. El espesor del panel de vidrio frontal depende principalmente del tamaño de la superficie de dicho panel de vidrio y de la distancia entre los separadores.

De acuerdo con una modalidad preferida, al menos la estructura de sujeción, en particular al menos parte de la pared interior de la estructura de sujeción, al menos un separador y/o la parte inferior, en particular la pared interior de la parte inferior, son de cobre, acero o aluminio y/o tienen un revestimiento de una película de baja capacidad de absorción de infra-rojos, en particular un revestimiento que comprende cobre y/o aluminio, para reducir pérdidas por radiación del absorbedor. Se proporcionan medios para que el material usado para la estructura de sujeción y/o la parte inferior, esté adaptado para ser resistente a la corrosión, en particular en el exterior de dicho colector solar de panel plano.

En otra modalidad de la presente invención, se proporciona un colector solar de panel plano que comprende además al menos un desgasificador localizado y/o al menos parcialmente un revestimiento desgasificador, en particular con un espesor medio menor de 1.000 nm, sobre al menos parte del absorbedor y/o estructura de sujeción. Es preferible recurrir a la tecnología del desgasificador con el fin de proporcionar el colector solar de panel plano de la invención con una bomba integrada. Mediante el uso de dicha bomba integrada es posible mantener presiones por debajo de 10^{-4} Torr que normalmente son necesarias para reducir las pérdidas por conducción molecular en un grado importante. En una modalidad preferida, se aplica un revestimiento desgasificador no evaporable en forma de una película delgada, en particular sobre el lado posterior del absorbedor y/o sobre la superficie interna del alojamiento o estructura de sujeción. Deberán tomarse las debidas precauciones para que el espesor del revestimiento desgasificador no perjudique la capacidad de emisión del revestimiento subyacente de aleación de cobre o aluminio. Normalmente, el espesor del revestimiento desgasificador deberá mantenerse en unos pocos cientos de nm, en particular en el intervalo de alrededor de 100 a 600 nm y con suma preferencia en 100 nm aproximadamente. La técnica del revestimiento desgasificador se describe, por ejemplo, en US 6.468.043. Como bomba desgasificadora localizada, podrían utilizarse los desgasificadores comercialmente disponibles, por ejemplo, el desgasificador no evaporable St 707 producido por SAES.

También se proporciona un colector solar de panel plano que comprende además, entre la pared transparente y el absorbedor, al menos una pared transparente adicional y/o un revestimiento de espejo de infra-rojos sobre el lado interno de la pared transparente y/o sobre el lado interno o ambos lados de la pared transparente adicional. Con el fin de reducir las pérdidas por radiación hacia la pared de vidrio frontal, se pueden emplear incluso más paneles de vidrio y/o revestimientos de capa de espejo de infra-rojos adicionales.

Según un aspecto de la invención, uno o más orificios de conexión estancos al vacío están integrados en el bastidor perimétrico y comprenden, en particular, al menos un fuelle de expansión. Igualmente, se pueden usar medios para que al menos un orificio de conexión en forma de un orificio de bombeo esté incorporado en el bastidor perimétrico o pared lateral de la estructura de sujeción para la evacuación final del colector. Están dispuestos tubos o conductos de refrigeración dentro del colector solar de panel plano y que se extienden a través del alojamiento del colector solar de panel plano de un modo estanco al vacío. Debido al diferente comportamiento térmico de los conductos y del alojamiento, se pueden emplear fuelles de expansión cerca de la conexión del alojamiento y del conducto o tubo de refrigeración. El orificio de bombeo está diseñado preferentemente de tal manera que una vez finalizado el proceso de evacuación, el tubo de conexión es cerrado mediante válvula. Ese tubo de conexión puede ser también cerrado por estrechamiento del mismo, en particular si es de cobre.

En una modalidad muy preferida, se pueden establecer medidas para que la estructura de sujeción, en particular el bastidor, comprenda una pared lateral y, en particular perpendicularmente a la misma, una superficie de soporte conectada a dicha pared lateral, y que está adaptada para soportar la pared transparente, en particular el perímetro de esta última. En particular es preferible que el bastidor del colector solar de panel plano comprenda una pared lateral perimétrica que envuelve a la parte inferior del alojamiento y que en particular está alineada perpendicularmente con respecto a la parte inferior del alojamiento. En una modalidad preferida, la superficie de soporte que está conectada a dicha pared lateral está alineada paralelamente con respecto a la parte inferior del alojamiento, al menos en el punto en donde está opuesta a dicha superficie de soporte. Dicho perfil en forma de U de la porción de borde del colector solar de panel plano permite una instalación muy firme de la pared plana transparente frontal.

En otra modalidad de la invención, es preferible que al menos una de las cintas metálicas blandas esté al menos parcialmente dispuesta entre la pared plana transparente y la superficie de soporte del bastidor y en donde al menos una primera porción de dicha cinta metálica está soldada, en particular estaño-soldada, a la pared plana transparente, en particular al área metalizada de la misma, y/o al alojamiento, en particular a la pared lateral y/o a la superficie de soporte, y/o en donde al menos una segunda porción de dicha cinta metálica está soldada, en particular estaño-soldada, a la pared plana transparente, en particular al área metalizada de la misma, y/o al alojamiento, en particular a la pared lateral y/o a la superficie de soporte. Se ha comprobado que puede conseguirse un sellado muy eficaz del colector solar de panel plano de la invención mediante el uso de una metalización de estaño-cobre de la pared plana transparente, en particular por metalización del perímetro de una de las dos superficies de la pared plana transparente. Una cinta metálica blanda puede ser entonces estaño-soldada tanto al alojamiento, que normalmente es de metal, como a la pared de vidrio. Es preferible disponer la cinta metálica blanda entre el lado interior de la pared de vidrio y la superficie de soporte que está conectada a la pared lateral del alojamiento, reduciendo con ello al mínimo el volumen muerto bajo vacío y protegiendo a la pared de vidrio contra arañazos que pueden producirse por fricción contra la estructura metálica de la superficie de soporte del bastidor.

De este modo, se toman medidas para que al menos una primera porción de una cinta metálica blanda esté soldada, en particular estaño-soldada, al alojamiento, en particular al bastidor y/o a la superficie de soporte del bastidor, y en donde una segunda porción de la cinta metálica blanda está soldada, en particular estaño-soldada, a la pared transparente, en particular a un área metalizada de dicha pared plana.

En otro aspecto de la invención, se toman medida para que el absorbedor comprenda al menos una placa de cobre, en particular una placa de cobre OFE y/o OFS, que está revestida con una película absorbente selectiva, en particular negro de cromo, al menos sobre aquel lado que está expuesto a la radiación solar. Los absorbedores constituidos por placas de cobre exhiben normalmente un espesor medio de alrededor de 1 a 2 mm, por ejemplo, cuando se utilizan placas de cobre OFE o OFS. En general, como película absorbente selectiva, se prefieren aquellas películas que son capaces de soportar el calentamiento a largo plazo a temperaturas de alrededor de 350 a 400ºC. La parte posterior de las placas absorbedoras están fijadas preferentemente a un conducto, por ejemplo un tubo de refrigeración para la extracción de calor. Para aplicaciones a temperaturas de hasta 150ºC, se puede emplear normalmente agua como fluido de refrigeración, mientras que para aplicaciones a temperaturas más elevadas, se prefiere el uso de aceite o aire.

Igualmente, se proporcionan colectores solares de paneles planos en donde al menos un conducto, en particular un conducto esencialmente en forma de U, está unido térmicamente a por lo menos un absorbedor, en particular mediante soldadura o bronce-soldadura, y/o en donde el conducto o conductos están dispuestos para no entrar en contacto térmico directo con la estructura de sujeción, en particular con el bastidor perimétrico y/o al menos uno de los separadores.

Por otro lado, en una modalidad de la invención, se proporciona al menos una bomba externa, en particular una extracción de bombeo turbo-molecular. Dicha bomba externa se puede emplear para establecer inicialmente una presión suficientemente baja para que a continuación se pueda hacer uso de un bombeo integrado, por ejemplo basado en la tecnología del desgasificador.

Los objetos de la presente invención se pueden conseguir también mediante un colector solar en donde la parte posterior de dicho colector comprende igualmente una pared transparente. De este modo, se proporciona un colector solar de panel plano que comprende al menos un absorbedor, en particular una placa absorbedora, al menos un conducto que está al menos parcialmente asociado térmicamente con al menos un absorbedor, un bastidor perimétrico, en particular un bastidor metálico, una pared transparente frontal y una pared transparente posterior en donde, en particular el perímetro de la pared transparente frontal y el lado superior del bastidor y, en particular el perímetro de, la pared transparente posterior y el lado inferior de dicho bastidor tienen cada uno de ellos un área perimétrica superpuesta, en donde al menos parte del área superpuesta de aquel lado de la pared plana transparente frontal que está enfrentado al lado superior, en particular una superficie de soporte, del bastidor y en donde al menos parte del área superpuesta de aquel lado de la pared transparente posterior que está enfrentado al lado posterior, en particular una superficie de soporte, del bastidor, están cada uno de ellos revestidos con al menos una primera capa metálica, en particular metalizados con una capa de cobre esparcida por plasma, y en donde cada primera capa metálica está protegida con al menos una segunda capa metálica, en particular una capa de recubrimiento de estaño, y en donde, en particular el perímetro de, la pared transparente frontal y dicho bastidor y en particular el perímetro de, la pared transparente posterior y dicho bastidor están fijados entre sí mediante el uso de una primera y una segunda cintas metálicas blandas, en particular perimétricas, en especial una cinta de metal plomo y/o cobre, estando adaptada la primera cinta metálica para ser estaño-soldada, en particular por vía de al menos una primera porción, al área metalizada de la pared plana transparente, y por vía de al menos una segunda porción, en particular en su lado opuesto, a dicho bastidor, en particular de un lado a otro de porciones de soldadura definidas, y en donde, en particular el perímetro de, la pared transparente posterior y dicho bastidor, están fijos entre sí mediante el uso de una segunda cinta metálica blanda, en particular perimétrica, en especial una cinta de metal plomo y/o cobre, que está adaptada para ser estaño-soldada, en particular por vía de al menos una primera porción, al área metalizada de la pared plana transparente posterior y, por vía de al menos una segunda porción, en particular en su lado opuesto, a dicho bastidor, en particular de un lado a otro de porciones de soldadura definidas. La primera y segunda cintas metálicas blandas están con preferencia al menos parcialmente alineadas paralelamente con respecto a la estructura de sujeción.

Se pueden obtener beneficios especiales mediante un sistema colector solar de panel plano en donde se hace uso combinado de un colector solar de panel plano de la presente invención y un espejo adecuado para reflejar la luz solar sobre la pared plana transparente posterior, permitiendo con ello el incremento del flujo solar incidente sobre el absorbedor de un modo sumamente eficaz. Así, se proporciona un sistema de colector solar de panel plano que comprende al menos un colector solar de panel plano de acuerdo con una de las modalidades anteriores y al menos un espejo, en particular un espejo esencialmente semi-cilíndrico, estando adaptado el espejo para reflejar luz sobre al menos una pared transparente de dicho colector solar de panel plano. En una modalidad preferida, el colector solar de panel plano se puede colocar por encima del espejo semi-cilíndrico, en particular de tal manera que incluso la componente difusa de la luz solar que entra en el espejo puede ser reflejada casi por completo sobre la parte posterior del colector solar de panel plano.

En otra modalidad de la invención, por ejemplo si se utiliza un espejo semi-cilíndrico, dicho colector solar está esencialmente alineado a lo largo del eje de dicho espejo semi-cilíndrico.

Además, se propone aquí que la sección transversal del espejo exhiba la forma de un arco circular o de una parte del mismo, siendo en particular más pequeño que un semi-círculo.

De acuerdo con otra modalidad de la invención, se proporciona un sistema de colector solar de panel plano en donde el colector solar está situado por encima de dos espejos semi-cilíndricos adyacentes o espejos cuya sección transversal exhibe la forma de un arco circular. Al situar los espejos en posición adyacente entre sí, ambos reflejarán la luz solar que entra en los espejos sobre las porciones posteriores de dicho colector.

Cuando se utiliza un colector solar de panel plano cuyas paredes frontal y posterior son transparentes, es preferible ahumar los lados frontal y posterior del absorbedor con una película absorbente selectiva, en particular con negro de cromo o cualquier otro revestimiento capaz de soportar el calentamiento a largo plazo a temperaturas de alrededor de 350 a 400ºC.

El desgasificado en la superficie se puede reducir en gran medida en el caso en que todo el colector solar de panel plano de la invención se caliente preferentemente a una temperatura de o por encima de 150ºC aproximadamente, en particular durante unas cuantas horas, al tiempo que se evacua dicho colector con una estación de bombeo externa. En consecuencia, los colectores solares de paneles planos de la presente invención se fabrican preferentemente de acuerdo con las siguientes etapas:

a) proporcionar al menos una estructura de sujeción, en particular al menos un bastidor perimétrico y/o al menos un separador, al menos un absorbedor, en particular una placa absorbedora, al menos un conducto, al menos una primera pared transparente, al menos una parte inferior y/o al menos una segunda pared transparente, en donde, en particular el perímetro de, la primera y/o segunda pared transparente comprende al menos un revestimiento metálico, cuyo revestimiento comprende en particular una primera capa metálica, en particular una capa de cobre esparcida por plasma, y una segunda capa metálica, en particular una capa de recubrimiento de estaño;

b) acoplar el separador o separadores en el bastidor perimétrico;

c) acoplar al menos un conducto que está asociado térmicamente con un absorbedor, en particular mediante soldadura o cobre-soldadura, sobre al menos uno de los separadores, en particular mediante al menos un elemento de ajuste a presión, y al interior de orificios de conexión del bastidor perimétrico;

d) soldar los extremos del conducto a los orificios de conexión;

e) acoplar la primera pared transparente sobre el revestimiento metálico del cual una cinta metálica blanda ha sido estaño-soldada sobre la estructura de sujeción;

f) soldar dicha cinta metálica blanda a la estructura de sujeción, alineando con ello en particular al menos parte de la cinta metálica blanda de un modo esencialmente paralelo a la estructura de sujeción;

g) evacuar el panel solar, en particular por vía de un orificio de bombeo, mediante el uso de al menos una bomba externa;

h) calentar el colector solar de panel plano a una temperatura de 120ºC a 170ºC aproximadamente, en particular a una temperatura de alrededor de 150ºC, durante un periodo de tiempo, en particular durante al menos 30 minutos, suficiente para proporcionar una desgasificación suficiente del colector;

i) calentar el colector solar de panel plano, en particular aquellas partes de dicho colector solar de panel plano que comprenden un desgasificador localizado y/o un revestimiento desgasificador, a temperaturas por encima de 170ºC, en particular a 180ºC o más aproximadamente, con el fin de activar el desgasificador; y

j) aislar el colector solar de panel plano, en particular mediante el cierre de una válvula o estrechando la conexión del conducto en el orificio de bombeo.

Como parte de este método o por separado, la bomba desgasificadora o revestimiento desgasificador se puede activar térmicamente antes de cerrar el orificio de bombeo manteniendo el panel a una temperatura elevada durante un periodo de tiempo suficiente. Por ejemplo, si se emplea un revestimiento de TiZrV como material desgasificador, el calentamiento se continúa preferentemente a una temperatura de 180 a 200ºC aproximadamente durante alrededor de 2 horas. Mediante este método, se puede obtener una presión menor de 10-8 Torr. El colector solar de panel plano de la invención es entonces aislado, por ejemplo mediante una válvula o preferentemente por estrechamiento del tubo de conexión.

Si la estructura de sujeción y la parte inferior no están ya unidas entre sí, se puede incorporar, en el procedimiento de fabricación, la etapa de ajustar la parte inferior en la estructura de sujeción, en particular en su bastidor, de un modo estanco al vacío.

En el caso de que ambos lados de la estructura de sujeción deban proporcionarse con una pared transparente en lugar de ajustar la parte inferior en la estructura de sujeción, ha de incorporarse la siguiente etapa en el procedimiento de fabricación: acoplar la segunda pared transparente sobre el revestimiento metálico del cual una cinta metálica blanda ha sido estaño-soldada sobre la estructura de sujeción, y soldar dicha cinta metálica blanda a la estructura de sujeción.

La invención está así basada en la observación sorprendente de que puede obtenerse un colector solar de panel plano con el cual son accesibles presiones muy bajas, proporcionando con ello una junta periférica de vidrio-a-metal muy suficiente. Por tanto, el colector solar de panel plano de la invención es muy adecuado para adaptarse a las limitaciones térmicas que se derivan de la expansión diferencial de diferentes materiales del colector solar sin producir daños en la junta. En consecuencia, estos colectores solares de paneles planos se pueden utilizar durante periodos muy largos sin necesidad de evacuar el alojamiento mediante el uso de una estación de bombeo externa. Igualmente, los colectores solares de paneles planos de la invención se pueden emplear bajo diversas condiciones climáticas y para una multitud de distintas aplicaciones. Igualmente, se puede abarcar todo el intervalo de temperatura de 30ºC hasta 300ºC aproximadamente e incluso mayores temperaturas. Con los colectores solares de paneles planos de la presente invención, incluso aquellos que quedan expuestos a radiación solar desde solo uno de los lados, se han obtenido temperaturas en equilibrio de alrededor de 350ºC y más. Además de la calefacción de uso doméstico que ya puede conseguirse mediante colectores no evacuados, los colectores solares de la presente invención se pueden emplear también para la generación de energía eléctrica, por ejemplo por medio de campos colectores, para refrigeración y aire acondicionado. Por otro lado, los colectores solares de paneles planos de la invención se pueden emplear para la generación de hidrógeno a partir de agua, para la desalinación de agua de mar y para la generación de aceite caliente para aparatos de cocinar tanto comerciales como residenciales.

Igualmente, el mantenimiento de dichos colectores solares es bastante sencillo y se reduce el tiempo requerido en los trabajos de mantenimiento. Otra ventaja de la presente invención es que en la misma se describe un colector solar que puede ser muy fácilmente instalado y que, por tanto, permite una producción en masa económica. Igualmente, otra gran ventaja es que se proporciona una junta de metal a vidrio muy fiable. Dado que también se pueden emplear paneles transparentes muy grandes, se puede acceder a una gran variedad de aplicaciones térmicas con el colector solar de panel plano de la presente invención. Otras características y ventajas de la invención se pueden deducir a partir de la siguiente descripción, en donde se explican con detalle modalidades preferidas de la invención solo a título de ejemplo y en base a dibujos esquemáticos.

La figura 1a muestra una vista esquemática desde la parte superior de una estructura de panel solar plano de acuerdo con la invención.

La figura 1b muestra una vista en perspectiva y en despiece de un colector solar de panel plano de acuerdo con la invención.

La figura 1c muestra otra vista en perspectiva y en despiece del colector solar de panel plano de acuerdo con la invención.

La figura 1d muestra una vista esquemática en sección de la parte lateral del colector solar de panel plano de acuerdo con al figura 1c.

La figura 2 muestra una vista esquemática en sección transversal de una configuración de junta periférica de un colector solar de panel plano de acuerdo con la invención.

La figura 3 muestra una vista esquemática en sección transversal de una configuración de junta periférica de un colector solar de panel plano de acuerdo con la invención.

La figura 4 muestra una vista esquemática en sección transversal de una configuración de junta periférica de un colector solar de panel plano de acuerdo con la invención.

La figura 5 muestra una vista esquemática en sección transversal de una configuración de junta periférica de un colector solar de panel plano de acuerdo con la invención.

La figura 6 muestra una vista en sección transversal de una configuración de junta periférica de un colector solar de panel plano de la invención, comprendiendo también un tubo de refrigeración.

La figura 7 muestra una vista esquemática en sección transversal de una configuración de junta periférica de un colector solar de panel plano de la invención, comprendiendo también una conexión lateral para la evacuación.

La figura 8 muestra otra modalidad de un colector solar de panel plano de la invención.

La figura 9 muestra otra modalidad de un colector solar de panel plano de la invención.

La figura 10 muestra otra modalidad de un sistema de colector solar de panel plano de la invención.

En la figura 1a se muestra un colector solar de panel plano 1 que tiene una forma rectangular y que comprende un alojamiento 2 en forma de una caja metálica y una pared plana transparente superior 4. El alojamiento 2 comprende una parte inferior esencialmente plana 6 y un bastidor lateral perimétrico 8. La pared plana transparente superior 4 está situada a lo largo de su perímetro sobre el bastidor 8. Se emplean varillas metálicas longitudinales y transversales 10 y 12 como separadores para soportar la pared plana transparente 4. Se puede proporcionar una presión baja dentro del colector solar de panel plano 1 por vía del orificio de conexión 14 que exhibe una conexión lateral por vía del bastidor 8 al interior del alojamiento 2. Dentro del alojamiento están situados conductos o tubos de refrigeración 16 y 18, preferentemente entre la parte inferior 6 y las placas absorbedoras 20 (mostradas en líneas de puntos con el fin de mostrar el sistema subyacente de tubos de refrigeración). La superficie del absorbedor 20 que ha de someterse a la luz solar está revestida preferentemente con una película negra. Además, los tubos de refrigeración 16 y 18 están conectados térmicamente a la parte posterior de la placa absorbedora 20. El colector solar de panel plano 1 de acuerdo con la figura 1a comprende además una bomba desgasificadora localizada (no mostrada), por ejemplo en posición adyacente al bastidor 8, con la cual se pueden obtener presiones muy bajas y mantenerse también durante periodos muy largos. Se ha comprobado que resulta ventajoso proporcionar tubos de refrigeración 16 y 18 que tienen fuelles de expansión 24 y 26 en el exterior del alojamiento 2, con el fin de competir con la expansión térmica diferencial.

En la figura 1b se muestra un colector solar de panel plano 1 con sus componentes individuales separados artificialmente respecto de sus posiciones de instalación. La estructura de sujeción 2 es de forma rectangular teniendo un bastidor perimétrico 8 y varillas metálicas separadoras longitudinal y transversal 10 y 12, respectivamente, para formar una configuración de tipo cruz. La altura de dichas varillas separadoras y del bastidor perimétrico se ajusta de manera que un tubo de refrigeración 16, 18 y las placas absorbedoras 20 puedan adaptarse dentro del alojamiento del colector solar de panel plano 1, cuando la pared plana transparente se sitúa sobre la parte superior de las mismas. Las placas absorbedoras individuales 20 están dimensionadas de modo que las mismas se ajusten en los compartimientos generados por las varillas separadoras y el bastidor perimétrico 8. El tubo de refrigeración 16, 18 está unido a las placas absorbedoras individuales, por ejemplo presentando forma de U, haciendo con ello contacto con las cuatro placas absorbedoras 20. Muy convenientemente, las varillas separadoras 10 y 12 están provistas de respectivos rebajos, por ejemplo en forma de presillas, con el fin de recibir y fijar el tubo de refrigeración 16, 18. Deben tomarse las debidas precauciones para que esencialmente no exista contacto térmico entre el tubo de refrigeración 16, 18 y las varillas separadoras 10 y 12. Esto se puede conseguir, por ejemplo, empleando presillas u otras piezas distantes. Las porciones terminales del tubo de refrigeración 16, 18 dentro de la estructura de sujeción 2 emergen al interior de orificios de conexión 17 y 19, respectivamente, que están integrados en el bastidor perimétrico 8.

A partir de la figura 1c puede deducirse una vista en despiece del colector solar de panel plano según la figura 1b vista desde la parte inferior. Como se muestra en la figura 1c, el tubo de refrigeración 16, 18 está unido a la parte inferior entera de cada placa absorbedora individual 20 con el fin de asegurar una transferencia máxima de energía térmica desde la placa absorbedora 20 al fluido transferido entre el tubo de refrigeración. En una modalidad alternativa, no solo la placa de recubrimiento del colector solar de panel plano puede proporcionarse con una pared plana transparente 4, sino también su parte posterior, sustituyendo con ello la parte inferior 6 del alojamiento por otra pared plana transparente. En esta modalidad, las placas absorbedoras 20 están ahumadas en ambos lados. Alternativamente, otro conjunto de placas absorbedoras 20 está situado entre la segunda pared plana transparente y el tubo de refrigeración 16, 18. En dicha modalidad, el tubo de refrigeración 16, 18 está emparedado entre dos conjuntos de placas absorbedoras y, de este modo, asociado térmicamente en lados opuestos del tubo con dichas placas absorbedoras opuestas. Sin embargo, también es posible proporcionar el segundo conjunto de placas absorbedoras con un sistema separado de tubos de refrigeración, de manera que entre el primero y segundo conjuntos de placas absorbedoras estén dispuestos al menos dos tubos de refrigeración separados.

En la figura 1d se puede apreciar, de forma aumentada, una sección del colector solar de panel plano 1 de acuerdo con la figura 1b. Los orificios de conexión 17 y 19 que reciben las porciones terminales del tubo de refrigeración 16, 18 están provistas cada una de ellas de fuelles de expansión 24 y 16 con el fin de competir con el cambio de dimensiones térmicamente inducido. El orificio de bombeo se muestra después de haber sido cerrado y estrechado con el fin de asegurar un alojamiento altamente estanco al vacío del colector solar de panel plano 1.

En las figuras 2 a 5 se muestran diferentes modos de sellado que se pueden utilizar para conectar la pared plana transparente superior 4 con un alojamiento 2. En la figura 2, se muestra una vista en sección transversal de la porción de borde de un colector solar de panel plano 1 de la invención de forma esquemática. En bastidor 8 comprende un segmento de pared lateral 28 que esencialmente es perpendicular a la parte inferior 6 y, en el borde exterior de la pared lateral 28, está prevista una superficie de soporte 30 que preferentemente se extiende de forma paralela a la parte inferior 6, quedando así orientada de un modo esencialmente perpendicular con respecto a la pared lateral 28. El sellado del colector solar de panel plano 1 se consigue de acuerdo con la modalidad de la figura 2 disponiendo una cinta metálica blanda 32 entre el perímetro de la pared plana 4 y la superficie de soporte 30. En esta modalidad, al menos la superficie baja de la pared plana 4 se reviste por vía de una metalización de estaño-cobre a lo largo de su perímetro, preferentemente en donde están colocadas aquellas porciones de la cinta metálica blanda que deberán ser estaño-soldadas a la pared plana 4. En el presente ejemplo, la cinta metálica blanda 32 tiene una primera porción 34 que es estaño-soldada a la superficie de soporte superior 30, la cual es normalmente de metal, al igual que todo el alojamiento 2. Además, la cinta metálica blanda 32 se fija en la pared transparente 4 por vía de una segunda porción estaño-soldada 36, suministrando con ello un sellado muy estanco que también resulta muy adecuado para reducir al mínimo el volumen muerto bajo vacío. Dado que no existe contacto directo entre la pared transparente 4 y el bastidor 8, la pared transparente queda protegida contra arañazos que pueden producirse por fricción contra la estructura metálica de dicho bastidor. Como una característica común de un modo de unión preferido entre la placa de vidrio y la estructura de sujeción metálica, la cinta metálica blanda es dispuesta al menos parcialmente de un modo esencial paralelamente a la estructura de sujeción metálica, por ejemplo el bastidor.

De manera similar, la figura 5 proporciona un modo de sellado alternativo para un colector solar de panel plano de la invención, que también evita el contacto directo entre la pared plana 4 y la superficie de soporte 30. A diferencia de la figura 1, la cinta metálica blanda 32 es estaño-soldada con una primera porción 34 a la superficie de soporte 30, situada preferentemente en un extremo de la cinta metálica blanda 32, y a la pared plana transparente superior 4 por vía de una segunda porción estaño-soldada 36, que se fija en el perímetro frontal metalizado de la pared plana 4.

Alternativamente, también se puede lograr un sellado estanco mediante el uso de una cinta metálica blanda 32 que es unida a la pared lateral 28 por vía de una primera porción estaño-soldada 34 y a la superficie superior en el perímetro de la pared plana transparente 4 por vía de una segunda porción estaño-soldada 36. De este modo, la cinta metálica blanda 32 sella la unión de la pared plana 4 y superficie de soporte 30, figura 3. Otro modo de sellado se puede deducir a partir de la figura 4, según el cual la cinta metálica blanda 32 se une a la pared lateral 28 por vía de una primera porción estaño-soldada 34 y a la superficie inferior de la pared plana transparente 4 por vía de una segunda porción estaño-soldada 36. En este caso, la superficie inferior de la pared plana transparente 4 se recubre con una capa metálica como se ha descrito anteriormente a lo largo de su perímetro. A diferencia de las modalidades mostradas en las figuras 2, 3 y 5, el colector solar de panel plano 1 de la figura 4 utiliza una pared plana transparente 4 que es de un tamaño ligeramente más grande que el alojamiento 2, extendiéndose así sobre la pared lateral 28 a lo largo de su perímetro.

En la figura 6, se muestra, según un dibujo esquemático, la conexión del tubo de refrigeración 38. Se emplean fuelles de expansión 40, que están conectados a una abertura del bastidor lateral 8 por un lado y, por ejemplo, a un aislamiento térmico por otro lado, para competir con la expansión térmica diferencial de los diferentes materiales usados dentro del colector solar de panel plano 1. Igualmente, como puede verse en la figura 7, se puede proporcionar una conexión lateral 42 como medio de conexión para una estación de bombeo externa. El orificio de conexión 44 puede proporcionarse, por ejemplo, con una válvula con el fin de sellar el colector solar de panel plano 1. Preferentemente, la conexión lateral se somete a estrechamiento para lograr el sellado adecuado.

A partir de la figura 8 se puede deducir un colector solar de panel plano alternativo 1' que comprende una pared plana transparente superior 46, una pared plana transparente inferior 48 y una pared o bastidor periférica circunferencial 50 que preferentemente es de metal. Con suma preferencia, el bastidor 50 está provisto de una pared lateral 68 y de superficies de soporte perimétricas 70 y 72 sobre sus partes superior e inferior en las cuales se pueden colocar las paredes planas transparentes superior e inferior 46 y 48, respectivamente. Al igual que el colector solar de panel plano 1, también el colector solar 1' puede estar provisto de varillas metálicas 52 que funcionan como separadores y que soportan ambas las paredes planas transparentes superior e inferior 48 y 46. De nuevo, se puede conseguir una unión estanca entre la pared plana superior 46 y la superficie 70 y entre la pared plana inferior 48 y la superficie de soporte 72 mediante cintas metálicas blandas individuales 74 y 76, respectivamente, que comprenden cada una de ellas porciones estaño-soldadas 78, 80 y 82, 84. Al menos aquellas porciones de las paredes planas 46, 48 a las cuales están estaño-soldadas las cintas metálicas blandas, han sido metalizadas, en particular mediante un sistema de doble capa metálica, por ejemplo una capa doble de estaño/cobre. También es posible utilizar una sola cinta metálica blanda que se extiende desde la superficie de soporte superior a lo largo de la pared lateral hasta la superficie de soporte inferior (no mostrada).

En una modalidad preferida de la invención, el colector solar de panel plano 1' se emplea en combinación con un espejo semi-cilíndrico o de tipo cubeta 54, suministrando con ello un sistema de colector solar de panel plano 56. En una modalidad, mostrada en la figura 9, el colector solar de panel plano 1' está situado a lo largo del eje de un espejo semi-cilíndrico 54 que cubre esencialmente una mitad de la abertura de dicho espejo. La luz solar puede entrar entonces en esa porción del semi-cilindro que no está cubierta por el colector solar 1' y, de este modo, puede ser reflejada sobre la parte posterior de dicho colector. De esta manera, el flujo solar incidente sobre el absorbedor puede aumentarse de un modo sumamente eficaz. Con preferencia, el absorbedor se reviste con una superficie negra en su parte superior así como en su parte inferior. El concepto subyacente en el sistema de colector solar de panel plano 56 puede aplicarse también con una disposición como la ilustrada en la figura 10. El sistema de colector solar de panel plano 56' de la figura 10 hace uso de dos espejos semi-cilíndricos adyacentes que están unidos o acoplados o al menos en estrecha proximidad en las respectivas porciones de borde, estando configurados así en forma esencialmente de W. En la parte superior de esta unión de ambos espejos semi-cilíndricos 58, 60, está colocado el colector solar de panel plano 1', cubriendo con ello una porción del espejo semi-cilíndrico 58, así como una porción del espejo semi-cilíndrico 60. La luz solar puede entrar entonces en ambos espejos semi-cilíndricos 58 y 60 por vía de aquellas porciones que no están cubiertas por el colector solar de panel plano 1'.

Si bien la invención ha sido ilustrada y descrita con detalle en los dibujos en la descripción anterior, todo ello ha de ser considerado como de carácter ilustrativo y de ningún modo restrictivo, entendiéndose que únicamente se ha mostrado y descrito la modalidad preferida y que quedarán protegidos todos aquellos cambios y modificaciones que caigan dentro del alcance de la invención tal y como queda definida por las reivindicaciones adjuntas.

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Lista de referencias

1, 1': colector solar de panel plano

2: estructura de sujeción

4: pared plana transparente

6: parte inferior del alojamiento

8: bastidor lateral del alojamiento

10: varilla metálica separadora longitudinal

12: varilla metálica separadora transversal

14: orificio de bombeo

16: tubo de refrigeración

17: orificio de conexión

18: tubo de refrigeración

19: orificio de conexión

20: placa absorbedora

24: fuelles de expansión

26: fuelles de expansión

28: segmento de pared lateral del bastidor 8

30: superficie de soporte

32: cinta metálica blanda

34: primera porción estaño-soldada

36: segunda porción estaño-soldada

38: tubo de refrigeración

40: fuelles de expansión

42: conexión lateral

44: orificio de conexión

46: pared plana transparente superior

48: pared planta transparente inferior

50: bastidor perimétrico

52: varilla metálica separadora

54: espejo semi-cilíndrico

56, 56': sistema de colector solar de panel plano

58: espejo semi-cilíndrico

60: espejo semi-cilíndrico

68: pared lateral

70: superficie de soporte

72: superficie de soporte

74: cinta metálica blanda

76: cinta metálica blanda

78: porción estaño-soldada

80: porción estaño-soldada

82: porción estaño-soldada

84: porción estaño-soldada

Claims

1. Un colector solar de panel plano (1, 1') que está adaptado para ser evacuado y que es estanco al vacío, que comprende al menos un absorbedor (20), en particular una placa absorbedora, al menos un conducto (16, 18) que está asociado térmicamente, al menos parcialmente, con al menos un absorbedor (20), una estructura de sujeción (2), en particular hecha de metal, que comprende un bastidor perimétrico (8), y al menos una primera pared transparente (4, 46, 48), en particular plana, en especial un panel de vidrio, en donde en particular el perímetro de la primera pared transparente (4, 46, 48) y la estructura de sujeción, en particular una primera superficie de apoyo del bastidor (8), presenta un área de superposición, en particular perimétrica, caracterizado porque al menos uno de los lados de la primera pared transparente (4, 46, 48) comprende al menos parcialmente, en particular sobre al menos parte del área de superposición y/o del perímetro de dicho lado de la primera pared transparente (4, 46, 48), un revestimiento metálico, que comprende en particular una primera capa metálica, en especial una capa de cobre esparcida por plasma, y una segunda capa metálica, en particular una capa de recubrimiento de estaño, suministrando con ello al menos un área metalizada sobre la pared transparente (4, 46, 48), comprendiendo además dicho colector solar de panel plano en particular una primera cinta metálica blanda (32), en especial una cinta de plomo y/o cobre, que está adaptada para sellar la unión entre la primera pared transparente (4, 46, 48) y la estructura de sujeción (2) y que está soldada, en particular estaño-soldada, a la estructura de sujeción (2), en particular al bastidor perimétrico (8), y al área metalizada de la primera pared transparente (4, 46, 48).

2. Un colector solar de panel plano (1) según la reivindicación 1, que comprende además una parte inferior (6) unida a la estructura de sujeción (2), formando con ello un alojamiento que está adaptado para ser estanco al vacío.

3. Un colector solar de panel plano (1) según la reivindicación 1, que comprende además una segunda pared transparente, en particular plana, en especial un panel de vidrio, separada de la primera pared transparente por la estructura de sujeción (2), en donde, en particular el perímetro de la segunda pared transparente y en especial la segunda superficie de apoyo del bastidor (8) tienen un área de superposición, en particular perimétrica, en donde al menos uno de los lados de la segunda pared transparente comprende al menos parcialmente, en particular sobre al menos parte del área de superposición y/o del perímetro de dicho lado de la segunda pared transparente, un revestimiento metálico que comprende en particular una primera capa metálica, en especial una capa de cobre esparcida por plasma, y una segunda capa metálica, en particular una capa de recubrimiento de estaño, suministrando con ello al menos un área metalizada sobre la segunda pared transparente; y en particular una segunda cinta metálica blanda, en especial una cinta de plomo y/o cobre, que está adaptada para sellar la unión entre la segunda pared transparente y la estructura de sujeción (2); en particular el bastidor (8), y que está adaptada para ser soldada, en particular estaño-soldada, a la estructura
de sujeción (2), en particular al bastidor perimétrico (8), y al área metalizada de la segunda pared plana transparente.

4. Un colector solar de panel plano (1, 1') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos una cinta metálica blanda (32) está al menos parcialmente alineada de un modo esencialmente paralelo con respecto a la estructura de sujeción metálica (2).

5. Un colector solar de panel plano (1, 1') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el perímetro de la pared transparente (4, 46, 48) y el bastidor (8) y/o la parte inferior (6) de la estructura de sujeción (2), están fijados de forma conjunta mediante el uso de una cinta metálica blanda (32) que está adaptada para ser estaño-soldada, por vía de al menos una primera porción estaño-soldada (34), a la estructura de sujeción (2), en particular al bastidor (8) y/o a la parte inferior (6) de la estructura de sujeción, y/o por vía de al menos una segunda porción estaño-soldada (36) a la pared transparente (4, 46, 48), en particular al área metalizada de la pared transparente.

6. Un colector solar de panel plano (1, 1') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de sujeción (2) comprende además al menos un separador (10, 12, 52), en particular en forma de una disposición separadora, en especial de varillas metálicas.

7. Un colector solar de panel plano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos una placa protectora, en particular una placa protectora de baja emisividad, que está adaptada para ser interpuesta entre el absorbedor y la parte inferior unida a la estructura de sujeción.

8. Un colector solar de panel plano (1, 1') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la distancia entre la parte inferior (6) cuando está unida a la estructura de sujeción (2) o entre la segunda pared transparente (48) y la primera pared transparente (4, 46) es de alrededor de 1 a 10 cm.

9. Un colector solar de panel plano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos la estructura de sujeción, en particular al menos parte de la pared interior de la estructura de sujeción, al menos uno de los separadores y/o la parte inferior, en particular la pared interior de la parte inferior, son de cobre, acero o aluminio y/o están revestidas con una película de baja capacidad de absorción de infra-rojos, que comprende en particular cobre y/o aluminio.

10. Un colector solar de panel plano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material usado para la estructura de sujeción y/o para la parte inferior está adaptado para ser resistente a la corrosión, en particular en el exterior de dicho colector solar de panel plano.

11. Un colector solar de panel plano (1, 1') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos un desgasificador localizado y/o al menos parcialmente un revestimiento desgasificador, que tiene en particular un espesor medio menor de 1.000 nm sobre al menos parte del absorbedor (20) y/o de la estructura de sujeción (2).

12. Un colector solar de panel plano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además, entre la pared transparente y el absorbedor, al menos una pared transparente adicional y/o un revestimiento de espejo de infra-rojos sobre el lado interno de la pared transparente y/o sobre uno o ambos lados de la pared transparente adicional.

13. Un colector solar de panel plano (1, 1') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conducto o conductos comprenden un orificio u orificios de conexión estancos al vacío (17, 19) que están integrados en el bastidor perimétrico (8) y que comprenden en particular al menos un fuelle de expansión (24, 26).

14. Un colector solar de panel plano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos un orificio de conexión en forma de un orificio de bombeo (44) que está incorporado en el bastidor perimétrico o pared lateral de la estructura de sujeción y/o al menos una bomba que está adaptada para poderse conectar a dicho orificio de bombeo.

15. Un colector solar de panel plano (1, 1') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la estructura de sujeción (2), en particular el bastidor (8) comprende una pared lateral (28) y una superficie de soporte (30) en particular perpendicularmente al mismo, conectada a dicha pared lateral que está adaptada para soportar en particular el perímetro de la pared transparente (4, 46, 48).

16. Un colector solar de panel plano (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una primera porción (34) de una cinta metálica blanda (32) está soldada, en particular estaño-soldada al alojamiento (2), en particular al bastidor (8) y/o a la superficie de soporte (30) del bastidor, y en donde una segunda porción (36) de la cinta metálica blanda (32) está soldada, en particular estaño-soldada, a la pared transparente (4), en particular a un área metalizada de dicha pared plana.

17. Un colector solar de panel plano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el absorbedor comprende al menos una placa de cobre, en particular una placa de cobre OFE y/o OFS, que está revestida con una película absorbente selectiva, en particular negro de cromo, al menos sobre aquel lado que puede quedar sometido a la radiación solar.

18. Un colector solar de panel plano según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos un conducto, en particular esencialmente en forma de U, está unido térmicamente a por lo menos un absorbedor, en particular mediante soldadura o bronce-soldadura, y/o en donde el conducto o conductos están dispuestos para no entrar en contacto térmico directo con la estructura de sujeción, en particular con el bastidor perimétrico y/o con al menos uno de los separadores.

19. Un sistema de colector solar de panel plano (56, 56'), que comprende al menos un colector solar de panel plano (1, 1') según cualquiera de las reivindicaciones anteriores y al menos un espejo (54, 58, 60), en particular un espejo esencialmente semi-cilíndrico, estando adaptado el espejo para reflejar luz sobre al menos una pared transparente de dicho colector solar de panel plano.

20. Un sistema de colector solar de panel plano (56, 56') según la reivindicación 19, en donde dicho colector solar (1, 1') está esencialmente alineado a lo largo del eje de un espejo semi-cilíndrico (54, 58, 60).

21. Un sistema de colector solar de panel plano según las reivindicaciones 19 o 20, en donde la sección transversal del espejo muestra la forma de un arco de círculo o de una parte del mismo, siendo en particular más pequeña que un semi-círculo.

22. Un sistema de colector solar de panel plano (56') según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, en donde el colector solar (1, 1') está situado por encima de dos espejos semi-cilíndricos adyacentes (58, 60) o espejos cuya sección transversal muestra la forma de un arco de círculo o de una parte del mismo.

23. Una disposición de colectores solares que comprende al menos dos colectores solares de paneles planos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18 y/o sistemas de colectores solares de paneles planos según cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22.

24. Un método de fabricación de un colector solar de panel plano (1, 1') según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, que comprende:

a) proporcionar al menos una estructura de sujeción (2), en particular al menos un bastidor perimétrico (8) y/o al menos un separador, al menos un absorbedor (20), en particular una placa absorbedora, al menos un conducto (16, 18), al menos una primera pared transparente (4, 46, 48), al menos una parte inferior y/o al menos una segunda pared transparente, en donde, en particular el perímetro de, la primera y/o segunda pared transparente comprende al menos un revestimiento metálico, cuyo revestimiento comprende en particular una primera capa metálica, en particular una capa de cobre esparcida por plasma, y una segunda capa metálica, en particular una capa de recubrimiento de estaño;

b) acoplar el separador o separadores en el bastidor perimétrico;

c) acoplar al menos un conducto (16, 18) que está asociado térmicamente con el absorbedor (20), en particular mediante soldadura o cobre-soldadura, sobre al menos uno de los separadores, en particular mediante al menos un elemento de ajuste a presión, y al interior de orificios de conexión del bastidor perimétrico (8);

d) soldar los extremos del conducto (16, 18) a los orificios de conexión;

e) acoplar la primera pared transparente sobre el revestimiento metálico del cual una cinta metálica blanda (32) ha sido estaño-soldada sobre la estructura de sujeción (2);

f) soldar dicha cinta metálica blanda (32) a la estructura de sujeción (2), alineando con ello en particular al menos parte de la cinta metálica blanda (32) de un modo esencialmente paralelo a la estructura de sujeción (2);

g) evacuar el panel solar (1, 1'), en particular por vía de un orificio de bombeo, mediante el uso de al menos una bomba externa;

h) calentar el colector solar de panel plano (1, 1') a una temperatura de 120ºC a 170ºC aproximadamente, en particular a una temperatura de alrededor de 150ºC, durante un periodo de tiempo, en particular durante al menos 30 minutos, suficiente para proporcionar una desgasificación suficiente del colector;

i) calentar el colector solar de panel plano (1, 1'), en particular aquellas partes de dicho colector solar de panel plano que comprenden un desgasificador localizado y/o un revestimiento desgasificador, a temperaturas por encima de 170ºC, en particular a 180ºC o más aproximadamente, con el fin de activar el desgasificador; y

j) aislar el colector solar de panel plano (1, 1'), en particular mediante el cierre de una válvula o estrechando la conexión del conducto en el orificio de bombeo.

25. Un método según la reivindicación 24, que comprende además la etapa de ajustar la parte inferior en la estructura de soporte (2) en particular en su bastidor (8), de una manera estanca al vacío.

26. Un método según la reivindicación 24, que comprende además la etapa de ajustar la segunda pared transparente sobre el revestimiento metálico del cual una cinta metálica blanda (32) ha sido estaño-soldada sobre la estructura de sujeción, y soldar dicha cinta metálica blanda (32) a la estructura de sujeción (2).