ES2281259B1 - Sistemas de aprovechamiento solar termico y/o fotovoltaico y luminico, en estructura soporte en forma de dos piramides invertidas. - Google Patents
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Abstract
Sistema de aprovechamiento solar térmico y/o fotovoltaico y lumínico, en estructura soporte en forma de dos pirámides invertidas. Sistema de aprovechamiento solar para generación de electricidad, agua caliente e iluminación natural en estructura soporte en forma de dos pirámides invertidas, en la que determinadas caras del poliedro resultante sirven de sustentación a paneles de aprovechamiento térmico y/o de células fotovoltaicas, a cristales transparentes, o incorporan superficies reflectantes. La radiación solar mantiene iluminados los paneles de aprovechamiento térmico o fotovoltaicos así como las superficies reflectantes, lo que permite incrementar la cantidad de radiación que incide en los paneles, mejorando su efectividad. En el caso de aprovechamiento térmico se incluyen depósitos acumuladores. La iluminación natural se obtiene a través de una claraboya en la que llega la radiación directa más parte de radiación reflejada, incrementando su rendimiento.
Description
Sistema de aprovechamiento solar térmico y/o
fotovoltaico y lumínico, en estructura soporte en forma de dos
pirámides invertidas.
Se trata de un dispositivo de aprovechamiento de
la radiación solar en sus aspectos de iluminación natural así como
de utilización para calentamiento de agua o para la generación
eléctrica fotovoltaica, y que se sustenta en una estructura soporte
compacta. Permite incrementar el rendimiento lumínico de los
colectores de luz, obteniendo al mismo tiempo una producción
térmica o fotovoltaica de notable rendimiento energético.
Constituye un elemento modular que puede
integrarse arquitectónicamente en cualquier edificio industrial, de
servicio o en viviendas de pisos.
La invención corresponde a las áreas de la
técnica de colectores de luz para iluminación natural y de soportes
para paneles térmicos o fotovoltaicos.
Los tragaluces, claraboyas y demás tipos de
colector lumínico suelen tener base cuadrada o redonda, sobre la
que puede instalarse una cúpula o una superficie plana, en ambos
casos transparente o traslúcida que impide la entrada de agua de la
lluvia o viento pero que deja pasar la luz hacia el recinto a
iluminar del interior del edificio, tal como la patente DE10100056.
La capacidad de iluminación de los mencionados colectores está
limitada al tamaño de la abertura practicada en la cubierta del
edificio y a unas determinadas horas diarias de radiación solar.
La tecnología de aprovechamiento térmico de la
radiación solar consiste en la utilización de paneles que,
expuestos a la luz del sol permiten, mediante el efecto invernadero,
el calentamiento de un fluido activo que posteriormente transmite
calor al agua de consumo mediante un sistema intercambiador en
depósito acumulador.
La tecnología fotovoltaica consiste en la
utilización de paneles de células, que son sensibles a la luz, y
que producen electricidad.
Las estructuras usuales que soportan paneles de
aprovechamiento térmico o fotovoltaico son armazones planos
rectangulares, con o sin seguimiento solar, y que no están
específicamente diseñados para su integración arquitectónica en
edificios.
La instalación de los mencionados armazones
suele ser en batería en espacios abiertos a nivel del suelo o en
terrazas de edificios.
En ambas tecnologías los armazones están
inclinadas y apoyados en el suelo sobre uno de sus lados o bien
están soportadas verticalmente u horizontalmente sobre paredes o
techo, tal como en la patente EP0384839.
Hay algún ejemplo de utilización de reflexión de
la luz sobre superficies que incorporan células fotovoltaicas, pero
de forma y utilización diferente a la que se presenta, tal como en
la patente WO0077458.
El dispositivo de la presente invención tiene
por objeto incrementar el rendimiento lumínico de los colectores de
luz, aumentando la cantidad de radiación incidente por la abertura
practicada, e incorporando además unos medios de generación de
energía térmica o fotovoltaica, todo ello formando un elemento
modular de fácil instalación. El dispositivo puede instalarse en
posición vertical sobre la abertura de un colector de luz situado en
la cubierta de un edificio.
La estructura soporte 1 del dispositivo tiene
una forma de dos pirámides truncadas invertidas unidas por sus
bases 2 mayores, siendo ambas bases iguales entre sí y de forma
poligonal sensiblemente regular, resultando así una forma de
estructura soporte 1 poliédrica. Una imaginaria sección plana
vertical por el eje central de la estructura soporte 1 poliédrica
divide a la mencionada estructura soporte en dos mitades simétricas.
Una de las mitades de la estructura soporte 1 lleva incorporadas
unas superficies 11 transparentes en sus caras 5 superiores y en sus
caras 6 inferiores. La otra mitad de la estructura soporte 1 lleva
incorporadas unas superficies reflectantes 13 en sus caras 7
superiores y unos paneles 9 (térmicos o fotovoltaicos) en sus caras
8 inferiores, estando las superficies reflectantes 13 y los paneles
9 con su cara activa hacia el interior de la estructura soporte 1.
Quedan así definidos los dos lados del dispositivo. El dispositivo
se instala con el lado que incorpora las superficies 11
transparentes orientado al Sur S. A las caras del lado orientado al
Sur S se les llama "anteriores" (caras 5
superiores-anteriores y caras 6
inferiores-anteriores, según su posición). A las
caras del lado orientado al norte N se les llama "posteriores"
(caras 7 superiores-posteriores y caras 8
inferiores-posteriores, respectivamente).
A lo largo del día, y durante unas ciertas
horas, dependiendo de la latitud y de la estación del ano, la
radiación 17 solar que va incidiendo sobre las superficies 13
reflectantes es reflejada hacia los paneles 9 (térmicos o
fotovoltaicos). Durante las horas que se dé la mencionada reflexión
la radiación 17 solar total que incida sobre los paneles 9 será la
suma de la radiación reflejada más la radiación que incida
directamente (ver Figura 2).
También a lo largo del día y durante unas
ciertas horas, la radiación 17 solar que va incidiendo sobre las
superficies 13 reflectantes es reflejada hacia la claraboya 15. La
radiación 17 solar total que incida sobre la claraboya 15 será, a su
vez, la suma de la radiación reflejada más la radiación que incida
directamente (ver Figura 2).
El dispositivo puede instalarse sobre cubiertas
de espacios industriales o de servicios o de edificios de
viviendas, funcionando como un sistema que proporciona iluminación
natural al espacio interior del edificio y que realiza un
aprovechamiento térmico o fotovoltaico de la radiación solar
incidente. En un mismo edificio pueden instalarse diversas unidades,
dependiendo de las necesidades requeridas y de las posibilidades
arquitectónicas del mencionado
edificio.
edificio.
El dispositivo descrito en la presente invención
ofrece las siguientes ventajas con respecto a los simples colectores
lumínicos y a las estructuras conocidas de paneles de captación
térmicos o fotovoltaicos, anteriormente descritos en el estado de la
técnica: Incrementa el rendimiento del colector lumínico al recibir
éste luz solar directa más luz solar reflejada. Puede incluir en un
solo elemento más de una forma de aprovechamiento energético de la
luz solar como son la iluminación natural y el aprovechamiento
térmico o la generación eléctrica fotovoltaica. El rendimiento de
los paneles térmicos o fotovoltaicos utilizados está optimizado por
la utilización de la radiación solar directa más la radiación solar
reflejada. Permite una notable facilidad de integración
arquitectónica, tanto en edificaciones de nuevo diseño como en
remodelaciones.
En la Figura 1 se muestra una vista en
perspectiva axonométrica del dispositivo de aprovechamiento solar
en estructura soporte en forma de dos pirámides invertidas.
La Figura 2 es una vista lateral del
dispositivo, en la que se aprecia el perfil circular de la
claraboya 15 y el perfil del cerramiento 16 superior. Se aprecian
también los depósitos 14 de fluido activo, así como la trayectoria
de la radiación 17 solar en un momento dado.
La Figura 3 es una vista superior del
dispositivo; la radiación 17 solar, corresponde a la misma
situación que la descrita en la vista en planta de la Figura 2.
Sin que tenga carácter limitativo, se expone a
continuación un modo concreto de realización del dispositivo de la
presente invención.
El dispositivo tiene una estructura soporte 1 en
forma de dos pirámides truncadas unidas por sus bases 2, siendo las
mencionadas bases iguales entre sí y de perímetro poligonal
hexagonal regular.
Los planos de truncamiento de ambas pirámides
forman a su vez dos perímetros hexagonales, un perímetro superior,
que constituye el coronamiento 3 de la estructura y otro perímetro
inferior, que constituye la base 4 de la estructura.
La altura de ambas pirámides truncadas es
similar y de valor aproximadamente igual a un 75% de una diagonal
del hexágono de la base común.
La relación de esbeltez o achatamiento del
conjunto de las dos pirámides truncadas invertidas se escogerá en
función de la latitud del lugar en que se vaya a instalar el
sistema, al objeto de optimizar su eficacia.
La mencionada estructura soporte 1 es metálica,
estando sus componentes soldados, remachados o atornillados entre
sí.
Sujetas a las tres caras 7
superiores-posteriores van instaladas internamente
las superficies 13 planas reflectantes, que son espejos o
superficies pulidas aluminizadas.
En las tres caras 8
inferiores-posteriores se instalan los paneles 9
planos de aprovechamiento térmico o fotovoltaico, sujetos mediante
unos marcos 10 de panel.
Las tres caras 5
superiores-anteriores así como las tres caras 6
inferiores-anteriores incorporan superficies 11
planas de cristal de alta transparencia, sujetas mediante unos
correspondientes marcos 12 para superficie transparente.
En el caso de aprovechamiento térmico los
depósitos 14 acumuladores van instalados junto a las aristas del
perímetro de la base 2 común a ambos troncos de pirámide de la
estructura soporte, y por su parte externa; cada depósito
corresponde al panel situado en la superficie inmediatamente
inferior. Esta disposición permite la circulación automática del
fluido activo por diferencia de temperatura.
Sobre el perímetro superior de coronamiento 3
emerge el cerramiento 16 superior que es un casquete esférico de
material transparente.
La superficie 15 transparente que actúa como
claraboya tiene forma de casquete esférico y de diámetro
aproximadamente igual al de la circunferencia inscrita al perímetro
hexagonal de la base 4 de la estructura soporte y de altura
aproximadamente una quinta parte de su diámetro.
El peso del conjunto del dispositivo descansa
sobre el perímetro de la mencionada base 4 que, a su vez, se apoya
sobre la estructura del techo del edificio donde se ha
instalado.
Al objeto de incrementar el rendimiento lumínico
y energético del dispositivo, el mencionado dispositivo puede
dotarse de seguimiento giratorio de la radiación 17 solar, en torno
al eje central vertical de la estructura soporte 1, por ejemplo
mediante la actuación de motorreductores eléctricos (no
representados en los dibujos), programados según la evolución
diaria y estacional del sol.
diaria y estacional del sol.
Claims (3)
1. Dispositivo de aprovechamiento solar térmico
y/o fotovoltaico y lumínico, que comprende una estructura soporte
en forma de dos pirámides invertidas, unos paneles de captación de
la radiación solar (térmicos o fotovoltaicos), unas superficies
transparentes, actuando al menos una de ellas como claraboya, y
unas superficies reflectantes, caracterizado porque la
mencionada estructura soporte (1) sustenta los paneles (9) de
captación en sus caras (8) inferiores-posteriores,
ajustados a las aristas de las mismas, orientados hacia el interior
de la mencionada estructura soporte (1), resultando que cada uno de
los mencionados paneles (9) de captación forma un ángulo, en
referencia al plano horizontal, de aproximadamente entre 25º y 75º,
dependiendo de la relación de esbeltez que se haya definido para la
pirámide inferior de la mencionada estructura soporte (1), y que
tiene por objeto la captación de una cantidad óptima de radiación
(17) solar directa a lo largo del día; sustenta además las
superficies (13) reflectantes en las caras (7)
superiores-posteriores, ajustadas a las aristas de
las mismas y orientadas hacia el interior de la mencionada
estructura soporte (1), resultando que cada una de las mencionadas
superficies (13) reflectantes forma un ángulo, en referencia al
plano horizontal, de aproximadamente entre 25º y 75º, dependiendo
de la relación de esbeltez que se haya definido para la pirámide
superior de la mencionada estructura soporte (1) y que tiene por
objeto la reflexión de una cantidad óptima de radiación (17) solar
a los correspondientes paneles (9) de captación y a la superficie
(15) transparente que actúa como claraboya; y sustenta además las
superficies (11) transparentes en las caras (5)
superiores-anteriores y en las caras (6)
inferiores-anteriores, ajustadas a las aristas de
las mismas, resultando que cada una de las mencionadas superficies
(11) transparentes forma un ángulo, en referencia al plano
horizontal, de aproximadamente entre 25º y 75º, y, en el caso de las
caras (5) superiores-anteriores, aproximadamente
igual al que forman las superficies (13) reflectantes en referencia
al plano horizontal, y, en el caso de las caras (6)
inferiores-anteriores, aproximadamente igual al que
forman los paneles (9) de captación en referencia al plano
horizontal.
2. Dispositivo de aprovechamiento solar, según
la reivindicación 1, caracterizado porque la base (4) de la
estructura soporte (1) incorpora además una superficie (15)
transparente que actúa como claraboya, que recibe la radiación (17)
solar directa que le llega a lo largo del día, más la radiación (17)
solar reflejada en las superficies (13) reflectantes, debido a la
particular inclinación de las mismas en referencia al plano
horizontal, durante determinadas horas del
día.
día.
3. Dispositivo de aprovechamiento solar, según
la reivindicación 1, caracterizado porque, en el caso de
aprovechamiento térmico, los depósitos (14) acumuladores del sistema
térmico están situados externamente, en la zona orientada al norte
(N), sobre las aristas del polígono de la base (2) común a ambas
pirámides de la estructura soporte (1), posición tal que, por
mantener a los mencionados depósitos (14) acumuladores a mayor
altura que los paneles (9) de captación térmica, provoca la
circulación automática del fluido activo entre los mencionados
paneles (9) de captación y los mencionados depósitos (14)
acumuladores.
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2005
- 2005-09-29 ES ES200502422A patent/ES2281259B1/es active Active
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