ES2271512T3 - Dispositivo de cierre fijo o movil para abertura en edificios capaz de captar la energia solar. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de cierre fijo o móvil para abertura en edificios, capaz de captar la energía solar, de tipo panel acristalado (1), que comprende al menos dos paredes transparentes, interior (2) y exterior (3), mantenidas distantes por medio de un perfil intercalado (4), que delimita un espacio (10) en el cual son dispuestos medios de absorción (51) capaces de absorber las aportaciones solares y que son ligados a un circuito (5) de colecta y de transporte hacia el exterior de la energía calorífica así recogida, caracterizado por que al menos dicha pared interior (2) comporta medios reflectores (21) capaces, en cooperación con dichos medios de absorción (51), de permitir el uso de una parte (Ra, Rb, Rc) de la radiación solar indirectamente, mientras que otra parte (Sa, Sb, Sc) de esta última es utilizada directamente, siendo la disposición de dichos medios reflectores (21) respecto a dichos medios de absorción (51) tal que la partición sea realizada según una proporción que varia de modo automático con la altura solar, y que la transparencia de dicho panel acristalado (1) permanezca constante.

Description

Dispositivo de cierre fijo o móvil para abertura en edificios capaz de captar la energía solar.

La invención se refiere a un dispositivo de cierre fijo o móvil para abertura en edificios, capaz de captar la energía solar.

Ya se conocen numerosos tipos de captadores de energía solar, con los cuales esta última es utilizada para la calefacción, la producción de agua caliente sanitaria, o transformada en energía, generalmente eléctrica.

Los captadores más frecuentes consisten en captadores planos acristalados que comportan una pared transparente eventualmente recubierta de un depósito que disminuye su reflexión y detrás de la cual viene dispuesto un absorbedor ligado a un sistema de circulación que contiene un fluido portador de calor. Estos captadores son dispuestos en los lugares expuestos al sol, sea en aplique, sea integrados a los techados o a las fachadas de los edificios tal y como se desprende del documento FR 2.532.728, o en las persianas de estas mismas aberturas, tal y como descrito en el documento FR 2.523.201.

Estos dos dispositivos son, sin embargo, de un uso limitado, siendo limitada, para los primeros, la superficie de exposición, de fabricación relativamente compleja y el ajuste de los medios captadores, en función del ángulo de incidencia de la radiación solar, es apremiante. En cuanto a los segundos, la recuperación de energía depende de la posición de la persiana.

Se conocen también dispositivos de captadores que comprenden una superficie acristalada que incorpora medios de absorción y/o reflectores de las aportaciones solares, asociados con un medio de transferencia de energía calorífica tal como un fluido portador de calor.

El documento FR 2.442.412 propone así un dispositivo captador que comprende un panel que comporta dos paredes acristaladas montadas sobre un bastidor, entre las cuales son dispuestos elementos capaces de absorber las aportaciones solares y que son ligados a un circuito de colecta y de transporte de la energía calorífica así recogida.

Este dispositivo captador presenta la ventaja de dejar pasar la luz, porque las dos paredes acristaladas pueden ser translúcidas, mientras que generalmente sólo lo es la pared exterior, siendo la pared interior opaca. En cambio, además de su fabricación compleja, su uso óptimo es apremiante, ya que, ahí también, es necesario orientar los elementos absorbedores a merced del desplazamiento del sol. Por supuesto, sería posible agregar a los elementos absorbedores medios de seguimiento de carrera del sol, lo que resultaría en una mayor complejidad del dispositivo.

Por otro lado, para aumentar las prestaciones de absorción del dispositivo, es posible aumentar la superficie de los absorbedores entre las dos paredes acristaladas, pero en detrimento de la translucidez del conjunto.

Se conocen también los documentos US 4.159.707, CA 1.082.095 y US 4.090.497 que describen, cada uno, un colector de energía solar que comporta una celosía encerrada en un recinto acristalado en el que circula un gas capaz de transmitir las calorías almacenadas por las láminas de dicha celosía. En el documento US 4.159.707, las láminas son orientables a voluntad en función de la incidencia de los rayos, de modo que se puedan reflejar dichos rayos al menos dos veces de una lámina hacia una lámina vecina, con vistas a su atrapado. Los dispositivos descritos en estos documentos presentan los mismos inconvenientes que aquel del documento FR 2.442.412.

Se conoce también el documento US 4.265.222 que describe un colector de energía solar que comprende un recinto acristalado en que circula un gas capaz de transmitir las calorías almacenadas por un medio de absorción que se presenta en forma de pantalla metálica constituida por una sucesión de microláminas horizontales espaciadas de una distancia inferior al poder de resolución normal del ojo humano. De hecho, se trata de un captador solar a través del cual se puede realmente ver la estructura y las dimensiones de los medios de absorción. Las láminas de la pantalla son inclinadas y mantenidas en una posición fija, su cara superior es absorbente, mientras que su cara inferior es reflectante. El principal inconveniente de este dispositivo, además de que la cantidad de energía recuperada es directamente relacionada con la cantidad de energía emitida por el sol, consiste en que no es realmente transparente.

La presente invención tiene por objetivo remediar a los diversos inconvenientes citados más arriba, proponiendo un dispositivo de cierre fijo o móvil para abertura en edificios, capaz de captar la energía solar de modo modular en función de la altura del sol en el cielo, y sin que sea necesario intervenir manualmente o mecánicamente, y al mismo tiempo que se mantiene una conexión visual con el exterior y que se favorece la claridad en el edificio.

El dispositivo de cierre fijo o móvil para abertura en edificios, capaz de captar la energía solar, según la invención, es del tipo panel acristalado transparente que comprende al menos dos paredes transparentes, interior y exterior, mantenidas distantes por medio de un perfil intercalado, que delimita un espacio en el cual son dispuestos medios de absorción capaces de absorber las aportaciones solares y que son ligados a un circuito de colecta y de transporte hacia el exterior de la energía calorífica así recogida, y que se caracteriza esencialmente por que al menos dicha pared interior comporta medios reflectores de la radiación solar capaces, en cooperación con dichos medios de absorción, de permitir el uso de una parte de la radiación solar indirectamente, mientras que otra parte de esta última es utilizada directamente, siendo la disposición de dichos medios reflectores respecto a dichos medios de absorción tal que la partición sea realizada según una proporción que varia de modo automático con la altura solar, y que la transparencia de dicho panel acristalado permanezca constante.

El dispositivo según la invención permite así captar las aportaciones solares de modo selectivo en función del ángulo de incidencia de la radiación solar, de manera automática, sin que sea necesario recorrer a medios manuales o mecánicos de seguimiento del sol.

Según una característica adicional del dispositivo según la invención, los medios de absorción comportan una parte destinada a recibir directamente la radiación solar, y una segunda parte destinada a recibir dicha radiación por reflexión.

Según un primer modo de realización del dispositivo según la invención, las dos paredes transparentes comportan, cada una, medios reflectores capaces de reflejar al menos una parte de la radiación solar de una hacia la otra, mientras que la energía captada es transmitida por el ambiente estanco del panel tomado como fluido portador de calor, y que está en relación con una circulación exterior a dicho panel para formar un circuito independiente.

En este modo de realización, las paredes transparentes comportan, cada una, medios reflectores, eventualmente uno frente a otro, que son destinados a captar la radiación solar en el espacio intercalado, y una al menos constituye el medio de absorción, mientras que el espacio interno a las dos paredes comunica con el exterior para permitir el transporte de la energía calorífica así recogida.

Según un segundo modo de realización del dispositivo según la invención, el circuito de transporte de la energía calorífica está hecho o es revestido de un material capaz de absorber las aportaciones solares.

En este modo de realización, el circuito mismo consiste en los medios de absorción, además puede presentar ventajosamente un perfil adaptado a tal fin, es decir, una primera parte y una segunda de formas distintas.

Según un modo de realización preferido del dispositivo según la invención, el circuito de colecta y de transporte se presenta en forma de un tubo que recorre el espacio interno a las dos paredes transparentes, y del cual parten dos aletas, cada una frente a una de dichas paredes transparentes y que constituyen las primera y segunda partes.

Según otra característica adicional del dispositivo según la invención, los medios de absorción y los medios reflectores son dispuestos en segmentos paralelos, mientras que los medios reflectores se presentan en forma de cintas paralelas a dichos segmentos.

La intermitencia de cintas deja pasar la luz y, según la altura solar, puede dejar pasar la radiación solar, por ejemplo a la manera de un sistema de celosía fijo.

Según otra característica adicional del dispositivo según la invención, los medios reflectores son parcialmente transparentes.

Según otra característica adicional del dispositivo según la invención, el espacio delimitado por las dos paredes transparentes contiene uno o varios gases inertes.

Según otra característica adicional del dispositivo según la invención, el espacio delimitado por las dos paredes transparentes es despresurizado.

Según otra característica adicional del dispositivo según la invención, los medios reflectores son depositados sobre un revestimiento selectivo a los infrarrojos.

Según otra característica adicional del dispositivo según la invención, las paredes transparentes comportan un depósito reflectante a la radiación visible y/o infrarroja, o que disminuye la reflexión, o que tiene una constitución que reduce la absorción de radiación visible.

De modo ventajoso, el circuito de colecta comprende un tubo que sale del panel o que entra en este último mediante un sistema estanco que comprende un tubo de cristal introducido en un receso realizado en el perfil intercalado y solidarizado con este último de modo estanco, mientras que una junta realiza la estanquidad entre dichos tubos.

Las ventajas y las características del dispositivo según la invención aparecerán más claramente de la descripción que sigue y que se refiere al dibujo adjunto que representa uno de sus modos de realización no limitativos.

En el dibujo adjunto:

La figura 1a representa una vista esquemática parcial y en corte transversal de un dispositivo de cierre fijo o móvil para abertura en edificios, capaz de captar la energía solar según la invención.

La figura 1b representa la misma vista durante otra fase de funcionamiento.

La figura 1c representa la misma vista en otra fase de funcionamiento.

La figura 2a representa una vista esquemática parcial y en sección transversal de una variante del mismo dispositivo.

La figura 2b representa la misma vista durante otra fase de funcionamiento.

La figura 2c representa la misma vista durante otra fase de funcionamiento.

La figura 3 representa una vista esquemática en sección transversal de una parte de un dispositivo captador según la invención.

Con referencia a las figuras 1a, 1b y 1c, se puede ver un dispositivo de cierre fijo o móvil para abertura en edificios, capaz de captar la energía solar según la invención, que consiste en un panel 1 que comprende dos paredes transparentes, interior 2 y exterior 3, mantenidas distantes por medio de un perfil intercalado 4 y que delimita un espacio 10 que contiene un gas inerte. La estanquidad es realizada entre el perfil intercalado 4 y las paredes transparentes 2 y 3 por medio, para cada una de ellas, de un cordón 40 realizado de un material estanco de tipo butilo, mientras que un desecante es introducido en el perfil intercalado 4.

De modo ventajoso, es posible que una de las paredes 2 y 3 comporte un depósito selectivo infrarrojo, y que la pared 3 comporte un tratamiento antirreflectante.

Por otro lado, el panel 1 contiene un circuito 5 que forma una circulación paralela o serial, por ejemplo en forma de espiral, que circula en el espacio 10 entre las dos paredes 2 y 3, entrando y saliendo de preferencia por el canto a través del perfil intercalado 4, tal y como se ilustrará a continuación, y que comprende, de modo conocido en sí, un tubo 50 destinado a la colecta y al transporte de la energía calorífica por medio de un fluido portador de calor.

El circuito 5 comprende también elementos capaces de absorber las aportaciones solares, en este caso consisten, según la invención, en una cinta 51 realizada de un material conductor tal como un metal, de tipo cobre o aluminio, asociado con un revestimiento absorbente, doblada según un eje longitudinal mediano para presentar una sección transversal en forma de U inversa y crear dos alas 52 y 53, y posicionada a caballo sobre el tubo 50, de modo que las alas 52 y 53 vengan paralelas a las paredes 2 y 3, y respectivamente frente a estas últimas.

El circuito 5 viene dispuesto de modo que forme una superposición de segmentos paralelos 54, para cada uno de los cuales el tubo 50 se encuentra en la parte superior, mientras que las alas 52 y 53 se extienden hacia abajo.

Por otro lado, también según la invención, la cara interna 20 de la pared interior 2 comporta medios reflectores que se presentan en forma de cintas horizontales 21, dispuestas cada una al nivel de cada uno de los segmentos 54. El lugar y la altura de las cintas 21 son escogidos esencialmente en función del lugar y de la altura de los segmentos 54, las alas 52 y 53 incluidas, así como del resultado energético
esperado.

En el modo de realización representado, las cintas 21 son de una anchura sustancialmente igual a la de los segmentos 54 e inferior a la distancia que separa dos segmentos 54 vecinos, y presentan, cada una, una zona extrema superior 22 que sobrepasa el plano horizontal tangente al tubo 50 en frente.

Se notará que la disposición de las cintas 21 respecto a los segmentos 54 permite liberar espacios transversales que autorizan la visión mediante el panel acristalado 1.

Las figuras 1a, 1b y 1c representan, cada una, el mismo panel 1 en un momento distinto de la jornada, es decir que corresponden a ángulos distintos de incidencia de la radiación solar. La sucesión de las figuras 1a, 1b y 1c corresponde así a la subida del sol y, por lo tanto, a un aumento del ángulo de incidencia.

En la figura 1, el sol está ligeramente encima del horizonte, el ángulo de incidencia de la radiación solar es débil, al igual que las aportaciones solares, de modo que una gran parte S_{a} de esta radiación golpee las alas 53, que otra gran parte T_{a} pase a través las dos paredes 2 y 3, mientras que una pequeña parte R_{a} sea reflejada por los extremos superiores de las cintas reflectoras hacia las alas 52.

En la figura 1b, el sol está mas alto en el cielo, el ángulo de incidencia ha aumentado, es de aproximadamente 45º, una gran parte S_{b} de la radiación golpea las alas 53, una parte mas pequeña R_{b} de esta radiación es reflejada por las zonas extremas superiores 21 hacia las alas 52, siendo R_{b} superior a R_{a}, mientras que una parte T_{b} pasa a través de las dos paredes 2 y 3, siendo T_{b} inferior a R_{b} y inferior a T_{a}.

En la figura 1c, el sol está aún más alto en el cielo, el ángulo de incidencia es mayor aún, del orden de 60º, una gran parte S_{c} de la radiación golpea las alas 53, mientras que una parte más pequeña R_{c} es reflejada por las cintas reflectoras 21 sobre las alas 52, siendo R_{c} superior a R_{b}, y que ninguna radiación pasa a través de las paredes 2 y 3.

Se puede comprender así que cuanto más suba el sol en el cielo, más la intercepción del flujo solar por el medio reflector es importante en beneficio de la ala 52, por lo tanto del circuito 5, lo que reduce otro tanto las ganancias pasivas directas a través del panel acristalado, es decir la radiación que pasa a través de las paredes transparentes 2 y 3, lo que limita los riesgos de incomodidad solar, al tiempo que mantiene constante la transparencia del panel acristalado
1.

Se notará que, en otro modo de realización, no representado, el tubo 50 puede constituir en sí el elemento de absorción, siendo por ejemplo recubierto de un material adecuado tal como un absorbedor selectivo, es decir que acumula una fuerte absorción y una pequeña emisividad. En este caso, una parte de este tubo es destinada a recibir directamente la radiación, mientras que otra parte es destinada a recibir la parte reflejada de la misma. A tal fin, el tubo puede presentar. Ventajosamente, secciones distintas de redonda, oblonga por ejemplo para aumentar la superficie de recepción.

También es de notar que en otro modo de realización, tampoco representado, el dispositivo según la invención es desprovisto del circuito 5, tal y como viene evocado más arriba. En este caso, la colecta de la energía calorífica viene realizada por el medio ambiente del espacio intercalado 10, mientras que puentes de comunicación con el exterior son previstos para el transporte de esta energía. En este modo de realización está previsto captar la radiación solar en función del ángulo de incidencia de los rayos, y a tal fin, las dos paredes comportan medios reflectores capaces de captar y limitar las aportaciones solares directas. Así es posible prever una disposición de estos elementos reflectores de modo que la cantidad de radiación captada aumente con el ángulo de incidencia. Se notará también que en este modo de realización la pared 2 y/o la pared 3 constituyen en parte los medios de absorción.

Con referencia ahora a las figuras 2a, 2b y 2c, se puede ver una variante del dispositivo según la invención que corresponde al añadido de una tercera pared 6, del lado de la pared 2, y mantenida distante de esta última de modo estanco por medio de un perfil 7, mientras que los medios reflectores se presentan en forma de cintas 22 dispuestas sobre la cara externa 23 de la pared 2, respecto al panel 1, sabiendo que también es posible que éstas vengan dispuestas sobre la cara 20 o sobre una u otra de las caras de la pared
6.

Esta arquitectura permite, además de las propiedades del dispositivo según la invención vistas anteriormente, limitar las transferencias de energía entre el dispositivo y el interior del edificio o introducir combinaciones de variantes según la invención. El uso de una pared intercalada 2 más pequeña que su simétrica 3 y 6 permite también, en una fabricación que se realiza en dos tiempos, formar una segunda estanquidad alrededor del dispositivo según la invención, y limitar los puentes térmicos, por ejemplo, para obtener características térmicas distintas según los espacios intercalados, por ejemplo utilizando por espacio gases con propiedades distintas o poniendo al menos uno de los espacios intercalados en comunicación con el exterior para formar un sistema parieto-
dinámico.

Con referencia ahora a la figura 3, se puede ver un dispositivo de junta 8 que permite realizar de modo estanco la entrada o la salida del tubo 50 entre las dos paredes transparentes 2 y 3.

Este dispositivo de junta 8 consiste así de un tubo de cristal 80 de diámetro interno superior al externo del tubo 50, introducido en un receso cilíndrico 41 previsto en el perfil 4, coaxialmente al tubo 50, mientras que, por un lado, un medio de etanquidad tal como un cordón 81 de butilo viene dispuesto sobre el contorno del tubo 80 a la desembocadura del receso 41, y por otro lado, un medio de estanquidad, tal como una junta anular 82, realiza la estanquidad entre el tubo 50 y el tubo 80.

Tal junta 8 permite evitar una pérdida de energía calorífica, al reducir las zonas de contacto y al utilizar el mismo ambiente que el dispositivo, y asegurar la estanquidad en los puntos de entrada y salida del circuito del fluido portador de calor del panel 1 con permeabilidades al gas y distintas resistencias a la temperatura. De modo ventajoso, el tubo de cristal 80 tendrá un depósito selectivo a los infrarrojos.

Se notará que la descripción que precede hace referencia a elementos capaces de absorber las aportaciones solares y a medios reflectores que a todas luces son esencialmente horizontales, pero se puede prever otra disposición en función de la latitud de instalación del dispositivo, que puede así ser instalado verticalmente, en cuyo caso las representaciones anteriormente descritas pueden ser interpretadas como evolución de la intercepción solar en función de la carrera del sol durante media jornada.

Claims (13)

1. Dispositivo de cierre fijo o móvil para abertura en edificios, capaz de captar la energía solar, de tipo panel acristalado (1), que comprende al menos dos paredes transparentes, interior (2) y exterior (3), mantenidas distantes por medio de un perfil intercalado (4), que delimita un espacio (10) en el cual son dispuestos medios de absorción (51) capaces de absorber las aportaciones solares y que son ligados a un circuito (5) de colecta y de transporte hacia el exterior de la energía calorífica así recogida, caracterizado porque al menos dicha pared interior (2) comporta medios reflectores (21) capaces, en cooperación con dichos medios de absorción (51), de permitir el uso de una parte (R_{a}, R_{b}, R_{c}) de la radiación solar indirectamente, mientras que otra parte (S_{a}, S_{b}, S_{c}) de esta última es utilizada directamente, siendo la disposición de dichos medios reflectores (21) respecto a dichos medios de absorción (51) tal que la partición sea realizada según una proporción que varia de modo automático con la altura solar, y que la transparencia de dicho panel acristalado (1) permanezca constante.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de absorción (51) comportan una parte (53) destinada a recibir directamente la radiación solar, y una segunda parte (52) destinada a recibir dicha radiación por reflexión.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque las dos paredes transparentes (2, 3) comportan, cada una, medios reflectores (21) capaces de reflejar al menos una parte de la radiación solar de una hacia la otra, mientras que la energía captada es transmitida por el ambiente estanco del panel (1) tomado como fluido portador de calor, y que está en relación con una circulación exterior a dicho panel (1) para formar un circuito independiente.

4. Dispositivo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el circuito (5) de transporte de la energía calorífica está hecho o es revestido de un material capaz de absorber las aportaciones solares.

5. Dispositivo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el circuito (5) el circuito de colecta y de transporte se presenta en forma de un tubo (50) que recorre el espacio (10) interno a las dos paredes transparentes (2, 3), y del cual parten dos aletas (52, 53), cada una frente a una de dichas paredes transparentes (2, 3) y que constituyen las primera y segunda partes.

6. Dispositivo según la reivindicación 5, caracterizado porque los medios de absorción (51) y los medios reflectores (21) son dispuestos en segmentos paralelos (54), mientras que los medios reflectores se presentan en forma de cintas (21) paralelas a dichos segmentos.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios reflectores se presentan en forma de cintas horizontales (21), dispuestas cada una al nivel de cada uno de los segmentos (54), siendo el lugar y la altura de dichas cintas (21) escogidos esencialmente en función del lugar y de la altura de dichos segmentos (54) así como del resultado energético esperado.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios reflectores (21) son parcialmente transparentes.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios reflectores (21) son depositados sobre un revestimiento selectivo a los infrarrojos.

10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espacio delimitado (10) por las dos paredes transparentes (2, 3) es despresurizado.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espacio delimitado (10) por las dos paredes transparentes (2, 3) contiene uno o varios gases inertes.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las paredes transparentes (2, 3) comportan un depósito reflectante a la radiación visible y/o infrarroja, o que disminuye la reflexión, o que tiene una constitución que reduce la absorción de radiación visible.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el circuito de colecta comprende un tubo (50) que sale del panel (1) o que entra en este último mediante un sistema estanco (8) que comprende un tubo de cristal (80) introducido en un receso (41) realizado en el perfil intercalado (4) y solidarizado con este último de modo estanco, mientras que una junta (82) realiza la estanquidad entre dichos tubos (50, 80).