ES2797824A1 - Reflective loose material for construction (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Material suelto reflectante para la construcciónReflective loose material for construction
Campo técnico de la invenciónTechnical field of the invention
La presente invención corresponde al campo técnico de la construcción y en concreto a un material reflectante para su uso como material de construcción, que refleje de forma significativa la energía solar incidente.The present invention corresponds to the technical field of construction and specifically to a reflective material for use as a construction material, which significantly reflects incident solar energy.
Antecedentes de la InvenciónBackground of the Invention
En la actualidad, el calentamiento global es una realidad cada vez más evidente, que genera gran preocupación debido a las graves consecuencias que tiene en el clima y en los patrones meteorológicos.Today, global warming is an increasingly evident reality, which is causing great concern due to the serious consequences it has on climate and weather patterns.
Entre los muchos fenómenos que contribuyen al calentamiento global existe uno que está íntimamente relacionado, consistente en el aumento de personas que viven en las ciudades. Este fenómeno genera un efecto conocido como “isla de calor urbana” que tiene lugar en las zonas con superficies realizadas mediante materiales de alta capacidad térmica y baja reflectancia solar o albedo, como es el caso del asfalto, el hormigón, las tejas, membranas impermeabilizantes oscuras, ladrillos,...Among the many phenomena that contribute to global warming, there is one that is closely related, consisting of the increase in people living in cities. This phenomenon generates an effect known as "urban heat island" that takes place in areas with surfaces made with materials of high thermal capacity and low solar reflectance or albedo, such as asphalt, concrete, tiles, waterproofing membranes dark, bricks, ...
De este modo, el traslado de gran parte de la población a las ciudades ha generado la sustitución de superficies rurales, que antes generalmente eran verdes y húmedas, por áreas urbanas, que están realizadas principalmente con dichos materiales de baja reflectancia, lo que genera una gran absorción y almacenamiento de energía en forma de calor en estas zonas, provocando un calentamiento del aire colindante y aumentando de este modo la temperatura ambiente.In this way, the transfer of a large part of the population to the cities has generated the substitution of rural surfaces, which were previously generally green and humid, by urban areas, which are made mainly with these low reflectance materials, which generates a great absorption and storage of energy in the form of heat in these areas, causing a heating of the surrounding air and thus increasing the ambient temperature.
Estas islas de calor urbanas pueden afectar negativamente a la comunidad y generar efectos negativos en la calidad del aire y la salud de las personas, así como un significativo aumento del consumo energético, pues va a aumentar la demanda de energía en los meses estivales. These urban heat islands can negatively affect the community and generate negative effects on air quality and people's health, as well as a significant increase in energy consumption, as the demand for energy will increase in the summer months.
En un principio, la tendencia fue la de aumentar las áreas de vegetación en aquellas zonas con mayor absorción de calor, de manera que empezaron a llevarse a cabo por ejemplo las cubiertas verdes en las que se colocaba vegetación.At first, the trend was to increase the areas of vegetation in those areas with greater heat absorption, so that, for example, green roofs in which vegetation was placed began to be carried out.
Por otro lado, han ido realizándose numerosos estudios basados en investigar propuestas para mitigar de manera efectiva los fenómenos del cambio climático y, entre las soluciones estudiadas, el uso de materiales con elevado albedo ha revelado ser clave durante las últimas décadas para contrarrestar el calentamiento urbano al aumentar la reflectancia solar de las superficies urbanas y, por lo tanto, el aumento de calor solar urbano. Las superficies de elevado albedo se caracterizan por ser revestimientos "fríos" aplicados sobre techos de edificios y pavimentos.On the other hand, numerous studies have been carried out based on investigating proposals to effectively mitigate the phenomena of climate change and, among the solutions studied, the use of materials with high albedo has proven to be key in recent decades to counteract urban warming by increasing the solar reflectance of urban surfaces and therefore the increase in urban solar heat. High albedo surfaces are characterized by being "cold" coatings applied to building ceilings and floors.
Así pues, con el tiempo se concluyó que utilizar colores claros que permitan un alto grado de reflectancia, acumulando la humedad y reduciendo las temperaturas ambientales daba mucho mejor resultado que implantar vegetación en esas zonas, además de resultar una solución más económica.Thus, over time it was concluded that using light colors that allow a high degree of reflectance, accumulating humidity and reducing environmental temperatures gave much better results than planting vegetation in those areas, as well as being a more economical solution.
Un revestimiento frío es aquel material de recubrimiento altamente reflectante que cuando se aplica sobre una superficie expuesta a la radiación solar puede absorber menos calor y mantenerse más frío, en comparación con un revestimiento tradicional. De esta forma, reduce la cantidad de energía absorbida por la superficie donde se aplica mediante una absorción y reflexión selectiva de la longitud de onda espectral.A cold coating is a highly reflective coating material that when applied to a surface exposed to solar radiation can absorb less heat and stay cooler, compared to a traditional coating. In this way, it reduces the amount of energy absorbed by the surface where it is applied through selective absorption and reflection of the spectral wavelength.
Dado que las superficies de los techos en áreas urbanas corresponden aproximadamente al 20-40% del área total expuesta a la radiación solar y el área pavimentada al 29-44% del total, se pone de manifiesto que la implementación de recubrimientos fríos permite prometedores beneficios energéticos y ambientales tanto a nivel local como mundial.Given that roof surfaces in urban areas correspond to approximately 20-40% of the total area exposed to solar radiation and the paved area to 29-44% of the total, it is clear that the implementation of cold coatings allows promising benefits energy and environmental issues both locally and globally.
Los revestimientos fríos están caracterizados por la combinación de alta reflectancia solar (SR) y alta emitancia infrarroja (TE), donde SR es la capacidad de una superficie para reflejar la radiación solar sobre el hemisferio y el espectro solar, incluidos los componentes directo y difuso. Al tener también una alta emitancia infrarroja, una capa fría puede volver a irradiar calor previamente absorbido. Por lo tanto, cuando se aplica una capa fría sobre una envolvente del edificio ésta permite reflejar la radiación solar, emitiendo calor y reduciendo su temperatura superficial. En particular, se resalta que durante las horas diarias el parámetro principal es SR y que durante las horas nocturnas el rendimiento nocturno se ve muy afectado por la emitancia infrarroja.Cold coatings are characterized by the combination of high solar reflectance (SR) and high infrared emittance (TE), where SR is the ability of a surface to reflect solar radiation over the hemisphere and the solar spectrum, including direct and diffuse components. . By also having a high infrared emittance, a cold layer can re-radiate previously absorbed heat. Therefore, when a cold layer is applied to a building envelope, it allows solar radiation to be reflected, emitting heat and reducing its surface temperature. In particular, it is highlighted that during the daily hours the The main parameter is SR and that during the night hours the night performance is greatly affected by the infrared emittance.
Dado que los revestimientos fríos se caracterizan exhaustivamente por la consideración tanto de la reflectancia solar como de la emitancia infrarroja, se propuso un parámetro denominado SRI (Índice de Reflectancia Solar) de modo que se unieran ambos aspectos en un único valor. Para ello, se desarrolló la norma ASTM E1980-11, convirtiéndose la misma en un estándar internacional sobre el cálculo de dicho índice de reflectancia solar en superficies opacas horizontales y de baja pendiente.Since cold coatings are exhaustively characterized by consideration of both solar reflectance and infrared emittance, a parameter called SRI (Solar Reflectance Index) was proposed so that both aspects are united into a single value. For this, the ASTM E1980-11 standard was developed, becoming an international standard on the calculation of said solar reflectance index on horizontal opaque surfaces with a low slope.
La primera generación de revestimientos fríos se realizó a partir de materiales naturales como agregados de piedras naturales de color claro, aprovechando la permeabilidad y caracterizados intrínsecamente por un elevado albedo.The first generation of cold coatings was made from natural materials such as natural stone aggregates of light color, taking advantage of permeability and intrinsically characterized by high albedo.
La siguiente generación de revestimientos fríos artificiales consistió en el desarrollo, medición y optimización, de revestimientos muy blancos; es decir, con un albedo superior a 0,8. Más tarde, se analizó el comportamiento de recubrimientos fríos compuestos por materiales no blancos de alto albedo donde la aplicación de técnicas de color claro habían modificado la percepción visual del entorno construido. Tales revestimientos de colores fríos mostraron tener un albedo mucho más elevado que los colores convencionales, con la consiguiente reducción de su temperatura superficial cuando se exponían a la radiación solar exterior.The next generation of artificial cold coatings consisted of the development, measurement, and optimization of very white coatings; that is, with an albedo greater than 0.8. Later, the behavior of cold coatings composed of high albedo non-white materials was analyzed where the application of light color techniques had modified the visual perception of the built environment. Such cool colored coatings were shown to have a much higher albedo than conventional colors, with a consequent reduction in their surface temperature when exposed to outside solar radiation.
Diversos estudios han constatado igualmente que la aplicación de techos frescos en edificios nuevos y existentes puede mejorar significativamente la eficiencia energética durante la temporada de verano y durante todo el año. Los ahorros de energía que se lograrían están entre el 2% y el 44%, con un promedio del 20% y donde dichos porcentajes varían dependiendo de las condiciones de frontera específicas en términos de fenómenos climáticos locales, características de la envolvente del edificio, factor de vista del cielo, tipo de construcción y uso, sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC), etc.Several studies have also found that the application of cool roofs in new and existing buildings can significantly improve energy efficiency during the summer season and throughout the year. The energy savings that would be achieved are between 2% and 44%, with an average of 20% and where said percentages vary depending on the specific boundary conditions in terms of local climatic phenomena, characteristics of the building envelope, factor view of the sky, type of construction and use, heating, ventilation and air conditioning (HVAC) systems, etc.
Así pues, es una realidad que el aumento del albedo de los techos a mayor escala puede ayudar significativamente a mitigar los fenómenos climáticos locales como la isla de calor urbana, reduciendo el pico de aire local y las temperaturas de las superficies debido a la menor transferencia de calor. Thus, it is a reality that increasing the albedo of the roofs on a larger scale can significantly help to mitigate local climatic phenomena such as the urban heat island, reducing the local air peak and surface temperatures due to less transfer. of heat.
Hasta la fecha se han desarrollado materiales de revestimiento tales como tejas de arcilla fría, membranas frías y pinturas de colores fríos. Estos tipos de revestimiento no obstante, están afectados por el desgaste del tiempo y las inclemencias ambientales.To date, facing materials such as cold clay tiles, cold membranes and cold colored paints have been developed. These types of coating, however, are affected by the wear and tear of time and inclement weather.
Es por ello que en aplicaciones horizontales, como pueden ser las terrazas no transitables, usualmente se han utilizado otro tipo de materiales que resisten mejor el paso del tiempo y tienen más sencillez de colocación como son áridos machacados de piedra natural, en forma de materiales sueltos. Además, este es un material muy sostenible tanto desde el punto de vista ambiental como económico, especialmente si está disponible localmente.That is why in horizontal applications, such as non-passable terraces, other types of materials have usually been used that better withstand the passage of time and are easier to install, such as crushed natural stone aggregates, in the form of loose materials. . Furthermore, this is a very sustainable material both from an environmental and economic point of view, especially if it is available locally.
Igualmente existen zonas por ejemplo ajardinadas, que tampoco admiten revestimientos fríos como los obtenidos hasta la fecha, pues por su propia naturaleza precisan materiales sueltos y no pinturas, membranas o tejas.There are also landscaped areas, for example, that do not allow cold coatings like those obtained to date, because by their very nature they require loose materials and not paints, membranes or tiles.
Sería necesario por tanto, para estas zonas que en la actualidad se recubren mediante árido suelto, por ser el más apropiado, encontrar algún tipo de material de revestimiento frío, que conserve las mismas características del árido suelto añadiendo un elevado índice de reflectancia solar. No se ha encontrado en el estado de la técnica ningún material que cumpla estas condiciones.It would therefore be necessary, for these areas that are currently covered by loose aggregate, as it is the most appropriate, to find some type of cold coating material, which retains the same characteristics of loose aggregate by adding a high solar reflectance index. No material that meets these conditions has been found in the state of the art.
Descripción de la invenciónDescription of the invention
El material suelto reflectante para la construcción que aquí se presenta, comprende árido machacado de piedra natural en un porcentaje comprendido entre el 60 y el 99’8% del total y un recubrimiento de dicho árido mediante un material ligante elastomérico en un porcentaje comprendido entre el 1 y el 40%, donde estos valores se refieren a porcentajes sobre el peso del producto final.The loose reflective material for construction presented here comprises crushed natural stone aggregate in a percentage comprised between 60 and 99.8% of the total and a coating of said aggregate by means of an elastomeric binder material in a percentage comprised between 1 and 40%, where these values refer to percentages on the weight of the final product.
El material ligante presenta pigmentos en un porcentaje comprendido entre el 1 y el 10% sobre el peso de dicho material ligante, tal que el producto final presenta un índice de reflectancia cuyo valor está comprendido entre un 50 y 90%.The binder material has pigments in a percentage comprised between 1 and 10% over the weight of said binder material, such that the final product has a reflectance index whose value is comprised between 50 and 90%.
Con el material suelto reflectante para la construcción que aquí se propone se obtiene una mejora significativa del estado de la técnica. With the loose reflective building material proposed here, a significant improvement in the state of the art is obtained.
Esto es así pues se ha logrado un material basado en árido machacado de piedra natural, que gracias al recubrimiento que presenta, aplicado de manera que se mantiene como un material suelto, consigue un aumento significativo del índice de reflectancia desde los valores normales para estos áridos, del 30%, hasta valores comprendidos entre un 50 y un 90%.This is so because a material based on crushed natural stone aggregate has been achieved, which thanks to the coating it presents, applied in such a way that it remains as a loose material, achieves a significant increase in the reflectance index from the normal values for these aggregates. , 30%, up to values between 50 and 90%.
De este modo, resulta un material capaz de contrarrestar el calentamiento urbano, reduciendo los consumos de refrigeración, mejorando el confort térmico interior y aumentando la vida útil de la estructura de los techos de los edificios, al estar menos afectados por tensiones térmicas.In this way, it is a material capable of counteracting urban heating, reducing cooling consumption, improving interior thermal comfort and increasing the useful life of the roof structure of buildings, as they are less affected by thermal stresses.
Este nuevo material resulta una solución ambiental racional y económicamente viable para reducir el efecto “Isla de Calor” en las zonas urbanas, las emisiones de CO2 y la contaminación medioambiental en las ciudades.This new material is a rational and economically viable environmental solution to reduce the "Heat Island" effect in urban areas, CO 2 emissions and environmental pollution in cities.
Se logra igualmente un ahorro de energía en aire acondicionado, una mejora de la calidad del aire, una mejora de la comodidad y de la salud de los peatones, así como un ahorro de energía en el consumo de alumbrado público.It also achieves energy savings in air conditioning, an improvement in air quality, an improvement in the comfort and health of pedestrians, as well as energy savings in the consumption of public lighting.
Resulta por tanto un material muy efectivo, sencillo de elaborar y de utilizar.It is therefore a very effective material, easy to make and use.
Descripción detallada de un modo de realización preferente de la invenciónDetailed description of a preferred embodiment of the invention
A la vista de las figuras aportadas, puede observarse cómo en un modo de realización preferente de la invención, el material suelto reflectante para la construcción que aquí se propone, comprende árido machacado de piedra natural en un porcentaje comprendido entre el 60 y el 99’8% del total y un recubrimiento del mismo mediante un material ligante elastomérico en un porcentaje comprendido entre el 1 y el 40%, donde estos valores se refieren a porcentajes sobre el peso del producto final. En este modo de realización se ha considerado de forma particular un 96% de árido machacado de piedra natural y entre el 0’5 y el 40% de material ligante elastomérico.In view of the figures provided, it can be seen how in a preferred embodiment of the invention, the loose reflective material for construction proposed here comprises crushed aggregate of natural stone in a percentage between 60 and 99 ' 8% of the total and a coating thereof with an elastomeric binder material in a percentage between 1 and 40%, where these values refer to percentages on the weight of the final product. In this embodiment, 96% of crushed natural stone aggregate and between 0.5 and 40% of elastomeric binder material have been specifically considered.
Por su parte, el material ligante presenta pigmentos en un porcentaje comprendido entre el 1 y el 10% sobre el peso de dicho material ligante, tal que el producto final presenta un índice de reflectancia cuyo valor está comprendido entre un 50 y 90%. For its part, the binder material has pigments in a percentage between 1 and 10% on the weight of said binder material, such that the final product has a reflectance index whose value is between 50 and 90%.
Así pues, en este modo de realización preferente de la invención, el material ligante elastomérico al menos comprende acetona en un porcentaje comprendido entre el 20 y el 30%, tolueno en un porcentaje comprendido entre el 10 y el 20%, dióxido de titanio (TiO2) en un porcentaje comprendido entre el 10 y el 20%, N-butilacetato en un porcentaje comprendido entre el 10 y el 20% y, ciclohexanoma, en un porcentaje comprendido entre el 5 y el 10%.Thus, in this preferred embodiment of the invention, the elastomeric binder material at least comprises acetone in a percentage between 20 and 30%, toluene in a percentage between 10 and 20%, titanium dioxide ( TiO 2 ) in a percentage between 10 and 20%, N-butylacetate in a percentage between 10 and 20% and cyclohexanoma in a percentage between 5 and 10%.
En este modo de realización preferente, el material ligante comprende además un antiespumante, un secuestrante de cationes, un durfactante, un coalescente, metanol y agua.In this preferred embodiment, the binder material also comprises an antifoam, a cation sequestrant, a hardener, a coalescer, methanol and water.
No obstante, en otro modo de realización el material ligante elastomérico al menos comprende resina acrílica en un porcentaje comprendido entre el 60 y el 75%, dióxido de titanio (TiO2) un porcentaje comprendido entre el 5 y el 15% y, carbonato de calcio un porcentaje comprendido entre el 5 y el 15%.However, in another embodiment, the elastomeric binder material at least comprises acrylic resin in a percentage between 60 and 75%, titanium dioxide (TiO 2 ) a percentage between 5 and 15% and carbonate of calcium a percentage between 5 and 15%.
Así mismo, en otro modo de realización, el material ligante elastomérico al menos comprende poliéster en un porcentaje comprendido entre el 20 y el 30%, dióxido de titanio (TiO2) en un porcentaje comprendido entre el 30 y el 40%, butanona (MEK) en un porcentaje comprendido entre el 1 y el 10%, metil-isobutil-cetona (MIB K) un porcentaje comprendido entre el 1 y el 10%, xileno en un porcentaje comprendido entre el 1 y el 10%, isocianato en un porcentaje comprendido entre el 15 y el 25% y, un catalizador un porcentaje comprendido entre el 1 y el 10%.Likewise, in another embodiment, the elastomeric binder material at least comprises polyester in a percentage between 20 and 30%, titanium dioxide (TiO 2 ) in a percentage between 30 and 40%, butanone ( MEK) in a percentage between 1 and 10%, methyl isobutyl ketone (MIB K) in a percentage between 1 and 10%, xylene in a percentage between 1 and 10%, isocyanate in a percentage between 15 and 25% and a catalyst a percentage between 1 and 10%.
Por otra parte, en este modo de realización propuesto, los pigmentos son inorgánicos, aunque en otros modos de realización pueden ser pigmentos de distinta naturaleza.On the other hand, in this proposed embodiment, the pigments are inorganic, although in other embodiments they may be pigments of a different nature.
La forma de realización descrita constituye únicamente un ejemplo de la presente invención, por tanto, los detalles, términos y frases específicos utilizados en la presente memoria no se han de considerar como limitativos, sino que han de entenderse únicamente como una base para las reivindicaciones y como una base representativa que proporcione una descripción comprensible así como la información suficiente al experto en la materia para aplicar la presente invención. The described embodiment constitutes only an example of the present invention, therefore, the specific details, terms and phrases used in the present specification are not to be considered as limiting, but are to be understood only as a basis for the claims and as a representative basis that provides an understandable description as well as sufficient information to the person skilled in the art to apply the present invention.
Claims (1)
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| CN104446210A (en) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 信阳天意节能技术有限公司 | Reflective insulation type waste rock fragment natural stone exterior wall paint |
| WO2018020052A1 (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Cosentino Research & Development, S.L. | Method for infiltrating a ceramic, artificial or natural stone surface |
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2019
- 2019-06-03 ES ES201930491A patent/ES2797824B2/en active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104446210A (en) * | 2014-12-04 | 2015-03-25 | 信阳天意节能技术有限公司 | Reflective insulation type waste rock fragment natural stone exterior wall paint |
| WO2018020052A1 (en) * | 2016-07-29 | 2018-02-01 | Cosentino Research & Development, S.L. | Method for infiltrating a ceramic, artificial or natural stone surface |
Also Published As
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BA2A | Patent application published |
Ref document number: 2797824 Country of ref document: ES Kind code of ref document: A1 Effective date: 20201203 |
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