ES2891975T3 - Bloque de construcción con dispositivo fotovoltaico - Google Patents

Abstract

Un bloque transparente, transmisor de luz, que comprende una pared (16) de entrada y una pared (22) de salida separada de la pared (16) de entrada, formándose un hueco (32) entre la pared (16) de entrada y la pared (22) de salida, en donde la pared (16) de entrada tiene una pluralidad de salientes (18) formados integralmente con ella, extendiéndose los salientes (18) hacia la pared (22) de salida y sirviendo para interrumpir las corrientes de convección que se forman en el hueco (32), comprendiendo al menos uno de los salientes (18) un concentrador solar que tiene un dispositivo fotovoltaico (28) montado en el mismo, caracterizado por que los salientes (18) se extienden a posiciones espaciadas de la pared (16) de entrada en un 30-60% del espacio entre la pared (16) de entrada y la pared (22) de salida.

Description

DESCRIPCIÓN

Bloque de construcción con dispositivo fotovoltaico

Esta invención se refiere a un bloque de construcción para uso en un edificio, siendo el bloque transparente, de forma transmisora de luz, y que incluye un dispositivo fotovoltaico para permitir la generación de electricidad.

Es bien conocido el uso de bloques transparentes, típicamente de vidrio, en edificios para formar tabiques internos al tiempo que permiten que pase la luz a través de los tabiques, o en la formación de secciones de paredes externas que permitan la transmisión de luz a través de ellos. Dichos bloques son a veces de forma de vidrio macizo, pero también se conocen otras disposiciones en las que los bloques son de forma hueca, siendo tales disposiciones ventajosas porque son de peso y coste de material reducidos.

También es bien conocida la incorporación de células fotovoltaicas en o sobre estructuras de edificios para permitir la generación de electricidad. A modo de ejemplo, grandes paneles fotovoltaicos a menudo se colocan o se incorporan a los tejados de los edificios o se montan en las paredes exteriores de los edificios.

Se conocen disposiciones en las que paneles o celdas fotovoltaicos se incorporan en bloques de vidrio, junto con baterías recargables o similares y dispositivos emisores de luz operables eléctricamente, tales como diodos emisores de luz, para formar una luz alimentada por energía solar que pueden incorporarse en una estructura, por ejemplo, en la paredes o suelos de la misma. Sin embargo, en disposiciones de este tipo, los paneles o celdas y otros componentes impiden sustancialmente el paso o transmisión de la luz completamente a través del bloque, por lo que tales dispositivos son inadecuados para su uso en la formación de secciones de pared o suelo transmisoras de luz.

Las celdas solares grandes son normalmente de forma opaca y, por tanto, la incorporación de dichos paneles o celdas en un bloque transparente evitaría que el bloque permita la transmisión de luz de una superficie del mismo a otra. Por tanto, es evidente que la incorporación de grandes celdas solares en bloques transparentes destinados a ser utilizados en la construcción de una región o sección de transmisión de luz de una pared, suelo o tabique no es apropiada.

Se conocen disposiciones en las que se utilizan dispositivos colectores solares para permitir el uso de dispositivos fotovoltaicos de menor dimensión y permitir así que una cantidad de luz pase completamente a través del bloque. Tales disposiciones permiten la generación de electricidad al mismo tiempo que son adecuadas para su uso en la construcción de un tabique transmisor de luz.

Cuando se usa en parte de una pared exterior de un edificio, es deseable que un bloque transparente no solo permita la transmisión de luz entre superficies opuestas del mismo para lograr la función deseada de admitir la luz al edificio, sino también para que el bloque tenga buenas propiedades de aislamiento térmico para evitar un impacto negativo significativo sobre las propiedades generales de aislamiento térmico del edificio en el que se utilizan. Las disposiciones conocidas tienen propiedades de aislamiento térmico relativamente malas y, por lo tanto, son inadecuadas para su uso en tales aplicaciones.

El documento WO2007/149001 describe una teja de vidrio diseñada de tal manera que permita la recolección de energía solar.

Es un objeto de la invención proporcionar un bloque adecuado para su uso en tales aplicaciones y en el que al menos algunas de las desventajas asociadas con los bloques conocidos se superen o tengan un efecto reducido.

Según la presente invención, se proporciona un bloque como se define en la reivindicación 1 adjunta.

Se apreciará que, en tal disposición, como el dispositivo fotovoltaico está montado sobre un concentrador solar, no necesita ser de grandes dimensiones. En consecuencia, una cantidad significativa de luz puede pasar por el dispositivo fotovoltaico, pasando desde la pared de entrada a la pared de salida, por lo que el bloque es adecuado para su uso en aplicaciones en las que se desea permitir que la luz entre en un edificio, mientras que todavía se permite que se genere energía eléctrica. Al proporcionar salientes que interrumpen la formación de corrientes de convección en el hueco, se mejoran las propiedades de aislamiento térmico del bloque.

La disposición es ventajosa porque la formación de corrientes de convección se interrumpe significativamente, en uso, por los salientes.

Al menos una de la pared de entrada y de la pared de salida tiene preferiblemente una pared periférica formada integralmente con la misma, extendiéndose la pared periférica hacia la otra de la pared de entrada y de la pared de salida. Preferiblemente, las paredes periféricas están asociadas tanto con la pared de entrada como con las paredes de salida, aplicándose las paredes periféricas entre sí para espaciar la pared de entrada y la pared de salida entre sí, definiendo la pared de entrada, la pared de salida y las paredes periféricas juntas el hueco. Las paredes periféricas pueden fusionarse en frío entre sí. Sin embargo, si se desea, se pueden utilizar otras técnicas de fijación.

Los salientes pueden disponerse en una agrupación regular. Sin embargo, se pueden usar otros patrones, si se desea.

Cuando se ven desde la pared de entrada, las partes del bloque formado con el o los concentradores solares y el o los dispositivos fotovoltaicos aparecerán como puntos o regiones oscuras. Mediante el posicionamiento apropiado de los salientes, se puede lograr una apariencia visual deseada. Por ejemplo, los puntos oscuros pueden disponerse para dar la apariencia de líneas oscuras. Si se desea, algunos de los salientes pueden no tener asociado un dispositivo fotovoltaico. En su lugar, pueden tener un elemento coloreado asociado con el mismo, con el resultado de que el bloque parece tener puntos o regiones coloreadas sobre él o en su interior. Nuevamente, mediante la ubicación adecuada de los salientes, se puede lograr una apariencia visual deseada.

La cara exterior de la pared de entrada puede tener una forma que incluya regiones abovedadas alineadas con los salientes. Las regiones abovedadas pueden servir para aumentar el ángulo de incidencia con el que la luz puede entrar en los salientes.

La pared de salida puede tener un patrón para proporcionar un efecto visual deseado. A modo de ejemplo, puede estar texturizada para proporcionar un efecto de acristalamiento oscuro. Alternativamente, mediante el uso de elementos coloreados montados sobre los salientes, el bloque puede dar el efecto de una serie de puntos o píxeles de colores.

Donde hay presente una pluralidad de dispositivos fotovoltaicos, se conectan convenientemente entre sí, y los conductores de salida de los dispositivos se disponen preferiblemente para pasar desde el bloque, por ejemplo, a través de una abertura formada en la pared de salida o entre las paredes de entrada y salida.

Los salientes pueden adoptar diversas formas. Cuando sirven como concentradores solares, preferiblemente se configuran de tal manera que definen un lado de entrada de, por ejemplo, una forma sustancialmente circular o elíptica y un lado de salida de, por ejemplo, una forma sustancialmente cuadrada o rectangular. Aunque las formas mencionadas anteriormente son convenientes, se pueden usar otras formas. A modo de ejemplo, los lados de entrada y/o salida pueden tener forma poligonal, por ejemplo, tener forma hexagonal, o pueden tener una forma irregular. Preferiblemente, el dispositivo fotovoltaico tiene sustancialmente las mismas dimensiones que el lado de salida. Los lados de entrada de unos adyacentes de los concentradores solares están preferiblemente separados entre sí.

Entre los lados de entrada y salida de los concentradores solares, los salientes se conforman preferiblemente para definir paredes laterales de forma curva. Por ejemplo, pueden tener una forma curva hiperbólica. La forma curva de las paredes laterales es ventajosa porque los concentradores solares permiten que la luz procedente desde un amplio intervalo de ángulos de incidencia sobre el lado de entrada se transmita al lado de salida. A modo de ejemplo, el intervalo de ángulos de incidencia puede ser tan grande como aproximadamente de 150°. Por el contrario, cuando se utilizan salientes de lados planos, el intervalo de ángulos de incidencia puede ser tan bajo como de 2°.

La invención se describirá, además, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

La figura 1 es una vista frontal de un bloque de construcción según una realización de la invención;

La figura 2 es una vista lateral del bloque de la figura 1;

La figura 3 es una vista en sección transversal a través del bloque de la figura 1;

La figura 4 es una vista en perspectiva que ilustra parte del bloque de la figura 1;

La figura 5 es una serie de vistas que ilustran diseños de saliente ejemplares;

Las figuras 6a a 6c son vistas que ilustran una realización modificada de la invención; y

Las figuras 7a y 7b ilustran otra realización.

Haciendo referencia en primer lugar a las figuras 1 a 4 de los dibujos adjuntos, se ilustra un bloque 10 de construcción, siendo el bloque 10 de forma sustancialmente transparente, fabricado en gran parte de un material de vidrio transparente. El bloque 10 está destinado para su uso en la formación de secciones de paredes transmisoras de luz en edificios. Estas secciones pueden tomar la forma de tabiques o suelos internos, o partes de los mismos, pero el bloque es especialmente adecuado para su uso en paredes externas, siendo de buenas propiedades de aislamiento térmico como se describe en este documento. El bloque 10 no está destinado a soportar cargas significativas durante el uso, por lo que típicamente se ubicará un dintel o similar por encima de la sección para soportar las partes más altas del edificio.

El bloque 10 comprende una sección frontal 12 y una sección posterior 14, ambas de forma de vidrio moldeado. La sección frontal 12 está configurada para definir una pared 16 de entrada que, en uso, mira hacia el exterior del edificio. Formados integralmente con la pared 16 de entrada hay una serie de salientes 18. Alrededor de la periferia de la pared 16 de entrada se forma integralmente una pared periférica 20. Como se muestra en las Figuras 2 y 3, la pared periférica 20 tiene una altura ligeramente mayor que los salientes 18 en esta realización.

En la disposición mostrada, la superficie exterior de la pared 16 de entrada tiene una forma ligeramente abombada de modo que una parte central de la misma está espaciada hacia dentro en comparación con las partes periféricas de la misma.

La sección posterior 14 comprende una pared 22 de salida y una pared periférica integral 24. Por tanto, la sección posterior 14 tiene una forma similar a la sección frontal 12 con la excepción de que la sección posterior 14 no incluye los salientes 18.

Como se ilustra, las paredes de entrada y salida 16, 22 son de forma sustancialmente cuadrada, siendo sus esquinas ligeramente redondeadas. Sin embargo, la invención no está restringida a este respecto y es posible un intervalo de otras formas. A modo de ejemplo, son posibles bloques 10 de forma rectangular sin apartarse del alcance de la invención. De manera similar, los bloques 10 podrían ser de forma hexagonal o triangular, siendo tales formas ventajosas porque se teselan. Sin embargo, la invención no está restringida a este respecto, y los bloques podrían tener otras formas tales como forma de sección transversal circular.

Como se muestra en las figuras 2 y 3, las paredes periféricas 20, 24 están espaciadas hacia adentro desde los bordes de las paredes de entrada y salida 16, 22 de manera que en el producto terminado un canal 26 poco profundo se extiende alrededor del bloque 10. Dependiendo de la técnica de construcción usada en la formación de la sección de pared transmisora de luz, este canal puede contener, en uso, un material adhesivo usado para asegurar o unir los bloques 10 en su posición, y/o puede contener partes de un marco de montaje o similares. La manera en que los bloques 10 se fijan en su posición, durante el uso, no es relevante para la presente invención y, por lo tanto, no se describirá con más detalle en este documento.

En la disposición ilustrada, cada uno de los salientes 18 tiene la forma de un concentrador solar, estando conformado cada saliente 18 para incluir un lado 18a de entrada de forma sustancialmente elíptica o circular (circular en la disposición mostrada en las figuras 1 a 4) y un lado 18b de salida. de forma cuadrada o rectangular (cuadrada en la disposición mostrada en las figuras 1 a 4), y extendiéndose las paredes laterales de forma hiperbólica curva entre el lado 18a de entrada y el lado 18b de salida. La forma de los salientes 18 es tal que la luz que incide en el lado 18a de entrada adquiere múltiples reflejos internos y se concentra en el lado 18b de salida. La forma permite que la luz procedente de un amplio intervalo de ángulos de incidencia, por ejemplo, en la región de 150°, pase desde el lado 18a de entrada al lado 18b de salida. Esto es ventajoso ya que la luz solar podrá pasar al lado 18b de salida durante la mayoría de las horas de luz. La forma precisa del concentrador solar puede depender de la posición y orientación en la que se ha de montar el bloque para maximizar la incidencia de la luz en el lado 18b de salida. Aunque se ilustran formas específicas para el saliente 18, se apreciará que la invención no está restringida a este respecto. Las paredes laterales podrían ser, por ejemplo, de forma parabólica o lineal, los lados de entrada pueden ser, por ejemplo, de forma circular (como se muestra en la figura 5), o de forma poligonal, por ejemplo, y el lado de salida puede ser de forma cuadrada (como se muestra en la figura 5) o de una variedad de otras formas. Las figuras 7a y 7b ilustran una disposición en la que los lados 18a de entrada tienen forma cuadrada. En la disposición de las figuras 7a y 7b, los salientes 18 están empaquetados relativamente próximos, estando presentes sólo pequeños espacios entre ellos. Sin embargo, se apreciará que pueden estar más espaciados, si se desea, y pueden disponerse para formar un patrón deseado de una manera similar a los que se muestran en la figura 5.

Los salientes 18 están conformados de tal manera que las áreas de los lados 18b de salida, juntas, constituyen considerablemente menos del 10% del área de la pared 22 de salida. En consecuencia, desde el lado de la pared de salida del bloque 10, el bloque 10 tendrá un aspecto brillante, luminoso cuando la luz incida sobre la pared de entrada del mismo.

Montado en el lado 18b de salida de cada saliente hay un dispositivo fotovoltaico 28 respectivo. Los dispositivos 28 pueden adoptar una variedad de formas, pero convenientemente son de tecnología de celdas solares de silicio que tienen un rendimiento en la región del 20-25%. Dichos materiales tienen un costo relativamente bajo. Convenientemente, los dispositivos 28 están montados permanentemente en posición sobre los lados 18b de salida de los salientes 18, por ejemplo, por medio de un adhesivo apropiado. Los dispositivos 28 están dispuestos de tal manera que la luz que incide sobre ellos provoca la generación de una salida eléctrica, y hay previstos conductores 30a que interconectan los dispositivos 28, previéndose conductores 30b por los que se puede suministrar la salida eléctrica, a través de una abertura formada en la pared 22 de salida al exterior del bloque 10, desde donde se puede suministrar a una ubicación remota, si se desea.

Con los dispositivos 28 y los conductores 30a, 30b correctamente montados en su posición, las secciones frontal y posterior 12, 14, se fijan entre sí con los bordes libres de la pared periférica 20 de la sección 10 delantera colindando con los bordes libres de la pared periférica 24 de la sección posterior 14. En esta posición, los bordes libres se fusionan en frío entre sí o se fijan entre sí de otro modo para formar el bloque terminado.

Como se ilustra, los salientes 18 se extienden hasta una ubicación separada de la pared 16 de entrada por un espacio que es mayor que el 25% de la distancia entre la pared 16 de entrada y la pared 22 de salida. De hecho, el espaciamiento cae preferiblemente en el intervalo del 30 al 60% de dicha distancia, y en la disposición mostrada es aproximadamente el 45% de la distancia. Al disponer que los salientes 18 sobresalgan desde la pared 16 de entrada a una distancia significativa, se apreciará que la formación de corrientes de convección en el aire (u otro gas) ubicado en el hueco 32 definido entre las secciones frontal y posterior 12, 14 se interrumpe. Al interrumpir la formación de corrientes de convección, se reducen las pérdidas de energía térmica entre la pared 22 de salida y la pared 16 de entrada, y así se mejoran las propiedades de aislamiento térmico del bloque 10. Sin embargo, al asegurar que los salientes 18 se detengan significativamente antes de la pared 22 de salida, se restringe o evita la conducción de energía térmica entre las paredes de entrada y salida 16, 22. De nuevo, por lo tanto, las propiedades de aislamiento térmico del bloque 10 se mejoran como resultado.

En uso, cuando se construye una sección de pared transmisora de luz usando bloques 10 de la forma descrita anteriormente, algo de la luz incidente en la pared 16 de entrada se transmitirá entre la pared 16 de entrada y la pared 22 de salida, con el resultado de que la luz es capaz de ingresar al edificio a través de la sección de pared transmisora de luz. Además, algo de la luz que incide sobre la pared 16 de entrada, en la región de los lados 18a de entrada de los salientes 18, incidirá sobre los dispositivos fotovoltaicos 28 con el resultado de que se genera una salida eléctrica, que se ha de emitir desde el bloque 10 a través de los conductores 30. Por tanto, el bloque 10 sirve para permitir que la luz entre en el edificio al mismo tiempo que sirve para generar electricidad. Como se describió anteriormente, la presencia de los salientes 18 que se extienden desde la pared 16 de entrada dentro del hueco 32 sirve para interrumpir la formación de corrientes de convección en el aire dentro del hueco 32, y así mejora las propiedades de aislamiento térmico del bloque 10.

Cuando se ve desde el lado de la pared de entrada del bloque 10, la presencia de los dispositivos 28, que son típicamente de forma de color oscuro, vistos a través de los salientes 18 da como resultado que el bloque 10 parezca tener una serie de puntos o regiones oscuros en el mismo, apareciendo cada uno de los lados 18a de entrada como un punto o región oscura. Como, en la disposición ilustrada, los salientes 18 están dispuestos como una agrupación regular, los puntos o regiones oscuros aparecen como una agrupación regular sobre o en el bloque 10. Si se desea, los salientes pueden disponerse para lograr un patrón o apariencia visual deseados, por ejemplo, para formar líneas u otros patrones. La figura 5 es una serie de vistas que ilustran otros posibles diseños. Se apreciará que estos son simplemente ejemplos, y que la invención también abarca otros varios diseños.

Mientras que en la disposición ilustrada cada saliente 18 tiene un dispositivo 28 montado en el mismo, si se desea, uno o más de los salientes podrían tener en su lugar un elemento de material coloreado montado en el mismo de modo que, visto desde el lado de la pared de entrada, el bloque 10 parecería tener uno o más puntos o regiones coloreados sobre el mismo o dentro del mismo. Los colores pueden elegirse dependiendo del uso pretendido del bloque, y las posiciones de los salientes 18, y por lo tanto de los puntos o regiones, pueden seleccionarse, como se mencionó anteriormente, para lograr una impresión visual deseada.

De manera similar, cuando se ve desde la pared 22 de salida, la presencia de los dispositivos 28 y/o elementos coloreados puede dar como resultado que el bloque 10 tenga una apariencia visual con un patrón, y mediante el posicionamiento apropiado de los salientes 18, los dispositivos 28 y los elementos coloreados, se puede lograr una apariencia visual deseada. Si se desea, la pared 22 de salida puede estar texturizada para proporcionar una apariencia oscura acristalada o empañada, por ejemplo, y/o puede ser de forma coloreada o teñida.

En la disposición mostrada, la pared 16 de entrada adyacente a los lados 18a de entrada es sustancialmente plana. Para aumentar los ángulos de incidencia por los que la luz puede entrar en los salientes 18, se pueden incorporar regiones abovedadas en la pared 16 de entrada, alineadas con cada lado 18a de entrada.

Las figuras 6a a 6c ilustran un diseño alternativo. En la disposición de las figuras 6a a 6c, en lugar de fusionar directamente las secciones 12, 14 entre sí, se sitúa un elemento 40 de bastidor intermedio entre ellas a través del cual se extiende el conductor 30b de salida. Como se muestra, los conductores 30b están provistos de conectores para permitir que una serie de bloques 10 se conecten eléctricamente entre sí.

Se apreciará que, aunque se describen disposiciones específicas en este documento, se pueden realizar una serie de modificaciones y alteraciones en el bloque sin apartarse. del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Un bloque transparente, transmisor de luz, que comprende una pared (16) de entrada y una pared (22) de salida separada de la pared (16) de entrada, formándose un hueco (32) entre la pared (16) de entrada y la pared (22) de salida, en donde la pared (16) de entrada tiene una pluralidad de salientes (18) formados integralmente con ella, extendiéndose los salientes (18) hacia la pared (22) de salida y sirviendo para interrumpir las corrientes de convección que se forman en el hueco (32), comprendiendo al menos uno de los salientes (18) un concentrador solar que tiene un dispositivo fotovoltaico (28) montado en el mismo, caracterizado por que los salientes (18) se extienden a posiciones espaciadas de la pared (16) de entrada en un 30-60% del espacio entre la pared (16) de entrada y la pared (22) de salida.

2. Un bloque según la reivindicación 1, en el que al menos una de la pared (16) de entrada y de la pared (22) de salida tiene una pared periférica (20) formada integralmente con la misma, extendiéndose la pared periférica (20) hacia la otra de la pared (16) de entrada y de la pared (22) de salida.

3. Un bloque según la reivindicación 2, en el que las paredes periféricas (20) están asociadas tanto con la pared (16) de entrada como con la pared (22) de salida, aplicándose las paredes periféricas (20) entre sí para espaciar la pared (16) de entrada y la pared (22) de salida separadas una de otra, definiendo la pared (16) de entrada, la pared (22) de salida y las paredes periféricas (20) juntas el hueco (32).

4. Un bloque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los salientes (18) están dispuestos en una agrupación regular.

5. Un bloque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cara exterior de la pared (16) de entrada está configurada para incluir regiones abovedadas alineadas con los salientes (18).

6. Un bloque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos uno de los salientes (18) tiene una forma tal que define un lado de entrada de forma sustancialmente circular, elíptica, cuadrada o rectangular y un lado de salida de forma sustancialmente cuadrada o rectangular.

7. Un bloque según la reivindicación 6, en el que el dispositivo fotovoltaico (28) tiene sustancialmente las mismas dimensiones que el lado de salida.

8. Un bloque según la reivindicación 6 o la reivindicación 7, en el que los lados de entrada de los concentradores solares adyacentes están separados entre sí.

9. Un bloque según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la pared (16) de entrada y la pared (22) de salida son de forma cuadrada, rectangular, hexagonal o triangular.