ES2310124B1 - Elemento energetico estructural. - Google Patents
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Abstract
Elemento energético estructural.
Un elemento energético estructural para ser
fijado en una ubicación de una construcción y constituir un
componente seleccionado entre un paramento de construcción, un
elemento decorativo y un mobiliario. El elemento energético
estructural tiene: un primer componente soporte (1) a partir de un
polímero expandido para definir una geometría tridimensional del
elemento energético estructural; un segundo componente energético
(2) embebido directamente en el componente soporte (1) para realizar
una función energética como almacenamiento, transformación y
generación entre otras; una superficie de anclaje (30) que tiene una
serie de anclajes para fijar un componente energético (2) de
superficie; una superficie de apoyo (11) para fijar el elemento
energético estructural a la ubicación en la construcción. El
componente energético (2) de superficie es embebido de forma
individual en los anclajes de la superficie de anclaje (30) del
componente soporte (1). El elemento energético estructural integra:
una función arquitectónica como cerramiento, revestimiento,
sombreamiento u otras y una función energética.
Description
Elemento energético estructural.
La presente invención se refiere a un elemento
energético estructural para integrar en una construcción, en un
elemento decorativo o en un mobiliario, un elemento que cumple
simultáneamente con una función arquitectónica y con una función
energética.
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Las aplicaciones de las energías renovables se
proyectan más allá de las tradicionales instalaciones como
"artefactos", tanto en la arquitectura como en la ciudad.
Desde hace unos años, se busca la máxima integración de los
elementos energéticos.
En general, los sistemas de captación de
instalaciones solares, están compuestos por paneles o colectores
que agrupan a un conjunto de captadores.
A pesar de que se han integrado en distinto
grado las instalaciones solares, especialmente las fotovoltaicas
mediante sistemas como vidrio-vidrio o tejas
solares, sigue habiendo una falta de concordancia de las mismas con
el medio que los rodea, especialmente por los soportes u otros
elementos de las mismas que provocan importantes impactos
visuales.
Se indican a continuación sistemas de
integración de instalaciones solares en viviendas.
Los principales paramentos constructivos donde
normalmente se integran los sistemas de captación de instalaciones
fotovoltaicas son las cubiertas (inclinadas o planas) y las
fachadas.
\vskip1.000000\baselineskip
Cuando la cubierta dispone de una inclinación
adecuada para la integración de la instalación solar a integrar
(solar térmica, fotovoltaica, termodinámica) se usa la
superposición sobre estructura auxiliar con la misma inclinación que
el soporte.
Las principales desventajas son:
- -
- Al tratarse de una instalación superpuesta se aprecia una diferencia de altura con respecto a la cubierta, generando una sensación de elemento agregado (saliente).
- -
- En estas instalaciones los captadores están soportados sobre estructuras auxiliares (generalmente metálicas) que rompen con la estética de la cubierta, especialmente con las cubiertas de tejas de cerámica.
- -
- No se consigue una doble funcionalidad (energética y arquitectónica)
\vskip1.000000\baselineskip
En esta técnica se sustituye parte de la
superficie de la cubierta o incluso la totalidad de la misma por
paneles solares.
Las principales desventajas desde el punto de
vista de integración son:
- -
- Se presentan numerosos problemas e inconvenientes de integración en las zonas exteriores o periféricas de las cubiertas, fundamentalmente por cuestiones de medida y forma de los paneles. Al existir dificultad para su incorporación en toda la cubierta, la integración de paneles se realiza exclusivamente de forma parcial, provocando un efecto estético desagradable (efecto parche).
- -
- Problemas de estanqueidad para conexión de paneles. Así según los resultados obtenidos en diferentes proyectos de investigación, donde se analizaron los diferentes modelos comerciales existentes en el mercado, se observó que la conexión, tanto en serie como en paralelo o serie-paralelo, entre los captadores no estaba resuelta. Esto era debido a que los mismos imponían una cierta distancia entre las carcasas para la adecuada conexión y ello obligaba a introducir elementos de sellado que no resolvían con la suficiente garantía la estanqueidad del conjunto.
\vskip1.000000\baselineskip
Se puede distinguir fundamentalmente dos tipos
de tejas solares:
- -
- Tejas que utilizan materiales convencionales de arcilla, cerámicos y otros. Aunque en este caso la integración es buena, presentan como inconvenientes principales:
- -
- El elevado precio debido a altos costes de fabricación
- -
- Excesivo cuidado en el manejo y colocación en cubierta
- -
- Posibles discrepancias de color entre el material cerámico y el captador solar.
- -
- Tejas que no usan materiales convencionales cerámicos. En este caso el captador plano actúa como teja. Al estar estandarizadas las dimensiones de dichos captadores se presentan dificultades de integración en zonas periféricas, creando impactos estéticos indeseables y sólo sirven para crear cubiertas lisas, imposibilitando la utilización de tejas curvas (limitación estética).
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En este caso los captadores van montados sobre
estructura auxiliar. Para esta técnica, siempre que pueda existir
un perfil o cualquier otro elemento que reduzca su impacto visual,
se prefiere la colocación sobre una estructura con distinta
inclinación que la cubierta para aprovechar la mejor orientación e
inclinación.
El campo de aplicación es pequeño pues solo es
aplicable a viviendas que tengan cubierta plana.
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La sustitución arquitectónica de la cubierta se
puede hacer mediante cristales. En función de la transparencia de
las células podremos tener cristales totalmente transparentes o
bien cristales semitransparentes, con la función de dejar pasar la
luz tamizada por entre las células solares y permitiendo la
iluminación natural en forma de lucernario o cubiertas translúcidas
con un alto grado de integración y relevante valor arquitectónico y
estético, además de un costo relativamente menor por sustituir parte
de los materiales de cubierta y por concepto de construcción.
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Se trata de módulos sobrepuestos al material de
fachada.
3.a.1) Sobre estructura auxiliar con
distinta inclinación que el soporte. Esta normalmente se realiza a
través de elementos de fachada. Entre ellos podemos destacar las
claraboyas.
Las claraboyas son un lugar ideal del edificio
para integrar los sistemas fotovoltaicos, dada la gran superficie
que suele haber disponible, libre de obstáculos que puedan
proyectar sombras sobre los paneles. Los sistemas fotovoltaicos que
preferentemente se emplean en este tipo de aplicaciones son los
semitransparentes, ya que estos, aparte de proporcionar
electricidad y protección contra los agentes externos, deberán de
permitir el paso de la luz al edificio.
En las claraboyas, a las múltiples posibilidades
de diseño propiamente estético de la estructura, se le añade la de
las luces y sombras que se proyectan en el interior del edificio,
lo cual resulta especialmente estimulante desde el punto de vista
arquitectónico.
Los toldos de ventanas y patios construidos a
base a materiales fotovoltaicos ofrecen soluciones muy creativas y
a su vez, son una perfecta vía para realzar los diseños de la
fachada.
Los principales inconvenientes son el aspecto
antiestético y la orientación de los paneles con un ángulo de
inclinación óptimo, que produce un periodo de retorno mayor.
3.a.2) Sobre estructura con la misma
inclinación. Se acoplan directamente mediante sistemas de
sujeción tradicionales y no suele ser necesario proporcionar al
panel de protección atmosférica. Esta solución es la más usada, por
ser la más sencilla a la hora de ejecutar la obra, aunque no es,
evidentemente, la más satisfactoria pues no se consigue una doble
funcionalidad (energética y arquitectónica).
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Esta forma de colocación supone la sustitución
de una parte de la superficie de la fachada o incluso la totalidad
de la misma. Consiste en configurar la fachada del edificio
empleando para ello los módulos o paneles como material de
construcción.
Los paneles pasan a formar parte integral de la
estructura del edificio y por tanto, a proporcionar las
características resistentes necesarias y protección frente a los
agentes externos.
Las desventajas de este tipo de integración
son:
- -
- En la mayoría de los casos no existe una ventilación adecuada a los módulos para disipar el calor y mejorar, de esta forma, la eficacia de la instalación.
- -
- El rendimiento en posición vertical es menor dada la incidencia solar en la fachada de acuerdo a su posición paralela al zenit; además, la orientación de los módulos no es óptima en cuestión de rendimiento energético, a diferencia de la integración sobre cubierta del edificio.
- -
- Este supuesto es el que menos posibilidades brinda para la integración de los captadores. Evidentemente sólo son aprovechables fachadas orientadas al sur o desviadas de esta orientación entre 20-22º máximo, hacia el este u oeste.
- -
- Además suele precisar de paños ciegos de cierta entidad, al estar los captadores inclinados 90º respecto a la horizontal.
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Se trata de integración arquitectónica mediante
cristales solares (individuales o como muro cortina), en fachadas
verticales. Los cristales a su vez pueden ser transparentes o
semitransparentes en función del tipo de célula colocada.
Las principales desventajas son:
- -
- Debido a su carácter novedoso se están utilizando exclusivamente en viviendas o edificios modernos como edificios de oficinas nuevas
- -
- Los vidrios pueden presentar efecto espejo
- -
- Además los vidrios de fachada son responsables por más de la cuarta parte del consumo de energía necesaria para el aire acondicionado y aumentan de forma considerable los costes de operación de los sistemas de aire acondicionado y calefacción durante toda la vida útil de la vivienda.
- -
- Aunque existe la posibilidad de viviendas con dobles "muros" de vidrio, que se parecen mucho entre sí y que sobre los cuales no hay datos ciertos de comportamiento térmico conjunto, éstos presentan problemas de limpieza entre los dos muros: el muro cortina y el muro persiana.
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Un aspecto de la invención se refiere a un
elemento energético estructural configurado para ser fijado en todo
tipo de ubicaciones especialmente constructivas y constituir un
componente seleccionado entre un paramento de construcción, un
elemento decorativo y un mobiliario caracterizado porque
comprende:
- un primer componente soporte a partir de un polímero expandido para definir una geometría tridimensional del elemento energético estructural;
- al menos un segundo componente energético embebido directamente en el componente soporte para realizar una función energética seleccionada entre almacenamiento, transformación, generación y combinaciones de las mismas;
- una superficie de anclaje que comprende una pluralidad de anclajes configurados para fijar un componente energético de superficie;
- una superficie de apoyo configurada para fijar el elemento energético estructural a la ubicación en la construcción;
- donde el componente energético de superficie es embebido de forma individual en los anclajes de la superficie de anclaje del componente soporte;
- para obtener un elemento energético estructural que integra:
- una función arquitectónica seleccionada entre cerramiento, revestimiento, sombreamiento y combinaciones de las mismas y
- una función energética.
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Los principales componentes energéticos de
superficie son los captadores. En la actualidad estos captadores se
presentan en forma de paneles o colectores que incorporan en su
interior los tubos, células u otros captadores individuales.
Sin embargo con estos nuevos elementos
estructurales que presentan unos anclajes o hendiduras a medida se
pueden colocar tubos o células de forma individual y de acuerdo con
un criterio previamente seleccionado.
Estos nuevos elementos permiten una integración
individualizada de los componentes del sistema de captación
(elemento energético de superficie). Esta integración
individualizada se puede conseguir gracias a que la superficie del
elemento presenta diferentes anclajes u orificios que posibilitan
la colocación como elementos individuales.
Dichos anclajes pueden variar en forma, tamaño,
en función del tipo de componente de captación que se pretenda
integrar como células, tubos absorbedores u otro tipo.
La integración individualizada consiste, por
tanto, en una incorporación de los sistemas de captación mediante
sus elementos individuales (células o revestimientos fotovoltaicos,
termofotovoltaicos, seebeck, tubos o conductos absorbedores, de
fluidos de refrigeración.
En la invención, los componentes individuales se
incorporan directamente en los paramentos de construcción que están
constituidos por el elemento energético estructural o unión de
varios elementos estructurales. Se trata de un nuevo concepto de
integración que rompe con el concepto actual de incorporación de
módulos, paneles, colectores y otros equipos auxiliares. Mediante
la presente invención se consigue:
- -
- Aumentar las posibilidades de diseño arquitectónico constructivo o decorativo.
- -
- Evitar los problemas e inconvenientes estéticos de los paneles o módulos
- \medcirc
- Problemas de Integración en zonas periféricas.
- \medcirc
- Efecto parcheado en tejados.
- \medcirc
- Falta de impermeabilización entre paneles.
- -
- Facilita los posibles lugares de integración, especialmente en zonas difíciles o paramentos de cubiertas como cumbreras, eslingas y bordes del canalón.
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Los elementos estructurales, bien por sí solos o
mediante la unión de varios elementos, permiten constituir
paramentos de construcción convencionales como fachadas, cubiertas
y otros, un elemento decorativo o un elemento de mobiliario, además
de la función añadida de incorporar elementos energéticos.
En paramentos de construcción pueden sustituir a
cerramientos, revestimientos y sistemas de aislamiento, cumpliendo
perfectamente con la doble función energética y arquitectónica.
Los elementos energéticos pueden estar
vinculados a cualquier tipo de energía o radiación como la energía
solar, solar térmica, fotovoltaica, termodinámica, eólica,
geotérmica, biomasa y otras.
El polímero puede ser conformado por corte.
Partiendo de polímeros expandidos, y mediante procesos sencillos de
corte se pueden elaborar, sin necesidad de producciones en serie,
elementos estructurales de cualquier geometría tridimensional que
se requiera y que además se adaptan a las particularidades de los
elementos donde van superpuestos o integrados (cubiertas, tejados,
paredes y otras ubicaciones) sin presentar problemas de integración
y respetando el entorno arquitectónico y ambiental. Incluso
pudiendo sustituir totalmente a dichos paramentos.
Estos elementos estructurales posibilitan
conformaciones que satisfacen cualquier petición individual deseada
o necesidad de diseño.
Resuelven también los problemas de los módulos
obtenidos con otros materiales o polímeros no expandidos, ya que
estos nuevos elementos de polímeros expandidos permiten conformar
la geometría tridimensional de cada elemento energético estructural
de forma individual: al ser polímeros expandidos, permiten ser
cortados fácilmente para adaptarse a las peculiaridades específicas
de cada vivienda, elemento o paramento. En cambio, el proceso
habitual de fabricación por moldeo, implica unos elevados costes
por la fabricación del molde donde posteriormente se fabricarán los
elementos; es este elevado coste de los moldes el que obliga a
fabricar largas series de elementos que, necesariamente han de ser
iguales entre sí puesto que han sido fabricados en un mismo
molde.
El elemento energético estructural puede además
comprender un tercer componente resistente embebido directamente en
el componente soporte para aumentar las propiedades mecánicas del
elemento energético estructural.
El segundo componente energético puede estar
situado en una posición seleccionada entre: visible, en una cara
vista del elemento energético estructural para constituir un
componente energético de superficie; y oculta, en una cara no
visible del elemento energético estructural para constituir un
componente energético oculto.
El polímero puede estar seleccionado entre un
polímero natural, un polímero artificial y un polímero
sintético.
Si es un polímero sintético, este puede estar
seleccionado entre:
polimerizados sintéticos;
policondensados sintéticos;
poliaductos sintéticos.
\vskip1.000000\baselineskip
El polímero también puede estar seleccionado
entre poliestireno y sus copolímeros.
El material preferente para uso de estos
elementos es poliestireno expandido (EPS), y en especial su
variedad de EPS difícilmente inflamable. Este material presenta las
siguientes propiedades:
- -
- Baja densidad, que permite
- +
- Fácil manipulación y transporte.
- +
- Reducción de costos de transporte y mano de obra.
- -
- Buen aislamiento acústico, térmico y eléctrico, que permite la creación de elementos estructurales para integración arquitectónica (cerramiento, revestimiento y otras) con importante ahorro de energía y/o confort.
\vskip1.000000\baselineskip
El polímero del elemento energético estructural
también puede comprender un retardante de llama en un acabado
superficial del elemento energético estructural.
El elemento energético estructural puede además
comprender:
- una superficie de unión configurada para fijar un primer elemento energético estructural con un segundo elemento energético estructural.
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Los elementos individuales unitarios o
compuestos permiten ser unidos por diferentes medios de unión.
Entre los diferentes elementos y medios de unión:
- -
- Elementos de fijación no permanentes como tornillos pasantes, bridas metálicas o combinación de anclajes.
- -
- Encajes mediante conectores macho-hembra.
- -
- Pestañas con ranuras.
\vskip1.000000\baselineskip
Estos elementos son particularmente elaborados
para permitir uniones entre los mismos con las que se puede obtener
un conjunto de las mismas dimensiones, geometría y características
que el paramento a sustituir, por ejemplo una fachada o una
cubierta de tejas, produciendo una verdadera y completa integración
arquitectónica y estética del primer componente soporte y del
segundo componente energético.
A su vez, dicho conjunto permite separar los
elementos y/o piezas de los mismos para así facilitar las labores
de reparación, mantenimiento y montaje entre otras.
El elemento energético estructural puede además
comprender:
- una cavidad interior configurada para fijar un componente energético interior accesible.
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En las cavidades interiores del elemento
energético estructural se define un espacio interior que sirve para
albergar u ocultar accesorios, elementos auxiliares de
instalaciones solares-energéticas como inversores,
reguladores, acumuladores, cajas de conexiones, cableados,
conducciones, y otros elementos auxiliares para:
- -
- Proteger de las agresiones externas como la lluvia, humedad, viento y otros fenómenos meteorológicos a:
- +
- Las conexiones eléctricas de instalaciones fotovoltaicas, termofotovoltaica, Seebeck y otras
- +
- Las uniones de los tubos de absorción y refrigeración con los conductos distribuidores de ida y retorno en instalaciones (solar térmica, termodinámica, frigorífica y otras
- -
- Mejorar aspectos relacionados con la ventilación, refrigeración para evitar algunos posibles problemas como pérdida de eficacia de los sistemas solares y otras o aprovechamiento de los calores residuales de los elementos energéticos.
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Asimismo, los elementos, o su conjunto, permiten
una integración separada de diferentes componentes energéticos de
una misma instalación (por ejemplo colector y depósito en
instalaciones solares térmicas) o de instalaciones híbridas (por
ejemplo colector solar y panel termodinámico) y además pueden
permitir la ocultación de componentes energéticos interiores, con
posibilidad de acceso a los mismos.
Integración separada de los componentes
energéticos, significa que con los elementos estructurales es
posible incorporar separadamente distintos componentes (visibles o
interiores) de una instalación energética compacta.
Hasta la fecha las instalaciones de energía
solar térmica o de otro tipo, se han colocado fundamentalmente en
las cubiertas mediante equipos compactos que incluyen el captador,
que puede ser plano, y el acumulador. El hecho de colocar un
acumulador en cubierta provoca importantes impactos visuales y
estéticos en las viviendas. Sin embargo, con la presente invención
se crean elementos o conjuntos de los mismos que permiten ocultar
el acumulador y además permitir un fácil acceso al mismo. Lo mismo
sucede con otro tipo de instalaciones energéticas como las
termofotovoltaicas, termodinámicas y otras.
Además estos elementos, o un conjunto de
elementos, posibilitan integraciones simultáneas de componentes
energéticos de instalaciones híbridas.
Un tipo de elemento energético estructural puede
ser un elemento unitario que comprende:
una porción base que comprende la superficie de
apoyo;
una porción cima que comprende la superficie de
anclaje.
\vskip1.000000\baselineskip
Otro tipo de elemento energético estructural
puede ser un elemento compuesto que comprende:
una pieza base que comprende superficies de
apoyo;
una pieza cima que comprende superficies de
anclaje.
\vskip1.000000\baselineskip
Es decir, que los elementos estructurales pueden
estar compuestos por una o varias piezas, que facilitan el
mantenimiento, reparación o sustitución de los elementos
energéticos de los elementos estructurales.
Elemento unitario: Formado por una sola
pieza de material polimérico.
Elemento compuesto: Formado por varias
piezas de material polimérico:
- -
- Una pieza base o base del elemento, para anclar el elemento energético estructural mediante la superficie de apoyo.
- -
- Una pieza cima o cima del elemento para incluir los componentes energéticos de la instalación en la superficie de anclaje de captadores o en su interior.
\vskip1.000000\baselineskip
Con los elementos compuestos se permite el
montaje inicial de la pieza base o base del elemento y la
colocación posterior de la pieza cima o cima del elemento para
evitar cualquier daño en los captadores provocado por tareas
próximas durante la construcción de la vivienda. De esta manera, la
pieza cima o cima del elemento se puede colocar una vez terminadas
todas las tareas.
\newpage
Los elementos compuestos facilitan además el
mantenimiento, reparación o reemplazo de los sistemas energéticos,
pues los elementos compuestos posibilitan que se levante
exclusivamente la pieza cima o cima del elemento.
Por otro lado, los elementos poliméricos de
material expandido permiten fáciles y económicos tratamientos, con
elementos reforzantes o con otros polímeros de la misma naturaleza,
para modificar u obtener propiedades especiales o mejoradas.
Entre ellos:
- -
- Incorporación de elementos resistentes o reforzantes (fibra de vidrio, fibras de plástico, textiles, telas metálicas o cementos especiales) mediante materiales de unión adecuados (resinas, pegamentos, yesos, cementos). La incorporación de estos elementos puede hacerse en las zonas exteriores y/o interiores de los elementos, o en determinadas piezas (caso de elementos compuestos). Ello dependerá de las características que sean demandadas para cada zona o pieza del elemento. Generalmente, para la parte del elemento que contiene a la superficie de unión se le conferirá unas buenas propiedades de resistencia e impermeabilización.
- -
- Endurecimiento mediante la adición de un material de la misma naturaleza del elemento u otro afín. En este tratamiento se prepara mediante disolución en disolvente adecuado una masa más o menos fluida que se hace solidaria íntegramente de la superficie del elemento, aportando la dureza correspondiente.
\vskip1.000000\baselineskip
Con estos tratamientos se consigue que dichos
elementos o sus piezas cumplan con las características exigidas en
la normativa que les sea de aplicación (por ejemplo Código Técnico
de Edificación CTE, Normas Técnicas de Edificación NTE).
Igualmente, los elementos estructurales
poliméricos, a diferencia de los módulos planos con soportes
metálicos, permiten cualquier acabado, bien con aspecto tradicional
o moderno, no alcanzable con los sistemas conocidos. Estos acabados
se darán preferentemente en las superficies del elemento más
visibles como la superficie de anclaje.
A estos nuevos elementos se les puede dar
diferentes acabados para mejorar su apariencia, textura y color
consiguiendo acabados finales estéticos y armónicos con el entorno
donde van ubicados.
La integración de los componentes de los
sistemas de captación conocidos en el estado de la técnica
(elementos energéticos visibles) se ha realizado fundamentalmente
mediante paneles con soportes, fundamentalmente metálicos, no
presentando mucha concordancia o armonía con el resto de elementos
estructurales circundantes o entorno.
Entre los numerosos acabados que permiten los
elementos de la invención pueden señalarse:
- -
- Acabados con revestimientos tradicionales. Se les puede dar cualquier acabado tradicional bien directamente o a través de imprimaciones para fondo de preparación de su superficie.
- -
- Acabados modernos que modifican su textura o apariencia. Produciendo efectos vistosos y variados como veteados de madera, envejecimientos de material.
- -
- Acabados que imitan a materiales convencionales como madera, metal, cerámica. Con estos elementos se pueden conseguir acabados que imitan a tejas de hormigón, cerámica, pizarra o cualquier tipo de fachada.
- -
- Acabados estéticos armónicos con su entorno o elementos adyacentes. Algunos ejemplos de acabados pueden ser:
- -
- Chapados de madera, piedra natural.
- -
- Enfoscados con mortero de cemento, cal, mixtos.
- -
- Guarnecidos y enlucidos con pasta de yeso.
- -
- Revocos con Resinas, morteros de cemento, cal.
- -
- Pinturas: Pintura a la cal, al silicato, al cemento, plástica, al óleo, al esmalte, martelé.
- -
- Esmaltes: alquídicos, de poliuretano, epoxidicos, ignífugos.
- -
- Barnices: ignífugos, intumescentes.
- -
- Lacas: de bases poliuretano, nitrocelulósicas.
- -
- Imprimaciones: anticorrosivas, ignífugas, impermeabilizantes, antioxidantes u otros aditivos.
- -
- Acabados novedosos estéticos o que imitan a elementos convencionales de materiales como madera, cerámica, porcelana.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención permite incorporar
cualquier elemento energético vinculado a cualquier tipo de energía
o radiación (solar térmica, fotovoltaica, termofotovoltaica,
termoeléctrica, termodinámica, eólica, geotérmica, biomasa,
radiaciones infrarroja, ultravioleta.
Los principales elementos energéticos a integrar
pueden estar relacionados con, entre otros, sistemas de
iluminación, climatización, producción de frío o calor, producción
de energía, cogeneración, telecomunicaciones, control y
supervisión.
El elemento energético estructural permite la
integración individualizada de un componente energético de
cualquiera de los elementos energéticos visibles de una instalación
que puede ser:
- -
- Instalación fotovoltaica o termofotovoltaica
- -
- Instalación de producción de electricidad (efecto Seebeck) o calor (efecto Peltier)
- -
- Instalación de iluminación con luz natural
- -
- Instalación solar térmica
- -
- Instalación eólica
- -
- Biomasa eléctrica o térmica
- -
- Residuos (Residuos Sólidos Urbanos RSU +Biogas)
- -
- Instalación termodinámica (bombas de calor, refrigeración)
- -
- Instalaciones híbridas o cualquier instalación que pueda utilizar energías renovables para su funcionamiento.
\vskip1.000000\baselineskip
Las posibilidades de diseño y acabado estos
elementos estructurales que tienen un primer componente polimérico,
permiten que puedan ser colocados también en espacios interiores o
cerrados, e incluso en usos exentos de edificaciones (por ejemplo
como mobiliario externo o decoración).
Los elementos estructurales interiores se
utilizan fundamentalmente para incorporar como elementos
energéticos, sistemas que posibiliten la captación de radiación o
energía del interior (sistemas termodinámicos, radiaciones no
solares), o elementos secundarios o auxiliares de diversas
instalaciones.
Los elementos estructurales pueden ser empleados
fuera de edificaciones como mobiliario externo o decoración,
especialmente interesante cuando se requiere mayor superficie de
captación o no es posible la ubicación de los elementos
estructurales en parte alguna de la edificación.
Los elementos estructurales también pueden
servir para la ocultación parcial o total de los elementos
energéticos interiores como acumuladores y además permitir un fácil
acceso a los mismos.
Asimismo, los elementos estructurales, o un
conjunto de ellos, permiten sustituir parcial o totalmente
paramentos constructivos convencionales (fachadas, cubiertas),
elementos decorativos o mobiliario. Igualmente, los elementos, o un
conjunto de ellos, pueden sustituir a cerramientos, revestimientos y
sistemas de aislamiento cumpliendo perfectamente con la doble
función energética y arquitectónica.
A diferencia de las instalaciones con paneles o
módulos, una instalación con los elementos de la invención no
requiere un doble gasto en paneles solares y en materiales
convencionales de aislamiento y/o revestimiento, con el consecuente
abaratamiento.
En otras palabras, mediante la unión de estos
elementos se consigue formar un conjunto que presenta una
integración arquitectónica y armónica que puede sustituir a
paramentos tradicionales como fachadas y cubiertas. A su vez, dicho
conjunto permite separar los elementos para así facilitar las
labores de reparación, mantenimiento y montaje entre otras.
A continuación se indican algunas
características de los elementos estructurales de la invención:
- -
- Son fácilmente movibles al ser muy ligeros, ya que comprenden un primer componente de polímeros expandidos, que tienen un elevado contenido de aire/gas.
- Así, estos elementos estructurales pueden ser transportados con facilidad para situaciones en las que se prevea generación de obstáculos después de su instalación como puede ser el crecimiento de árboles o la edificación de nuevas construcciones, o para cuando se desee un traslado rápido de la instalación.
- -
- Las posibilidades de montaje son múltiples y personalizadas a medida, en concordancia con la aplicación requerida por el usuario, así como con las características demandadas por las instalaciones energéticas a integrar en los elementos estructurales. Esta facilidad en la conformación del elemento energético estructural también se debe a que el primer componente del elemento es de polímeros expandidos, que puede conformarse mediante procesos de fabricación como el termoconformado.
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Los elementos estructurales pueden clasificarse
en función del número de piezas que los forman en:
Elemento unitario: Formado por una sola
pieza de material polimérico, configurada para ser sujeta a la
cubierta, cerramiento o cualquier estructura del inmueble por la
superficie de apoyo a través de medios de fijación que
recomendablemente soporten vientos de hasta 120 km/h. Dichos medios
de fijación pueden ser un tornillo pasante, una brida metálica o
toda combinación de anclajes no permanentes que faciliten el
proceso de conexionado y mantenimiento de la instalación integrada,
a la vez que aseguran una adecuada sujeción.
Opcionalmente se pueden interconectar los
elementos unitarios entre sí para reafirmar la integración y
seguridad del conjunto de la manera descrita bajo el apartado
Elemento Compuesto.
En caso de quedar a la vista algún tipo de
orificio para permitir el acceso a los medios de montaje y
desmontaje, o unión entre elementos, se mimetiza con el resto del
elemento mediante un embellecedor, como por ejemplo un tapón roscado
o una junta de unión.
Elemento compuesto: Formado por varias
piezas de material polimérico. Comprende una pieza (elemento base)
anclada a la estructura del inmueble por la superficie de apoyo, de
manera similar al elemento unitario descrito con anterioridad, junto
a otra u otras piezas (elementos cima), que incluyen los
componentes de la instalación en la superficie de anclaje de
captadores o en su interior.
Entre el elemento base y el elemento, o
elementos cima se habilita un espacio interior para albergar un
conexionado o elementos constitutivos de la instalación que,
preferiblemente, han de estar ocultos.
Independientemente de la unión entre elementos
base, considerada como elementos unitarios a efectos de anclaje, se
realiza un ensamblaje entre elementos cima de forma que permanezca
totalmente camuflado con el resto del elemento.
Las posibilidades de esta unión pueden
determinarse en función de las necesidades y características de la
integración; como ejemplo pueden ser considerados casos como
tornillos pasantes entre elementos cima que se introducen en el
elemento base, elementos cima encajados entre sí como piezas de
puzzle o mediante carril DIN.
La unión entre elementos base y elementos cima
se puede llevar a cabo simultáneamente con el ensamblaje de
elementos cima entre sí, siempre después del conexionado de la
instalación correspondiente a dichos elementos.
Los medios de anclaje entre el elemento cima y
el elemento base puede realizarse preferentemente con un elemento
pasante de sujeción, permitiéndose según la aplicación, encajes
mediante conectores macho-hembra o pestañas con
ranuras entre otros. Siempre está permitido el acceso exterior para
desmontaje a través de un dispositivo u orificio creado para tal
efecto y debidamente camuflado en el elemento, facilitando así las
tareas de mantenimiento y posible cambio o ampliación de la
instalación integrada.
Opcionalmente, se contempla la posibilidad de
anclar tanto el elemento base como el elemento cima al elemento
energético estructural mediante un único elemento de sujeción,
mediante pasadores de distintas características acordes al material
de soporte.
Estos métodos de anclaje y propiedades del
material de los elementos derivan en una serie de ventajas
como:
- -
- Cómoda manipulación y transporte, debido a la baja densidad de los elementos, aunque lleven componentes preinstalados.
- -
- Facilidad en el montaje, incluyendo desplazamientos de cualquier índole, debido al poco peso de los elementos; especialmente significativo cuando se compara con otros sistemas tradicionales como paneles con soportes metálicos.
- -
- Proceso rápido de montaje, reduciendo tiempos muertos y simplificando en gran medida las instalaciones.
\newpage
- -
- Reducida peligrosidad en ejecución de obra, a diferencia de otros sistemas, como resultado de la cómoda manipulación y rapidez de montaje, que minimiza también el intervalo temporal del instalador sometido a riesgo (como exposición a alturas, por ejemplo).
- -
- Elevada resistencia a la compresión, por el tratamiento posterior al conformado y previo a la instalación.
- -
- Permite dilataciones propias del material.
- -
- Impermeabilización, evitando la creación de problemas de sellado y efecto teja, garantizando así su durabilidad.
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La superficie de anclaje del elemento presenta
multitud de variables. Algunas de ellas:
- -
- Respecto a los anclajes: se puede variar el número, tamaño, forma u orientación espacial de los anclajes individuales donde van incorporados los captadores (células o tubos). Se puede variar la orientación y altura de dichos anclajes individuales para conseguir efectos tridimensionales y de acuerdo con un aspecto exterior deseado.
- -
- En relación a la superficie interanclaje, se puede jugar con la forma, tipo, acabado y profundidad de la superficie o elementos entre anclajes y/o captadores. El acabado permite colocar otros elementos decorativos o estéticos como molduras.
- -
- Con respecto a los captadores. Se pueden utilizar y combinar diferentes tipos de captadores, bien de una misma instalación o de diferentes instalaciones (híbridas). Así para una instalación fotovoltaica, se pueden combinar (vidrios, células de película finas, recubrimientos fotovoltaicos) y para una instalación híbrida (células y tubos).
- -
- También es posible variar y combinar las formas, tamaños, colores, orientación, dimensional de los captadores solares para lograr una mejor integración de los elementos.
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La superficie libre del elemento presenta una
amplia variedad de alternativas de diseño. Se puede jugar con la
forma, textura (rugosa o lisa) y acabado final (revestimiento
tradicional o moderno).
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
La Figura 1A es una vista en perspectiva de un
elemento energético estructural con función de cumbrera donde se
muestran los diferentes componentes y superficies del mismo.
La Figura 1B es una vista explosionada de un
elemento energético estructural con función de cumbrera donde se
muestran los diferentes componentes y superficies del mismo.
La Figura 2A es una vista en perspectiva de un
elemento energético estructural con función de perfil de tejas
donde se muestran los diferentes componentes y superficies del
mismo.
La Figura 2B es una vista explosionada de un
perfil de teja ondulada donde se detallan los diferentes
componentes y las superficies principales del mismo.
Una realización de la invención se refiere a un
elemento energético estructural configurado para ser fijado en una
ubicación de una construcción y constituir un un paramento de una
construcción. El elemento energético comprende:
un primer componente soporte (1) a partir de un
polímero expandido para definir una geometría tridimensional del
elemento energético estructural;
al menos un segundo componente energético (2)
embebido directamente en el componente soporte (1) para realizar
una función energética seleccionada entre almacenamiento,
transformación, generación y combinaciones de las mismas;
una superficie de anclaje (30) que comprende una
pluralidad de anclajes configurados para fijar un componente
energético (2) de superficie;
una superficie de apoyo (11) configurada para
fijar el elemento energético estructural a la ubicación en la
construcción;
donde el componente energético (2) de superficie
es embebido de forma individual en los anclajes de la superficie de
anclaje (30) del componente soporte (1);
para obtener un elemento energético estructural
que integra:
una función arquitectónica de revestimiento,
y
una función energética.
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El elemento energético puede tener función de
cumbrera como la ilustrada en las figuras 1A y 1B o bien función de
perfil de tejas como el ilustrado en las figuras 2A y 2B.
En las figuras 1A y 1B puede apreciarse:
- -
- un componente soporte (1) a partir de un polímero expandido que define una cumbrera como elemento energético estructural;
- -
- un componente energético (2) como tubos de vacío embebido directamente en el componente soporte;
- -
- un componente resistente (3) embebido directamente en el componente soporte (1) para aumentar las propiedades mecánicas del elemento energético estructural;
- -
- superficies de anclaje (30), con su pluralidad de anclajes para fijación del componente energético de superficie (tubos de vacío);
- -
- una superficie de apoyo (11), para fijar la cumbrera a la loseta o forjado;
- -
- superficies de unión (10).
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En las figuras 2A y 2B pueden apreciarse unos
componentes análogos a los mostrados en las figuras 1A y 1B. En
este caso, el componente soporte (1) define un perfil de teja
ondulado.
Claims (12)
1. Un elemento energético estructural
configurado para ser fijado en una ubicación de una construcción y
constituir un componente seleccionado entre un paramento de
construcción, un elemento decorativo y un mobiliario
caracterizado porque comprende:
- un primer componente soporte (1) a partir de un polímero expandido para definir una geometría tridimensional del elemento energético estructural;
- al menos un segundo componente energético (2) embebido directamente en el componente soporte (1) para realizar una función energética seleccionada entre almacenamiento, transformación, generación y combinaciones de las mismas;
- una superficie de anclaje (30) que comprende una pluralidad de anclajes configurados para fijar un componente energético (2) de superficie;
- una superficie de apoyo (11) configurada para fijar el elemento energético estructural a la ubicación en la construcción;
- donde el componente energético (2) de superficie es embebida de forma individual en los anclajes de la superficie de anclaje (30) del componente soporte (1);
- para obtener un elemento energético estructural que integra:
- una función arquitectónica seleccionada entre cerramiento, revestimiento, sombreamiento y combinaciones de las mismas y
- una función energética.
2. El elemento energético estructural de la
reivindicación 1 caracterizado porque el polímero es
conformado por corte.
3. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-2
caracterizado porque además comprende un tercer componente
resistente (3) embebido directamente en el componente soporte (1)
para aumentar las propiedades mecánicas del elemento energético
estructural.
4. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-3
caracterizado porque el segundo componente energético (2)
está situado en una posición seleccionada entre: visible, en una
cara vista del elemento energético estructural para constituir un
componente energético (2) de superficie; y oculta, en una cara no
visible del elemento energético estructural para constituir un
componente energético (2) oculto.
5. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-4
caracterizado porque el polímero está seleccionado entre un
polímero natural, un polímero artificial y un polímero
sintético.
6. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-4
caracterizado porque el polímero es un polímero sintético
seleccionado entre:
polimerizados sintéticos;
policondensados sintéticos;
poliaductos sintéticos.
7. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-4
caracterizado porque el polímero es un polímero seleccionado
entre poliestireno y sus copolímeros.
8. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-7
caracterizado porque el polímero comprende un retardante de
llama en un acabado superficial del elemento energético
estructural.
9. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-8
caracterizado porque además comprende:
- una superficie de unión (10) configurada para fijar un primer elemento energético estructural con un segundo elemento energético estructural.
\newpage
10. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-9
caracterizado porque además comprende:
- una cavidad interior configurada para fijar un componente energético (2) interior accesible.
11. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-10
caracterizado porque es un elemento unitario que
comprende:
- una porción base que comprende la superficie de apoyo (11);
- una porción cima que comprende la superficie de anclaje (30).
12. El elemento energético estructural de
cualquiera de las reivindicaciones 1-10
caracterizado porque es un elemento compuesto que
comprende:
- una pieza base (100) que comprende superficies de apoyo (11);
- una pieza cima (101) que comprende superficies de anclaje (30).
Priority Applications (2)
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| ES200701350A ES2310124B1 (es) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | Elemento energetico estructural. |
| PCT/ES2008/000348 WO2008142185A1 (es) | 2007-05-17 | 2008-05-16 | Elemento energético estructural |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| ES200701350A ES2310124B1 (es) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | Elemento energetico estructural. |
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| ES2310124B1 true ES2310124B1 (es) | 2009-11-11 |
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Family Applications (1)
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