BRPI0715308A2 - teto solar - Google Patents

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Abstract

TETO SOLAR. Teto solar, o qual se adapta tanto para prover climatizaçao passiva por acumulação solar como para prover refrigeração passiva ao lar graças à sua particular estrutura que adicionalmente lhe oferece condições de isolamento do ambiente exterior. O mesmo permitirá incorporar climatização e refrigeração na construção de moradias familiares de categoria média alta para usuários que procuram soluções biosustentáveis a futuro a preços razoáveis e plasmadas em produtos de moderada inovação. O teto solar está constituído por chapas estruturais (preferentemente metálicas) por sobre as quais se colocam primeiros e segundos elementos laminares transparentes substancialmente paralelos entre si, definindo entre ditas chapas e os primeiros elementos laminares uma primeira câmara, e se conformando entre os primeiros e segundos elementos laminares uma segunda câmara de vedação; sendo a primeira câmara capaz de ser recheada com água ao igual que a superfície exterior e superior ao segundo elemento laminar transparente, o qual é recheado com água ou com líquidos opacos e/ou refletivos. Preferentemente dispõem-se numa coberta refletiva móvel por sobre os mencionados elementos laminares.

Description

".TETO SOLAR".
CAMPO DE APLICAgAO DA INVENQAO
A presente invengao refere-se a um teto solar, ο qual se utiliza tanto para climatizagao como para refrigeratjao do Iar gragas a sua particular estrutura e oferece condigoes de isolamento respeito do exterior. Alem, ira permitir incorporar climatizagao e refrigeragao passives na construgao dos lares de categoria media alta para usuarios que procuram solugSes biosustent^veis a futuro a pregos razoaveis. Esta invengao proporcionara climatizagao e refrigeragao auto—suficientes durante ο ano todo para uma casa convencional e um modestissimo consumo eletrico da bomb a de agua e do mecanismo de acionamento da coberta desmontavel, nas condigoes clira0ticas temperadas a quentes ou moderadamente frias da maior parte do territorio argentino. DESENHO PADRAO E VANTAGENS DA INVENgAO
Com relagao ao desenho padrao da presente invencpao podemos expressar que existem numerosos desenhos, mas pouco difundidos pelos seus elevados custos de casas solares tecnicamente possiveis.
Nos iiltimos anos a utilizagao de diversos coletores solares integrados ao teto foi proposta iniimeras vezes, mas sem bom sucesso. Em geral estes coletores sao de dois tipos: os de agua em serpentina integrados ao teto construidos de chapa e os de camera intermedia de ar. Os de agua apresentam fortes custos construtivos, enquanto que os de ar apresentam ο problema da baixa densidade de energia acumulada no fluido, devendo utilizar acumuladores de calor internaedios (por exemplo: grandes blocos de concreto).
Resultam conhecidas tambem, as solug5es de teto com camara de agua superior para proporcionar refrigeragao em zonas c^lidas· Neste caso, durante a noite remove-se uma cobertura protetora refletiva diurna para permitir que a agua se esfrie por evaporagao e irradiagao termica· Algumas vezes ate results possivel conseguir um esfriamento por baixo da temperatura ambiente, segundo ο ponto de rocio ambiental.
A presente invengao visa propor um novo conceito de teto adaptavel, ligando ambas as linhas de desenho acima comentadas, mas num iinico teto incorporando outras vantagens mencionadas a seguir· Numa analise mais profunda dos dispositivos do desenho padrao podemos mencionar que nos desenhos de coletores integrados ao teto, estes simplesmente sao montados seguindo ο conceito classico de teto que diz que um teto ideal e um adiabatico, sem criar sinergias entre ambos conceitos (teto e coletor), gerando assim sistemas acumuladores solares muito custosos e por tal motivo pouco difundidos na pratica.
〇 teto da presente invengao e construido mediante ο uso de chapa estrutural reforgada (cara superior preta) de perfil retangular ou trapezoidal (sistema zip—rip ou similar) , que gragas a utilizag:a〇 de perfis em omega ("propostos numa forma de realizagao preferida da presente invengao permitem sustentar laminas transparentes e criar uma camara de agua e ar. E numa coberta superior refletiva desmontavel, permitem criar um desenho de teto inteligente adaptavel as diferentes condigoes ambientais, tais c〇m〇 dia/n〇ite e verao/inverno· Em invern〇一dia se produz uma camara de agua entre a chapa e um primeiro vidro ο qual sera aquecido pelos raios do sol. Por outro Iado ο habitat tambem se
aquentando desde ο teto de chapa pela radiagao termica atraves da emissividade da sua face inferior, pintando de dif erentes tons cada um dos setores para "sintonizar" a climatizagao de cada ambiente segundo
a necessidade de aumenta-la ou minimiza-la· Pela noite, este invent^rio de agua e derivado para um tanque de armazenagem, onde cumpre a fungao de aquecer a casa por piso radiante ou radiadores de agua convencionais, gerando uma dupla ou tripla camara de vedagao de ar, dependendo de que a modalidade com uma coberta refletiva desmontavel seja utilizada ou nao, j a que isola ο teto termicamente e com eficacia·
Durante as noites de vera。 se produz uma camara de agua exterior (bombeando ao inventario de agua por sobre um segundo vidro) para resfriar a mesma (por evaporagao e radiagao), derivada durante ο dia para a camara teto- primeiro vidro (protegida
preferentemente por uma tela refletiva desmontavel ou por uma cama de agua formada pelo fluido de liquido que passa por sobre ο segundo elemento laminar do teto), para proporcionar refrigeragao do ambiente por convecgao natural desde esta fonte f ria superior. O liquido que flui por sobre ο segundo elemento laminar e um liquido de cor opaco ou refletivo a fim de bloquear a irradiacao solar para ο teto na configuragao de uso verao-dia e para proteger as superficies transparentes do granizo.
Eventualmente desdobra-se a tela refletiva (ou se inunda com ο liquido opaco a superficie exterior do segundo elemento laminar) em condigoes de granizo ou neve para proteger ο teto superior de vidro. Esta coberta ou tela refletiva superior sera desdobrada ou recolhida sobre um dos lados do teto utilizando, por exemplo, qualquer mecanismo do tipo de cortinas ou toldos exteriores, ja que existe diferenga de outros desenhos do padrao nos quais a coberta nao possui maior requerimento que ο de um toldo convencional. A economia energetica anual (eletricidade e/ou combustiveis fosseis) proporcionada pela presente invengao suma-se por primeira vez uma mistura inicial semelhante a das construgdes convencionais, razao da eliminagao das camadas isolantes convencionais (cumeeiras, isolantes, etc) e de equipes de refrigeragao.
Calcula-se que com um teto de 100 m2 e possivel aquecer durante ο dia de inverno uns 3, 000 a 5, 000 litros de agua a 70 °C, e em verao e possivel ref rigerar com temperaturas entre 5 a 15 0C igual invent^rio de agua, proporcionando neste exemplo suficiente climatizagao e refrigeragao. Dentro dos documentos e patentes que refletem com maior detalhe ο desenho padrao podemos citar as publicagSes japonesas e americanas JP 2005291594, 20/10/2005 (Takeyama Hitoshi), JP 2005273970 06/10/2005, (Shiraiwa Katsuhisa) , US 2005120637 09/06/2005 (Hobe Rohan), US 6820439 23/11/2004 (Marek Raymond), US 2004045699 11/03/2004 (Noah Norman Chester), US 2003061773 03/04/2003 (O'leary Patrick), JP 2004079900 11/03/2004 (Sekoguchi Masatoshi) , US 6533026 18/03/2003 (Noah Norman), JP 2003185290 2003- 07-03 (Nomura Satoru; Sakai Takeshi), JP 2003120958
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DESCRigAO DETALHADA DAS FIGURAS
Numa forma de realizagao preferida da presente invencjao e visando esclarecer ο seu objeto, se ilustram figuras esquematicas que assumem um carater de exemplo demonstrative; nelas:
A figura 1 ilustra uma vista lateral em corte de um teto solar de acordo com a estrutura da presente 2 0 invenQao,·
A figura 2 ilustra uma vista em corte longitudinal do teto solar da presente invengao particularmente para inverno e de dia;
A figura 3 ilustra um esquema de funcionamento geral do teto solar no qual se veem ambas possiveis camadas de agua e ο circuito hidraulico e de climatizagao gerais;
A figura 4 ilustra um esquema de funcionamento do teto solar no inverno e de noite; A figura 5 ilustra uma vista em corte longitudinal do teto solar com sua coberta ref letiva em verao e de dia;
A figura 6 ilustra uma vista em corte longitudinal do teto solar com sua coberta ref letiva em verao e de noite;
Em ditas figuras, os mesmos niimeros de referenda
indicam elementos iguales ou correspondentes. DESCRigAO DETALHADA DA ΙΝνΕΝςΑΟ
Como se observa na figure 1, ο teto da presente inven^ao esta constituido por uma coberta refletiva corrediga 1, a qual e colocada de forma afastada e sobre um primeiro elemento laminar transparente 2, preferentemente de vidro, ο qual ap0ia_se sobre perfis em omega 3 localizados sobre os laterais das chapas 4, planas mas formando degraus em ambos extremos, por onde unem-se as chapas contiguas, que constituem ο teto do quarto ou lugar a climatizar. Adicionalmente sobre as asas inferiores de dos perfis omega· 3 consecutivos se colocam os segundos elementos laminares transparentes 5, preferentemente de vidro, se conformando entre os mencionados segundos elementos laminares de material transparente e as chapas 4 uma camara de vedagao de agua ou de ar 6, e entre os primeiros e segundos elementos laminares uma camara de ar 7.
As setas 8 observadas na figura 1 se correspondem com ο calor por radiagao que se dirige desde a superficie inferior das chapas 4 ate ο ambiente a climatizar· Por este mecanismo gera-se uma transferencia neta de calor desde ο teto ate ο habitat por diferengas de temperatures, empregando recobrimentos de diferentes emissividades de radiagao infravermelha na face inferior do teto metalico para sintonizar esta transferencia em cada ambiente.
Vemos na figura 2, uma conf iguragao de uso dos elementos do teto a se empregar preferentemente em inverno de dia, observamos ali a indicagao de uma pendente muito pequena do teto; que permite um bom escorrimento da agua, mas mantendo um nivel de liquido em toda a extensao por debaixo das unioes entre chapas, conformadas num degrau superior, sem comprometer assim a permeabilidade do teto metalico. Atraves do condutor 9 ingressara agua f ria para a camara 6, e do conduto 10 saira agua quente para aquecer ο ambiente desej ado atraves de uma estufa radiante convencional. A coberta refletiva corrediga 1 se localiza nesse lugar totalmente enrolada de modo de permitir que os raios do sol aquegam a agua da camara 6.
Na figura 3 se observa ma is detalhadamente ο movimento da agua especificamente num quarto. Ali, a agua que sai pelo conduto 10 pode-se dirigir a um termotanque 11 para logo sair para um consumo, por exemplo, de ducha (conduto 12).
Outra diregao da agua do conduto 10 podera ser um radiador 13, com a sua bomb a 14, ou um tanque de reserva sob invernadouro 15. Pela noite, tambem em inverno, e tal como se permite ver na figura 4, a coberta refletiva 1 estende-se visando isolar termicamente da neve ou chuva as camara e ao quarto climatizado. Observamos ali a entrada de agua f ria 9 e a saida de agua quente 10, que se utilizam para drenar a camara 6 de forma de conformar tres camaras de ar separadas e paralelas sobre a chapa 4, que contribuem em conjunto a isolar ο teto de forma eficaz. A coberta desmontavel altamente refletiva, tanto na sua face superior como inferior, contribuem tambem a refletir a radiagao infravermelha que provem do teto 4, evitando perdas de calor por este mecanismo.
Na figura 5 vemos a aplicagao do teto solar em verao e de dia, onde a coberta refletiva se encontra desmontada visando rejeitar os raios solares, e onde tambem a camara 6 se mantem cheia com agua esfriada durante ο ciclo noturno, de forma de proporcionar refrigeragao passiva desde ο teto 4 para ο Iar. A figura 6 permite observar a situagao em verao e de noite, onde a camara de ar superior e coberta 2 e contida por laterals passa a ser uma camara de agua.
Ao estar a coberta 1 desenrolada e pela temperatura exterior se produz a evaporagao de agua da camara superior ο qual provoca uma diminuigao da temperatura de dita agua, a qual logo podera ser direcionada a camara inferior durante ο dia para lograr refrigerar ο quarto como se explicou acima·
Deixamos constancia que ο descrito e ilustrado e somente uma forma de realizagao preferida da presente invengao e que sera considerada compreendida dentro da sua esfera, toda outra realizagao que nao se afaste das reivindicagSes desenvolvidas a seguir.

Claims (10)

1. Teto solar, caracterizado por ser constituido de chapas estruturais de perfil por sobre as quais se colocam primeiros e segundos elementos laminares transparentes substancialmente paralelos entre si, se definindo entre ditas chapas e os primeir〇s elementos laminares uma primeira camara, e se conformando entre os primeiros e segundos elementos laminares uma segunda camara； tendo a primeira camara condutos de ingresso e egresso de agua； sendo ο segundo elemento laminar transparente capaz de permitir por sobre a sua superficie exterior ο fIuir de um liquido·
2. Teto solar, de acordo com a reivindicagSo 1, caracterizado pelo fato de se dispor de uma cobertura refletiva movel por sobre ο segundo elemento laminar transparente, formando uma camara intermedia de ar.
3.· Teto solar, de acordo com a reivindicagSo 1, caracterizado pelo fato de ditas superficies primeiras e segundas sao de vidro, e ao igual que as chapas, se dispoem em forma substancialmente horizontal.
4. · Teto solar, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato de entre os bordes da uniao das duas chapas contiguas, se dispoe em um perfil em omega com ο fim de sustentar a primeira superficie transparente.
5.· Teto solar, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato de as chapas estruturais de perfil formam um nivel superior por onde se unem.
6.· Teto solar, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato de a face externa da chapa estrutural, que forma a camara de agua e metalica e na cor preta-
7. Teto solar, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo fato de a face interna da chapa metalica em contato com 〇 ambiente se encontra pintada em diferentes cores de acordo com ο quarto a acondicionar, visando pr〇p〇rci〇nar distinto grau de climatizagao por radiagSo infravermelha·
8. · Teto solar, de acordo com a reivindieagao 2, caracterizado pelo fato de em forma adj acente ao teto se dispoe um cilindro sobre ο qual sera enrolada a mencionada coberta refletiva movel·
9.· Teto solar, de acordo com a reivindicacSo 1, caracterizado pelo f ato de ο liquido que flui p〇r sobre ο segundo elemento laminar transparente e um liquido de cor opaco ou ref letivo com ο f im de bloquear a irradiagao solar para ο teto na configuragao de uso vera〇_dia e para proteger as superficies transparentes do granizo, enquanto que nesta mesma posigao ο agua se usa para a configuragao verao-noite com ο fim de esf riar esta agua, a qual durante 〇 dia e derivada para a primeira camara, de forma de enfrear ο habitat·
10. Teto solar, de acordo com a reivindicagao 1, caracterizado pelo f ato de ser disposto sobre uma superficie inclinada.
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