ES1078188U - Dispositivo modular para captura y conducción de luz solar para iluminación de espacios con acceso limitado a esa luz solar - Google Patents

Abstract

Dispositivo modular, para captura y conducción de luz solar para iluminación de espacios con acceso limitado a esa luz solar.Caracterizado por una serie de piezas acoplables entre sí: a) Espejos de inclinación variable (1) y área regulable mediante un sistema telescópico (2), movidos en torno a bisagras (6) mediante servo-motores (5) controlados por software cuya entrada (input) es la intensidad de luz solar en el exterior de edificios. b) Conductos primarios -p- cuyas paredes interiores, blancas, están forradas en toda su longitud de espejos de muy alta reflectancia basados en Lentes de Fresnel (4). e) Conductos secundarios -s- similares a los anteriores dotados de espejos de alta reflectancia basados en Lentes de Fresnel que encajan en el interior de los conductos primarios. d) Conductos terciarios -t- de suministro de luz a los espacios en los cuales se necesite ésta. e) Espejos cónicos de ángulo variable, de alta reflectancia, (9), acoplables a los conductos terciarios. f) Refractores cónicos de ángulo variable (10) acoplables a los conductos -t-.

Description

DISPOSITIVO MODULAR, PARA CAPTURA Y CONDUCCIÓN DE LUZ SOLAR PARA ILUMINACIÓN DE ESPACIOS CON ACCESO LIMITADO A ESA LUZ SOLAR

OBJETO DE LA INVENCIÓN El presente modelo de utilidad se refiere a un dispositivo simple, capaz de transmitir luz con pérdidas mínimas hacia interiores de edificios con baja o nula luminosidad natural.

El objeto del presente modelo de utilidad es conseguir que espacios dentro de edificios en las zonas norte, este y oeste de los mismos, o que por diseño carezcan de iluminación natural al ser interiores estrictamente, puedan recibir luz natural durante todas las horas del día con un consumo mínimo o nulo de energía y mediante un dispositivo de muy bajo coste.

Igualmente, el objeto del modelo de utilidad es especificar el proceso constructivo del dispositivo a modo tubería de fotones mediante un esquema de producción en serie, y mediante un sistema modular de enganches, de forma que el dispositivo pueda ser montado tanto en edificios preexistentes como en aquellos de nueva construcción.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En muchos edificios se disponen aberturas cenitales, o conductos elementales construidos en la fábrica del edificio para hacer llegar luz natural a zonas obscuras del mismo. Los diseños actuales no permiten que la luz alcance con la intensidad en lúmenes necesaria los espacios obscuros de esos edificios. Los lucernarios, y los así llamados 'pozos de luz', provocan una considerable dispersión de la intensidad lumínica y ésta no es susceptible de ser conducida sin pérdidas a los espacios en donde se necesita.

Adicionalmente, los 'pozos de luz' capturan la luz con la intensidad necesaria solo en aquellas horas del día en la cuales el sol está en su perpendicular, y los lucernarios, por su diseño, dispersan la luz en superficies esféricas, con lo cual su intensidad disminuye muy rápidamente con el cuadrado de su distancia a ese lucernario.

En una considerable multitud de edificios siempre hay espacios (habitaciones cerradas, espacios con orientación norte, naves comerciales en pisos bajos, etc.) que precisan luz artificial para su iluminación interior, con el consecuente gasto energético y falta de iluminación natural.

Las superficies de tejados, cubiertas y fachadas están, en la mayoría de los casos infrautilizadas en cuanto a su utilidad práctica, sirviendo exclusivamente de cubrición y protección del edificio frente a los fenómenos meteorológicos.

CAMPO DE INVENCIÓN El campo en el que se encuadra la invención es el del ahorro de energía por utilización de principios elementales de propagación de la luz.

Un sistema de conducción y distribución de la energía electromagnética en el rango del visible permite utilizar 800 w/m2 (400 w/m2 en días nublados) a lo largo de todas las horas del día mediante espejos construidos con lentes de Fresnel que sigan la perpendicular de la posición del Sol. En la longitud de onda del amarillo, 800 watios corresponden a 5.4 x 105 lux, o la iluminación necesaria para 1000 habitaciones de unos 3x4 m2• Puesto que iluminamos con luz blanca, podemos estimar que una radiación EM de 800 w/m2 genera 1.0 x 105 lux (400 w/m2 generarían 0.5 x 105 lux) de manera que 1 m2 de luz directa del sol puede producir iluminación adecuada para 200 habitaciones de 10m2 con intensidades estándar de 400 lumens (lOO habitaciones en días nublados).

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El dispositivo objeto de este Modelo de Utilidad es un sistema modular de conductos de diversas dimensiones, acoplables entre sí; cuyas superficies interiores son blancas y recubiertas de láminas de alto poder reflectante basadas en lentes de Fresnel. Denotaremos como -principal(es)-(p) los módulos acoplables que forman el conducto desde la cubierta o fachadas del edificio y conectado a los espejos colectores de luz, hasta el nivel inferior del edificio donde se quiera hacer llegar esa luz; -secundario(s)-(s), los módulos de distribución horizontal (en caso necesario) para la distribución hacia distintas superficies a un cierto nivel del edificio, y -terciario(s)-(t) los módulos finales de salida en los techos de habitaciones o espacios. Estos módulos terciarios finalizan bien en espejos cónicos basados de nuevo en lentes de Fresnel, que reparten la luz hacia los techos de las habitaciones, o en refractores de Fresnel que la distribuyen directamente hacia abajo.

La captura de la luz en el exterior se realiza mediante un sistema de espejos móviles telescópicos de acuerdo con las necesidades de luz (la cantidad de lúmenes = lux x metro cuadrado) que se necesitan en cada momento y dependiendo de la cubierta de nubes (luminosidad) del cielo sobre el lugar en el que se instale el dispositivo. Un sistema de fotómetros de muy bajo precio y un conjunto de pequeños motores eléctricos controlados por un software propietario generan este movimiento de captura de luz.

La luz capturada por los espejos externos atraviesa de una lámina de vidrio pyrex o similar de seguridad y resistentes frente a impactos, con la curvatura, soportes mecánicos y desagües adecuados (para la protección en los casos de lluvia) en la parte alta de los conductos, hacia el interior del edificio.

Dentro del edificio, el sistema de conductos modulares, acoplables entre sí, conduce la luz a los espacios en donde se necesite. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Figura 1.-Muestra un esquema del dispositivo modular objeto de la invención.

Figura 2.-Muestra un esquema de como una parte de la luz capturada por uno de los espejos abatibles entra en uno de los conductos secundarios para su propagación.

Figura 3.-Muestra un esquema de cómo luz a una cierta hora de la tarde, inclinada respecto a la dirección cenital (la vertical en la figura) es capturada por uno de los espejos desplegables y abatibles y conducida directamente (en este caso) al espacio interior a iluminar.

REALIZACIÓN PREFERENTE DEL DISPOSITIVO OBJETO DEL MODELO DE

UTILIDAD.

A la vista de las figuras reseñadas puede observarse como el dispositivo esta constituido por una serie modular de conductos acoplables (en el caso de la figura 1, tres conductos, -p-, -s-, y -t-). Estos conductos, dependiendo de su posición en el edificio, llevan una serie de piezas adicionales, acoplables a sus extremos. En particular, y como podemos observar en la figura 1, la parte superior del conducto -p-, que sobresale en la cubierta del edificio, está dotada de espejos (1) abatibles en un arco vertical, y desplegables (2) en altura. Los espejos

(1) giran sobre bisagras (6), movidos por servomotores (5) controlados mediante software propietario orientándose para capturar la máxima intensidad de luz, a lo largo de las horas del día, y las estaciones del año.

En la parte superior del conducto principal -p-se dispone un módulo de vidrio de seguridad (3) de muy baja absorción lumínica, con la curvatura y desagües adecuados para impedir que lluvia y substancias extrañas entren en el dispositivo. Este módulo es acoplable a los conductos -p-mediante rosca o cierre de bayoneta.

Las paredes interiores de los conductos van forradas en origen mediante lentes de Fresnel de alta reflectancia (4). Estas lentes (4) forman también los espejos (1), (7) y (9), así como los refractores (10).

Los conductos, modulares de una gama de diámetros, se pueden encajar entre sí en direcciones perpendiculares tipo mecano. Cada conducto de distribución acoplable en el conducto principal esta dotado de un espejo (7) construido mediante lentes de Fresnel que desvía parte de la luz de los conductos de nivel superior hacia los de nivel inferior.

Todo el dispositivo consiste en una colección de conductos acoplables entre sí, de los materiales adecuados, de niveles p,s,t de manera que el nivel p es el conducto vertical desde cubierta a la zona inferior del forjado superior del nivel que se quiera iluminar. Los conductos de nivel s son perpendiculares al primero en cada nivel del edificio, y los de nivel t los distribuidores hacia los espacios a iluminar. Cada conducto de nivel -p-o -t-tiene un final también modularmente acoplable un espejo cónico de ángulo variable (9) para repartir la luz hacia los techos de los espacios (habitaciones), o en refractor de Fresnel (10) para repartir la luz hacia el interior de las mismas por refracción. Los espejos pueden acoplarse al conducto -p-por un sistema de enganches telescópicos (11), que pueden rotar, y su ángulo se controla mediante un servomotor (12). De la misma manera, los refractores pueden acoplarse al conducto -t-por

5 un sistema de enganches telescópicos (11), que pueden rotar, y su ángulo se controla mediante un servomotor (13).

En la figura 2 podemos observar como uno de los espejos (1) ha girado para capturar luz en una situación de ángulo de incidencia bajo, extendiéndose adecuadamente para aumentar la intensidad de luz capturada, reflejando la luz a lo largo del conducto principal -p-, hasta el

10 espejo (9) formado por lentes de Fresnel, que la distribuye finalmente hacia el techo de la habitación o espacio donde se requiera esa luz solar. En esta figura, y por razones de claridad, no se han dibujado los enganches del espejo (9) ni su servomotor. En la figura 3 observamos otra disposición del espejo (1) para lanzar luz no solo hacia abajo en el conducto -p-, sino por reflexión en el espejo (7), formado por lentes de Fresnel,

15 conducir la luz hacia el conducto -S-, desde donde podrá ser distribuida, mediante los conductos modulares acoplable necesarios, a lo largo del edificio. Parte de la luz seguirá hacia abajo por el conducto -p-, cumpliéndose así la finalidad del dispositivo. En esta figura, y por razones de claridad, no se ha dibujado el espejo (9).

20 Puesto que el dispositivo objeto de este modelo de utilidad es el conjunto modular ensamblable, en los casos en que no sea preciso alguno de los niveles, puede prescindirse del los mismos.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   5 Dispositivo modular, para captura y conducción de luz solar para iluminación de espacios con acceso limitado a esa luz solar. Caracterizado por por una serie de piezas acoplables entre sí: a) Espejos de inclinación variable (1) y área regulable mediante un sistema telescópico (2), movidos en torno a bisagras

   10 (6) mediante servo-motores (5) controlados por software cuya entrada (input) es la intensidad de luz solar en el exterior de edificios. b) Conductos primarios -p-cuyas paredes interiores, blancas, están forradas en toda su longitud de espejos de muy alta reflectancia basados en Lentes de Fresnel. (4). e) Conductos secundarios -s-similares a los anteriores dotados de espejos de alta reflectancia basados en Lentes de Fresnel que encajan en el interior de los

   15 conductos primarios. d) Conductos terciarios -t-de suministro de luz a los espacios en los cuales se necesite ésta. e) Espejos cónicos de ángulo variable, de alta reflectancia, (9), acoplables a los conductos terciarios. t) Refractores cónicos de ángulo variable (10) acoplables a los conductos -t-.