ES2304211B1 - Seguidor solar de paneles termicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios. - Google Patents

Abstract

Seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios, con parrilla portapaneles sobre cúpula, cuyo interior dispone de acumulador de calor, a modo de columna, en cuyo fondo incorpora ventilador y radiador capaz de impulsar aire tratado hacia los apartamentos, al instalarse sobre el hueco de la escalera que hace de conducto de transporte, sirviendo además de protección antiincendios al provocar flujos radiales y centrífugos, evacuando gases nocivos al abrir puertas y ventanas. La parrilla bascula sobre dos ejes de una cruceta sita entre dos horquillas, una fija sobre la columna y otra basculante, que soporta la parrilla. Cuatro servo cilindros, dos por eje, consiguen el enfoque solar. Las filas de la parrilla dispuestas en niveles, como pirámide escalonada, montan paneles térmicos y fotovoltaicos yuxtapuestos pudiendo girar para enfocar los que convenga, sombreándose los otros.

Description

Seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios.

Objeto de la invención

La invención, tal como expresa el enunciado, se refiere a un seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios.

Más concretamente, el objeto de la invención consiste en un seguidor solar de gran superficie proyectado para ubicarse sobre edificios, capaz de portar paneles térmicos y fotovoltaicos en la proporción que más convenga, cuya columna soporte, en forma de cúpula, incorpora un acumulador de calor de gran capacidad de almacenamiento, que satisface gran parte de las necesidades de agua caliente sanitaria y calefacción, que adosado a su fondo aloja un sistema de impulsión de aire, accionado a velocidad variable, capaz de satisfacer las necesidades de renovación así como las de transporte de calor y aire fresco a los apartamentos, al estar directamente conectado al hueco de la escalera que sirviendo de conducto de transporte, distribuye el flujo de aire filtrado y acondicionado a través de las aberturas filtrantes situadas junto a las puertas de entrada de cada apartamento.

El sistema de impulsión de aire está dimensionado para que en el caso de incendio aumente su velocidad de rotación provocando una fuerte corriente de aire que a modo de tiro invertido evite su propagación hacia los pisos superiores expulsando los gases y llamas radialmente hacia el exterior con sólo abrir las ventanas y puertas del piso incendiado, manteniendo las escaleras libres de humos y favoreciendo la evacuación de todos los vecinos por la escalera principal. Para conseguir este efecto, el edificio se ha de proyectar como un recinto presurizable en el que las puertas de la calle sean dobles con apertura alternativa hacia el exterior en paralelo con puertas giratorias estancas. Las ventanas, siguiendo este criterio, deberían también abrirse hacia el exterior. Las habitaciones que componen los pisos deberán estar comunicadas al pasillo central con aberturas filtrantes y las habitaciones exteriores deberían tener aberturas protegidas con filtro que garanticen el flujo de renovación y permitan la evacuación de monóxidos y otros gases nocivos hacia el exterior. Por tanto el conjunto seguidor, cúpula, acumulador, impulsor de aire y edificio concebido como recipiente presurizado suponen "un todo" para la correcta aplicación de esta invención.

Estamos hablando de un sistema de fácil integración en los edificios, aunque excepcionalmente puedan diseñarse edificios singulares para viviendas, oficinas u otros usos, que produzcan energía mediante paneles térmicos y/o fotovoltaicos e incorporen sistemas de renovación de aire mejorando la salubridad y la seguridad, a la vez que aumenten su rentabilidad al vender la energía sobrante a la red.

Campo de aplicación

El campo de aplicación de la presente invención es el de la industria dedicada a la construcción y fabricación de elementos y dispositivos para la obtención de energía solar, abarcando así mismo el campo de la construcción y remodelación de edificios, ya que está especialmente destinada a contribuir al mejor diseño, construcción y renovación de edificios de acuerdo con las innovaciones del nuevo Código Técnico de la Edificación (CTE) que es el marco normativo que establece las exigencias básicas de calidad, seguridad y habitabilidad de los edificios y sus instalaciones aprobado en Marzo de 2006 y reflejado en el RD 314/2006, el cual exige el uso de paneles térmicos para satisfacer unas demandas determinadas dentro de las necesidades del propio edificio.

Con este sistema se da un paso más al integrar en un solo equipo, otras necesidades de los edificios modernos como son la climatización, renovación del aire y la evacuación de sus habitantes en caso de incendios.

Antecedentes de la invención

El alto coste del suelo urbano hace cada día más necesario proyectar edificios que agrupen el mayor número de viviendas, siempre respetando los límites de edificabilidad impuesto por las normativas locales. Esta necesidad de concentración limita y condiciona los espacios útiles para la implantación de sistemas de captación de energía solar a integrar en los edificios. Las superficies disponibles en las terrazas resultan escasas para satisfacer incluso las exigencias mínimas contempladas en el nuevo CTE recurriendo incluso a instalar captadores en las fachadas sur, lo que, en muchos casos no es arquitectónicamente ni estéticamente aceptable. Por otra parte los problemas de distribución de la energía captada dentro del edificio supone un desperdicio de la misma a la vez que un sobrecoste al no estar ubicada en el punto mas adecuado para su aprovechamiento.

Además, los propietarios de las viviendas comparten una serie de espacios y servicios comunes, agrupándose en una comunidad de propietarios. Pero es imposible que todos los inmuebles sean iguales debido al tamaño, uso u orientación entre otros parámetros, lo que dificulta llegar a acuerdos en diversas materias y hace que algunos de los propietarios, a título particular, promuevan iniciativas para paliar diversas necesidades sin beneficio del resto, creando desigualdades entre los vecinos. La conveniencia de que ciertos servicios sean centralizados y estén contemplados en el proyecto del edificio es deseable por muchas razones.

La energía consumida por las edificaciones, en sus diversos usos, llega a cifras que rondan el 24% de la energía total demandada en la Comunidad. La probabilidad de que un espacio común como es el caso de las terrazas de los edificios sea aprovechado par emplazar un equipo que satisfaga en todo o buena parte los gastos energéticos de una comunidad de vecinos es mas que conveniente. La recientemente aprobada certificación de eficiencia energética de los edificios los clasifica según su calidad energética en siete letras y colores que van desde los más eficientes (A) hasta los menos eficientes (G), en función de la reducción de emisiones de CO_{2}, como consecuencia de un menor consumo energético. El nuevo CTE es el marco adecuado para dar cumplimiento a esta necesidad, y la patente aquí presentada representa una alternativa clara a esta situación.

En referencia al estado actual de la técnica, debe mencionarse que son conocidos diferentes tipos de seguidores solares, siendo el propio inventor y solicitante ya titular de la patente nº P200402167 relativa a un "Seguidor Solar" así como de la patente P200602516 titulada "Seguidor Solar De Tres Ejes", debiendo señalar, sin embargo, que desconoce la existencia de ningún seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios que presente unas características técnicas, estructurales y de configuración semejantes, a las que presenta la invención que aquí se preconiza, y la cual incorpora determinados perfeccionamientos e innovadoras características que suponen una destacable mejora o alternativa a los dispositivos ya conocidos en el mercado para el mismo fin.

Explicación de la invención

Toda Europa y en general todos los países situados por encima o por debajo del paralelo 40, tienen una irradiación variable en cada época del año. En dicho paralelo la trayectoria solar recorre en verano hasta 242º acimutalmente y 73º cenitalmente, siendo la misma en invierno de 140º y 23º, lo que indica claramente que la ganancia energética que se obtiene con un captador solar situado sobre una estructura dotada de seguimiento con respecto a otro sito sobre un lugar fijo traducida en forma de porcentaje es de un 40% anual, siendo más acentuada en paralelos mayores del paralelo 40.

Por otra parte las demandas energéticas en agua caliente sanitaria y calefacción son mayores en invierno, justo cuando la radiación disponible es menor, lo que justifica la necesidad de un mejor aprovechamiento de la misma, que sin duda se logrará ubicando los paneles sobre un seguidor solar.

En los edificios donde se agrupan varias viviendas, las necesidades de calefacción y agua caliente sanitaria para ducha coinciden con las tardes-noches y las mañanas, momentos estos en los que la radiación solar es escasa o nula, de aquí la necesidad de acumular el calor obtenido en las horas de mayor radiación (mediodía) en grandes recipientes aislados. De aquí se deduce que la combinación seguidor solar + gran acumulador esté justificada.

Por el contrario en los meses de primavera, verano y otoño, en los que la radiación es mayor, las necesidades de calefacción son escasas o nulas y por tanto sobrará calor que al no ser empleado se tendrá que disipar. Sin embargo las necesidades energéticas del edificio siguen siendo importantes y más aún en verano si se utiliza el aire acondicionado para climatizar el edificio. Como el aire acondicionado consume energía eléctrica para mover tanto el compresor como los flujos de transferencia, será conveniente equipar el seguidor con paneles fotovoltaicos además de térmicos, por tanto en la presente invención las filas de paneles que forman el seguidor van equipadas con dos tipos de paneles yuxtapuestos en la misma fila, de tal manera que en función de la demanda en cada momento del día, la fila pueda girar ofreciendo al sol el panel fotovoltaico o térmico que más convenga con sólo girar 180º la fila de paneles. Enfocar uno supone sombrear el otro. Esto es conveniente para proteger los paneles térmicos y el acumulador en épocas de alta radiación y baja demanda de calor.

Por el contrario, en caso de los paneles fotovoltaicos no habrá ninguna limitación ya que el excedente de energía que pudiese haber, se verterá a la red facturándose a la compañía distribuidora de electricidad acogiéndonos a lo legislado en RD 436/2004 del 12 de Marzo, por el que se establece la metodología para la actualización y sistematización del régimen jurídico y económico de la actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial, provocando ingresos económicos a la comunidad de propietarios.

Para satisfacer la exigencia del CTE en materia de salubridad es necesario prever sistemas de renovación del aire interior, de forma que los recintos se puedan ventilar adecuadamente eliminando los contaminantes que se produzcan de manera habitual durante el uso normal de los mismos, de forma que se aporte un caudal de aire exterior suficiente que garantice la expulsión al exterior del aire viciado por los contaminantes, limitando a su vez las humedades en el interior del edificio. La innovación aquí recogida aporta un ventilador que, adosado al fondo del depósito acumulador o directamente sobre la cúpula cuando se trate de edificios singulares, y accionado por un motor sincronizado a velocidad variable, provoque el caudal de renovación demandado por esta exigencia.

El aire entrante será aspirado desde el exterior a través de una tela filtrante e impulsado por el ventilador hacia el hueco de la escalera que, a modo de conducto comunicará con las aberturas sitas sobre las puertas de los apartamentos y dentro de ellos según indica de CTE, distribuyendo los caudales necesarios para satisfacer esta demanda. El aire impulsado, antes de comunicar con el hueco de las escaleras, atravesará un gran radiador que, cuando interese, intercambiará calor con el depósito acumulador poniendo en marcha una bomba de recirculación de agua caliente y ajustando la velocidad del ventilador calentará el aire sirviendo para satisfacer las necesidades de calefacción del edificio. Por detrás del radiador se situarán boquillas pulverizadoras de agua para humedecer el flujo de aire si estuviese seco. Todo este sistema estará controlado por sensores y autómata, controlando que todas las variables del proceso estén dentro de las tolerancias previstas. Cuando el aire exterior tenga la humedad y temperatura adecuadas el sistema se limitará a impulsarlo hacia el interior sin necesidad de modificar ningún parámetro. Durante las noches frescas del verano, el sistema se aprovechará para enfriar el edificio proporcionando aire fresco, sin necesidad de abrir ventanas, permitiendo un descanso agradable sin que insectos voladores, olores desagradables o ruidos perturben el descanso. Cuando interese refrigerar el aire se dispondrá un segundo radiador en paralelo con el anterior que, siendo el evaporador de una bomba de calor, enfriará el aire impulsado hacia el edificio a la vez que calentará el agua del depósito acumulador situando el condensador dentro del mismo. Se tratará pues de una bomba de calor agua-aire. Esta solución permitirá aprovechar mejor la energía absorbida por el compresor de la bomba de calor, disponiendo de más horas útiles para producción de energía eléctrica diurna con los paneles fotovoltaicos suministrada a la red. Conviene recordar que la producción de energía eléctrica durante las horas diurnas es especialmente conveniente para el sistema eléctrico, pues se trata de horas de máxima demanda.

La potencia disponible en el motor del ventilador será capaz de que, en caso de emergencia ante incendios, forzar gran cantidad de aire a bajas presiones (del orden de 30 mm H_{2}O) para que provocando la apertura de puertas y ventanas de la zona incendiada efectúe un auténtico barrido radial del fuego y humos hacia el exterior, manteniendo despejado todo el hueco de escaleras facilitando la evacuación del edificio. Cuando se detecta un incendio, lo urgente es evacuar. El peligro para las personas radicará fundamentalmente en los humos y gases tóxicos generados, antes que en el fuego. Desplazar estos gases es lo primordial. Controlar y apagar el incendio será más fácil si los bomberos o el propio personal del edificio pueden acceder hasta el fuego por el interior y tienen las "espaldas cubiertas".

Así pues el propio edificio deberá concebirse como un recinto casi estanco, con las aberturas y sistemas de acceso y evacuación que permitan la correcta utilización de estos procedimientos, al mismo tiempo los habitantes del edificio deberán formarse y adiestrarse para estas situaciones de emergencia. Una vez más justificamos el por qué de que el equipo forme parte del "todo" integrándose como un componente más del edificio.

Otra posible aplicación del acumulador de calor será como aporte a sistemas de calefacción clásicos tipo suelo radiante, radiadores de agua o para climatización de piscinas cubiertas comunitarias. Dicho aporte se puede llevar a cabo a través de serpentines independientes para cada circuito por los que circulará el fluido térmico que se intercambia calor con el receptor del mismo.

Cuando el edificio se remate en forma de cúpula en lugar de terraza, ésta deberá tener una geometría tal que esté integrada dentro de la envolvente descrita por el movimiento de la parrilla del seguidor solar, para no interferir con éste.

El equipo a suministrar se anclará al edificio mediante un conjunto de patas dispuestas para fijarse solidariamente a la estructura portante del mismo, previendo la forma y dimensiones para la conexión de tuberías y conductos entre el equipo y el edificio.

El equipo podrá, cuando interese, incluir una planta de tratamiento de agua de red para mejorar las características físico-químicas o biológicas del agua destinada a los consumos como para el mejor funcionamiento y durabilidad del propio equipo, así como caldera o bomba de calor para complementar sus prestaciones.

La dimensión de la parrilla del seguidor se determinará en función de las necesidades de energía del edificio y dentro de los límites impuestos por las normativas aplicables. En principio no tendrá una superficie superior a la de la planta del edificio. La determinación de las cargas que el equipo introduce sobre el edificio se calculará con arreglo a la norma. El fabricante proporcionará estos valores al arquitecto para su consideración en el proyecto estructural. No obstante el sistema de control prevé que en situaciones de emergencia o ante vientos fuertes la parrilla actuará protegiéndose en posición horizontal de mínima resistencia.

Respecto del sistema de apuntamiento al sol, queremos significar que este se consigue por basculamiento. Este aspecto es fundamental en un seguidor que incorpora en su parrilla paneles térmicos por los que circula agua glicolada, conectados a un depósito acumulador fijo, anclado al edificio, evitando grandes torsiones en los conductos flexibles sin necesidad de recurrir a racores rotativos multipaso de gran sección, lo mismo sucedería con los cables de los paneles fotovoltaicos. Pensemos en el caso de que el seguidor se instale en el paralelo 60 o mayor donde el sol en verano no se pone en los 360° y de ahí el hecho de que el sistema de apuntamiento esté concebido para que la parrilla bascule sobre dos ejes de una cruceta cuyos apoyos están entre dos horquillas, una solidaria a la columna sobre la que bascula la cruceta y otra segunda horquilla solidaria a la parrilla que bascula sobre la cruceta, todo ello accionado por cuatro servo cilindros, dos por eje, que controlan el apuntamiento y soportan los momentos de vuelco.

Los paneles agrupados en filas a diferente nivel sobre el chasis formado por vigas de sección variable forman el conjunto que llamamos parrilla. El hecho de concebir este modelo de parrilla con forma de pirámide escalonada se justifica por razones de estabilidad y de lograr una mejor disipación del calor en los paneles fotovoltaicos, así como de minimizar los momentos de vuelco provocados por el viento en posición de protección horizontal.

Respecto de la estabilidad, se trata de conseguir que el centro de gravedad de la parrilla basculante coincida con el eje de basculamiento de la cruceta. La disposición de las filas de paneles por debajo de los ejes de basculamiento en la periferia de la parrilla ayuda a conseguir este requisito.

Respecto de la disipación de calor, diremos que los paneles fotovoltaicos reducen su potencia nominal en un 0.5% por cada grado por encima de 25ºC de la temperatura de trabajo del panel. Un panel que trabaje a 60ºC en verano reducirá su potencia nominal en un 17.5%. La disposición de los paneles en filas a diferentes niveles consigue disipar mejor el calor del panel. Por tanto esta disposición permitirá conseguir temperaturas de trabajo del panel de unos 10º menores con el consiguiente aumento de la producción y menor envejecimiento del mismo.

Para lograr el giro de las filas de paneles se ha previsto que su unión al chasis se efectúe a través de un apoyo giratorio con interior hueco para, así, conseguir alimentar el fluido térmico a través de un racor giratorio monopaso, uno en cada extremo de la fila. El giro que permite la exposición de un panel y sombreamiento del otro se consigue mediante un cilindro hidráulico de giro y correa dentada.

El accionamiento de los cuatro servo cilindros hidráulicos que controlan el basculamiento así como el giro de las filas de la parrilla se consigue mediante central hidráulica y electro válvulas de control gobernadas por ordenador a partir de un conjunto de sensores de posición.

Excepcionalmente podrán construirse edificios singulares, basados en este diseño de cúpula más seguidor solar, cuya silueta quede inscrita en la envolvente que describe la parrilla.

Así pues, el nuevo seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios representa una solución innovadora de características y funcionamientos desconocidos hasta ahora para tal fin, razones que unidas a su utilidad práctica la dotan de fundamento suficiente para obtener el privilegio de exclusividad que se solicita.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado lo siguiente:

La figura número 1.- Muestra una vista de perfil del seguidor solar según la invención, con la parrilla portapaneles inclinada apuntando al sol. Sobre una cúpula seccionada por su eje de ordenadas con una mitad macizada y la otra seccionada en la que se aprecia la mitad del depósito acumulador calorifugado, lleno de agua y apoyado con sus patas de anclaje sobre la estructura del hueco de escaleras del edificio. Adosado al fondo del depósito se aprecia el sistema impulsor de aire con el motor ventilador y radiador cuyo difusor está conectado al hueco de la escalera del edificio.

La figura número 2.- Muestra vista de perfil del seguidor solar con la parrilla portapaneles en posición horizontal que se corresponde con la posición nocturna, que coincide con la posición de protección ante vientos fuertes o anomalías. En el se aprecian las filas de paneles dispuestas a diferente nivel en forma de pirámide escalonada.

La figura número 3.- Muestra una vista en planta del seguidor solar sobre la planta del edificio en el que se aprecia la forma perimetral y la disposición de los paneles sobre la parrilla.

La figura número 4.- Muestra un dibujo del sistema de basculamiento de la parrilla. La parrilla se orienta mediante un sistema de ángulos de Euler de precesión (rotación en torno a una dirección fija a la columna) y nutación (rotación en torno a un eje afectado por la precesión). La precesión se origina girando en torno al primer eje de una cruceta, soportado por dos cojinetes en los extremos de dicho eje y fijos a la columna. La nutación se origina rotando la parrilla en torno al segundo eje de la cruceta (afectado por la precesión) soportado por dos cojinetes en sus extremos que son solidarios a la parrilla. Las dos rotaciones, precesión y nutación, son provocadas por dos pares de cilindros hidráulicos, solidarios cada uno de ellos a la columna y a la parrilla respectivamente.

La figura número 5.- Muestra el mecanismo de giro de las filas de paneles. Con el detalle de la ubicación de los paneles fotovoltaicos por un lado y los térmicos por el otro, de forma que un panel está expuesto al sol y el yuxtapuesto sombreado. El motor hidráulico de giro de 180º ubicado en la parte baja del bastidor acciona por correa dentada el eje de giro de la fila de paneles. En el eje de giro se ubican los racores rotativos del agua glicolada de circulación del circuito primario entre paneles térmicos y acumulador.

La figura número 6.- Muestra una sección del sistema de impulsión de aire adosado al fondo del acumulador en el que se aprecia el filtro de entrada de aire, el ventilador accionado por motor y el difusor cónico en cuyo extremo inferior se ubican dos radiadores y boquillas rociadoras para ajuste de la humedad relativa. Además muestra las patas y bridas de anclaje a la estructura del edificio y el manguito de conexión al hueco de la escalera. En el interior del depósito calorifugado se aprecia el intercambiador del circuito primario de agua glicolada. La terraza se remata con un balcón periférico.

La figura número 7.- Muestra un edificio singular cuya silueta es en forma de cúpula con el seguidor sobre la misma. En este caso, debido a su gran dimensión los cilindros hidráulicos que controlan el apuntamiento de la parrilla se podrá montar tanto interiormente como exteriormente dependiendo del diseño exterior del edificio y se fijan articuladamente sobre una estructura resistente que puede ser el edificio o una columna hecha a tal efecto. El ventilador puede actuar de extractor para renovación del aire y/o como ventilador presurizador en caso de incendios con sólo actuar sobre un conmutador eléctrico que cambie su polaridad.

Realización preferente de la invención

A la vista de las mencionadas figuras, y de acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un ejemplo de realización preferente del equipo seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios, el cual comprende las partes y elementos que se indican y describen en detalle a continuación.

Cabe señalar que la calidad energética del edificio dependerá únicamente del proyectista del mismo. Mediante el programa "CALENER" u otro validado para tal fin, se simulará el comportamiento energético del edificio durante todo el año, considerando aquellos factores que más influyen en su consumo: las diferentes condiciones meteorológicas, la envolvente del edificio y su orientación, el tipo de calefacción elegido, la demanda de agua caliente sanitaria, el tipo de refrigeración e iluminación, etcétera. En función del resultado buscado, bien sea de clase A, B, C, D, E, F o G y una vez conocidas las demandas del mismo en las diferentes condiciones meteorológicas y teniendo en cuenta los recursos energéticos disponibles del sol, se procederá a dimensionar la superficie y calidad de los captadores tanto térmicos como fotovoltaicos obteniendo la superficie de parrilla necesaria para cada calificación buscada.

Así por ejemplo un edificio de clase A significará que la reducción de emisiones de CO_{2} será superior al 60% de las que tendría un edificio que cumpliera con los mínimos exigidos por el Código Técnico de la Edificación.

El proyectista comparará demandas y disponibilidades para dimensionar, pues, la superficie de captadores de la parrilla, el depósito acumulador, la bomba de calor y el sistema de distribución (ventilador) viendo el grado de cubrimiento de la demanda o previendo sistemas de apoyo en paralelo para cubrir determinados picos o épocas de reducida disponibilidad energética solar.

El proyectista solicitará al fabricante del equipo los planos del mismo con cotas de implantación y las cargas (pesos, empujes y momentos) que el equipo introducirá sobre la estructura resistente del edificio para determinar su correcto dimensionado. El proyectista pondrá especial cuidado en el dimensionado de los puntos de anclaje y conexión del equipo al edificio. Cuando se trate de un edificio en rehabilitación se podrá dimensionar el equipo a partir de las cargas que la estructura existente pueda soportar.

A partir de aquí, una vez seleccionado el modelo del equipo a instalar, éste estará constituido por un conjunto de componentes tal y como se aprecia en las figuras expuestas. Así el seguidor (1) en cuestión está constituido a partir de un chasis (2) sobre el cual se apoyan un conjunto de filas (3) de paneles a las que se amarran los paneles fotovoltaicos (4) y térmicos (5).

Al conjunto chasis (2), filas (3) y paneles (4 y 5) lo denominaremos parrilla. Dicha parrilla se asienta sobre una columna (6) que a la vez sirve de depósito acumulador debidamente calorifugado, la cual está apoyada mediante patas (7) sobre las columnas (8), que forman la estructura portante del edificio (9), fijadas a través de los anclajes (25), tal como se observa en las figuras 1, 2 y 6.

Atendiendo a dicha figura 6, se puede apreciar como adosado al fondo de la columna (6) se ubica el sistema propulsor de aire formado por un ventilador (18) de flujo axial que accionado a velocidad variable por un motor (19) aspira el aire del exterior a través de un filtro (20) para que una vez energizado y conducido por un difusor (21) atraviese el radiador (22) intercambiando o no calor con el depósito acumulador (6) mediante un circuito cerrado de agua. El flujo de aire energizado se distribuye una vez humidificado, si conviene, por la proyección de niebla de agua a través de las toberas (23) a cada vivienda, a través del hueco de escaleras (24) que hace de conducto principal de distribución.

Un conjunto de sensores (no representados) ubicados tanto en el exterior, como en el interior del edificio y el equipo darán la información necesaria para que el programa informático pueda elaborar las órdenes oportunas al objeto de lograr el objetivo de confort y salubridad buscados. En caso de incendio los sensores de humos activarán una alarma general e incluso se podrá automatizar si conviene la apertura de puertas y ventanas del piso incendiado.

El seguidor (1) por su parte, será gobernado por otro programa que, conteniendo las ecuaciones de la trayectoria solar en función del día, hora y latitud del lugar, ordene a los servo cilindros (13) su desplazamiento para conseguir su correcto enfoque modificando las posición de la cruceta (10) y del chasis (2) de la parrilla. La parrilla se articula sobre la cruceta (10) mediante dos apoyos oscilantes (12) consiguiendo así la inclinación en un eje. A su vez la cruceta (10) se sustenta articuladamente sobre otros dos apoyos oscilantes a la estructura (11) solidaria a la base superior de la columna (6). La dimensión de la parrilla no sobresaldrá de la periferia de la estructura (9) del edificio (figuras 3 y 4).

Cuando la temperatura del depósito acumulador o columna (6) sea la programada, las filas (3) de paneles girarán, sombreando los paneles térmicos (5) e iluminando los paneles fotovoltaicos (4), lográndose así dos efectos favorables. De un lado se evitarán temperaturas altas, no deseadas en los paneles térmicos (5), a la vez que se aumentará la producción de los paneles fotovoltaicos (4) inyectando más energía a red.

El mecanismo de giro de los paneles (3) consiste en un motor hidráulico de giro (14) que a través de una correa dentada (15) o similar volteará la fila de paneles al hacerla girar sobre un apoyo oscilante (16) en cuyo centro, hueco, se ubica un racord rotativo conectado al tubo (17) portador del fluido del circuito primario, tal como se observa en la figura 5. El motor hidráulico de giro (14) irá gobernado por una central hidráulica con sendas electro válvulas al igual que los servo cilindros (13) que controlan el apuntamiento de la parrilla. Encoders o potenciómetros lineales informarán al sistema de control de la posición de cada actuador hidráulico.

Los paneles que forman la cúspide de la parrilla y los que se sitúan en las esquinas, no tienen la posibilidad de girar y por tanto en estos espacios se montarán paneles fotovoltaicos (4). Éstos suponen en superficie de parrilla el 20% aproximadamente. El resto de la superficie (80%) de la parrilla se montarán dobles paneles térmicos (5) y fotovoltaicos (4) yuxtapuestos.

El depósito acumulador o columna (6) se concibe como un depósito de gran inercia térmica, el fluido térmico se mantiene un determinado nivel y no se vehicula con ningún circuito exterior. Dentro del depósito acumulador (6) existen diversos intercambiadores que a modo de serpentines (26), señalados en la figura 6, intercambian calor con cada una de las demandas, formando circuitos independientes, para mayor seguridad.

En ciertas latitudes será conveniente la instalación, dentro del conjunto del equipo, de una bomba de calor agua-aire, cediendo calor a través del condensador al acumulador en verano, a la vez que proporciona aire frío al circuito de distribución de aire donde se ubicará un segundo radiador como evaporador. De este modo tendremos doble aprovechamiento para obtener agua caliente sanitaria y aire frío con la misma energía de accionamiento del compresor que en muchos casos será de origen fotovoltaico por coincidir las épocas de mayor demanda de aire fresco con las de mayor irradiación solar. En latitudes con baja irradiación se podrá incluir, dentro del propio equipo, calderas u otros procedimientos que complementen las necesidades de calor.

El motor (19) y ventilador (18) están dimensionados para que, en caso de emergencia ante incendios, sean capaces de provocar un gran flujo de aire que, a modo de tiro invertido, provoque una corriente capaz de desalojar los gases y humos hacia el exterior del edificio con sólo abrir puertas y ventanas del piso incendiado. De esta forma se conseguirá mantener el espacio de escaleras libre de humos y los habitantes del edificio podrán desalojarlo sin problemas. El proyectista del edificio deberá prever esta situación concibiendo el edificio como un todo casi estanco con puertas principales de entradas dobles y giratorias. Las ventanas se proyectarán con abertura hacia el exterior. Este sistema podrá automatizarse tanto para activar alarmas como para provocar la apertura de puertas y ventanas a la vez que el ventilador aumenta su velocidad.

Finalmente, tal como se puede apreciar en le ejemplo representado en la figura 7, cuando se trate de construir edificios singulares a partir del diseño del seguidor solar (1) sobre una cúpula (27) podrá interesar que, debido a sus grandes dimensiones, los servo cilindros (13) y ventilador (18), se apoyen directamente sobre una columna (29), liberando de cargas la envolvente del edificio. La silueta del edificio quedará, en todo caso, inscrita en la envolvente que describe la parrilla.

Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de ponerla en práctica, no se considera necesario hacer más amplia su explicación para que cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su especialidad, podrá ser llevada a cabo en otras formas de realización que difieran en detalle de la indicada a título de ejemplo y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se recaba, siempre que no se altere, cambie o modifique su principio fundamental.

Claims (5)

1. Seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios, especialmente al tipo de edificios proyectados como un recinto presurizable en el que las puertas de la calle sean dobles con apertura alternativa hacia el exterior en paralelo con puertas giratorias estancas; en que las ventanas, siguiendo este criterio, deberían también abrirse hacia el exterior, las habitaciones, que componen los pisos, deberán estar comunicadas al pasillo central con aberturas filtrantes y las habitaciones exteriores deberían tener aberturas protegidas con filtro que garanticen el flujo de renovación y permitan la evacuación de monóxidos y otros gases nocivos hacia el exterior, caracterizado por el hecho de comprender una parrilla portapaneles instalada sobre una cúpula, en cuyo interior se ubica un acumulador de calor a modo de columna, el cual, adosado a su fondo, incorpora un moto ventilador y radiador capaz de impulsar aire tratado para satisfacer las necesidades de renovación, al instalarse sobre el hueco de escaleras que, sirviendo de conducto de transporte, comunique con cada apartamento a través de las aberturas previstas a tal fin, sirviendo además de sistema de protección contra incendios al provocar flujos radiales centrífugos, al aumentar su velocidad y abrir puertas y ventanas del piso incendiado, provocando la evacuación de los gases y humos nocivos hacia el exterior, permitiendo que los habitantes salgan del edificio por las escaleras.

2. Seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios, según la reivindicación 1, caracterizado por obtener el aprovechamiento del calor cedido por el condensador de la bomba de calor acumulándolo en el depósito para cubrir las necesidades de agua caliente sanitaria sin aumentar el consumo demandado por las necesidades de refrigeración, permitiendo a la vez una mayor producción fotovoltaica en época de alta irradiación solar.

3. Seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que la parrilla está formada por filas de paneles dispuestos a modo de pirámide escalonada, que montan paneles térmicos y fotovoltaicos yuxtapuestos que pueden girar enfocándose los que convenga, a la vez que se sombrean los otros; y porque dicha disposición de la parrilla en forma de pirámide escalonada permite ubicar su centro de basculamiento próximo al centro de gravedad.

4. Seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios, según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que la parrilla consigue su apuntamiento solar por basculación sobre los dos ejes de una cruceta sita entre dos horquillas, una fija sobre la columna y otra basculante en torno a la propia cruceta que soporta la parrilla; y porque su accionamiento se consigue por cuatro servo cilindros, dos por eje, permitiendo conexionar el circuito primario que alimenta el fluido de intercambio a los paneles térmicos, mediante tuberías flexibles y por tanto sin necesidad de utilizar uniones giratorias.

5. Seguidor solar de paneles térmicos y fotovoltaicos con sistema impulsor de aire aplicable a edificios, según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que, opcionalmente, integra en el propio equipo, una planta de tratamiento del agua de red y bomba de calor para mejorar las prestaciones en materia de salubridad y calidad energética del edificio.