PT108535A

PT108535A - MULTIFUNCTIONAL SYSTEM FOR INTEGRATION IN THE FACADE OF BUILDINGS

Info

Publication number: PT108535A
Application number: PT108535A
Authority: PT
Inventors: Elena Aelenei Laura; Miguel Gião Beja Ventura José
Original assignee: Laboratório Nac De Energia E Geologia
Priority date: 2015-06-09
Filing date: 2015-06-09
Publication date: 2017-02-02

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A SISTEMA MULTIFUNCIONAL DE CAPTAÇÃO, PRODUÇÃOE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA PARA INTEGRAÇÃO NA FACHADA DE EDIFICIO. O SISTEMA MULTIFUNCIONAL PERMITE A CAPTAÇAO DE ENERGIA SOLAR E A SUA CONVERSÃO EM ENERGIA ELÉCTRICA E TÉRMICA ATRAVÉS DO PAINEL PV (1) E O ARMAZENAMENTO DA ENERGIA ATRAVÉS DA BATERIA MMF (4), ELEMENTOS INTEGRADOS NUMA ESTRUTURA METÁLICA DE SUPORTE (5) E SEPARADOS ENTRE SI POR UMA CAIXA-DE-AR (2). O SISTEMA MULTIFUNCIONAL POSSUI INOVAÇÕES RELATIVAS AOS SISTEMAS EXISTENTES QUE INTEGRAM PAINÉIS PV E MMF, SENDO QUE UMA DAS INOVAÇÕES CONSISTE NA CONCEÇÃO DO ARMAZENAMENTO DA ENERGIA ATRAVÉS DA BATERIA MMF (4) COMPOSTA POR UM CONJUNTO DE 12 PLACAS DE MMF (3) COLOCADAS PARALELAMENTE NO INTERIOR DE UMA CAIXA TERMICAMENTE ADIABÁTICA, GAVETAS ISOLADORAS DA BATERIA MMF SUPERIOR (12) E INFERIOR (13) E VENTILADORES (16). OUTRA CARACTERÍSTICA INOVADORA PARA ESTE TIPO DE SOLUÇÕES DE FACHADA RESIDE NA MULTIFUNCIONALIDADE DESTE SISTEMA INTEGRADO DEVIDO À FLEXIBILIDADE DA SUA ADEQUAÇÃO ÀS DIVERSAS CONDIÇÕES CLIMÁTICAS E NECESSIDADES ENERGÉTICAS DO ESPAÇO INTERIOR DO EDIFÍCIO, DE FORMA AUTOMATIZADA. OS MODOS DE FUNCIONAMENTO E AS RESPETIVAS FUNÇÕES DO SISTEMA MULTIFUNCIONAL TÊM AUXÍLIO DO SISTEMA DE GESTÃO QUE ATRAVÉS DE AUTOMATIZAÇÃO TORNA O SISTEMA MULTIFUNCIONAL AUTÓNOMO E MAIS FUNCIONAL. O SISTEMA DESTINA-SE À PROMOÇÃO DAS CONDIÇÕES DE CONFORTO TÉRMICO NO INTERIOR DOS EDIFÍCIOS, VISANDO A SUA APLICAÇÃO EM FACHADAS.The present invention relates to a multi-functional system for capturing, producing and storing energy for integration in the building façade. THE MULTIFUNCTIONAL SYSTEM ALLOWS SOLAR ENERGY AND THEIR CONVERSION IN ELECTRICAL AND THERMAL ENERGY THROUGH THE PV PANEL (1) AND THE ENERGY STORAGE THROUGH THE MMF BATTERY (4), ELEMENTS INTEGRATED IN A METAL STRUCTURE OF SUPPORT (5) AND SEPARATE BETWEEN YOU FOR A BOX-OF-AR (2). THE MULTIFUNCTIONAL SYSTEM HAS INNOVATIONS CONCERNING THE EXISTING SYSTEMS THAT INTEGRATE PV AND MMF PANELS, THAT ONE OF THE INNOVATIONS CONSISTS IN THE CONCEPT OF ENERGY STORAGE THROUGH THE MMF BATTERY (4) COMPOSED OF A SET OF 12 MMF PLATES (3) PLACED PARALLELALLY IN THE INSIDE OF A THERMICALLY ADIABATIC BOX, BATTERY ISOLATORS FOR THE UPPER (12) AND LOWER (13) AND FAN (16) BATTERIES. ANOTHER INNOVATIVE FEATURE FOR THIS TYPE OF FACADE SOLUTIONS RESIDES IN THE MULTIFUNCTIONALITY OF THIS INTEGRATED SYSTEM DUE TO THE FLEXIBILITY OF ITS ADEQUACY TO THE VARIOUS CLIMATE CONDITIONS AND ENERGY REQUIREMENTS OF THE BUILDING'S INTERIOR SPACE, AUTOMATICALLY. THE OPERATING MODES AND THE RESPECTIVE FUNCTIONS OF THE MULTIFUNCTIONAL SYSTEM HAVE THE MANAGEMENT SYSTEM AID THAT THROUGH AUTOMATION TURNS THE AUTONOMOUS AND MORE FUNCTIONAL MULTIFUNCTIONAL SYSTEM. THE SYSTEM IS INTENDED TO PROMOTE THE CONDITIONS OF THERMAL COMFORT IN THE INTERIOR OF THE BUILDINGS, VISITING ITS APPLICATION IN FACADES.

Description

"SISTEMA MULTZrcmettMJUL. PA.RA IWTEm&ÇRQ MA FACEADA DE EDIFÍCIOS" A premente invenção ?,eíete~-se a um sistema coai funções de captação, produção, arimzensxmtit® e gestão do enéxçia , referido c-dano ^sistema molfeifancional" para integração na fachada de edifícios, que integra painéis fotovoltaicos {PV), referido por "painel PV”, módulo de armazenamento constituído por materiais com mudança de fase (MMF) referido como **bateria MMF% e sistema de gestão,, automatiração de energia do próprio sistema, A presente Invenção- destinasse a promoção das condições de conforto térmico no interior dos edifícios através do sistema integrado com funções de captação de energia soí ar, produçãof armazenamento e gestão {autónoma) da energia elétrica e térmica,.* visando a sua, aplicação na industria de construção civil.,, como solução alternativa às soluções tradicionais de construção,, especificamente fachadas. A presente invenção permite a captação da energia solar ao nível da fachada dos edifícios e a. sua conversão em energia elétrica e térmica através do sistema painel PV, a bateria MAF em conjunto com o sistema de gestão de energia desempenhando o papel de regulação da temperatura dos painéis fotovoltaicos que por sua vez influencia o conforto do espaço interior,. O sistema multifuncional possui inovações relativas aos sistemas existentes que Integram painéis PV e mmf, sendo que uma das inovações consiste na conceção do armazenamento de enerqia através da bateria MMF» Outra caracteristica inovadora para este tipo de soluções de fachada reside na muitifuncionalidade deste sistema integrado devido a sua flexibilidade de adequação ãs diversas condições climáticas e necessidades energéticas do espaço interior do edifício de forma automatizada. &KTECEPEHTES DA 1HVENÇÃ0 A investigação de tecnologias de integração de painéis PV tem sido objeto de abordagens diversificadas, o que reflete a possibilidade de existirem inúmeras configurações de sistemas de integração de painéis PV que procuram otimizar a eficiência térmica e elétrica desta tecnologia.The present invention relates to a system for collecting, producing, storing and managing the energation referred to herein as a molten-molten system for integration in the facade of buildings, which integrates photovoltaic panels (PV), referred to as "PV panel", storage module consisting of materials with phase change (MMF) referred to as ** MMF% battery and management system, automation of energy The present invention is intended to promote the thermal comfort conditions within buildings through the integrated system with functions for collecting solar energy, production, storage and autonomous management of electric and thermal energy. its application in the civil construction industry, as an alternative solution to traditional building solutions, specifically facades. The present invention allows the capture of solar energy at the level of the facade of buildings and a. its conversion into electric and thermal energy through the PV panel system, the MAF battery in conjunction with the power management system playing the role of temperature regulation of the photovoltaic panels which in turn influence the comfort of the interior space. The multifunctional system has innovations related to the existing systems that integrate PV and mmf panels, and one of the innovations is the design of energy storage through the MMF battery »Another innovative feature for this type of façade solutions lies in the multifunctionality of this integrated system due to its flexibility of suitability to the various climatic conditions and energy needs of the building's interior space in an automated way. The investigation of PV panel integration technologies has been the subject of diversified approaches, reflecting the possibility of numerous configurations of PV panel integration systems that seek to optimize the thermal and electrical efficiency of PV technology.

Em termos de sistemas de integração dos painéis PV, existem duas formas de integração nas fachadas dos edifícios: a forma direta, sem espaço de ar entre os painéis e o suporte, e a forma indireta, quando é introduzido um espaço de ar entre os painéis e o suporte. Por sua vez, o espaço de ar pode ser ventilado naturalmente ou mecanicamente, ou não ventilado. Relativamente ao funcionamento, a eficiência do sistema pode ser otimizada com recurso a ventilação do espaço de ar entre os painéis e o suporte, utilização em conjugação com sistemas solares térmicos ou utilização em conjugação com soluções de armazenamento (MMF}, Estes sistemas de integração estão referenciados a seguir„ lima melhoria da eficiência global dos painéis pv foi obtida quando as células solaresforam adicionadas aos painéis solares térmicos de revestimento metálico {Clarke J> A. et al., Renewable Energy 8, 475-480 {1996}; Clarke 0. A. et aI,,In terms of integration systems of PV panels, there are two forms of integration in the façades of the buildings: the direct form, without air space between the panels and the support, and the indirect form, when an air space between the panels is introduced and support. In turn, the air space can be ventilated naturally or mechanically, or non-ventilated. Regarding operation, the efficiency of the system can be optimized by means of ventilation of the air space between the panels and the support, use in conjunction with solar thermal systems or use in conjunction with storage solutions (MMF). referred to below as the improvement in the overall efficiency of PV panels was obtained when the solar cells were added to the metal thermal coating panels (Clarke JA, et al., Renewable Energy 8, 475-480 (1996); A. et al.

Ispra, Italy (1998)? Jffosftfegh B. e Sandberg M. , Renewable Sustainable Energy Review < 2f 287—301 (1998); Mpshfegh B. e Sandberg M., Building Environment 37, 211-218 (2002); Hot lick J* €., Renewable Energy 15, 195—200 (1998); Krauter et al., Solar Energy 67, 239-248 (1999)). O comportamento térmico do conjunto também pode ser melhorado com a introdução de um espaço de ar entre © painel PV e a componente interior do sistema. Um espaço de ar com uma espessura compreendida entre 12 e 14 cm pode prevenir o sobre aquecimento dos PVs de forma eficaz (Wang Y. et al», Applied Energy 83, 989—10G3 (2006)? Trinuruk P. et a-2.> Asian Jornal Energy Environment 8, 73—95 (2007); Gan G,, Energy 34, 913-21(2009); Gan G., Solar Energy 83, 1253-73 (2009); Mittelman G, et ai.. Solar Energy 83, 1150—1160 (2009); Candanedo L. M, et al., ASHRAE Transactions 116(1) (2010); Bin Y. et al,, Engineering Applied Computation Fluid Mechanics 5,Ispra, Italy (1998)? Jufosftfegh B. and Sandberg M., Renewable Sustainable Energy Review, 28, 287-301 (1998); Mpshfegh B. and Sandberg M., Building Environment 37, 211-218 (2002); Hot lick J *, Renewable Energy 15, 195-200 (1998); Krauter et al., Solar Energy 67, 239-248 (1999)). The thermal behavior of the assembly can also be improved by introducing an air gap between the PV panel and the inner component of the system. An air space with a thickness between 12 and 14 cm may prevent the PV overheating effectively (Wang Y. et al., Applied Energy 83, 989-10G3 (2006) Trinuruk P. et al. > Asian Journal Energy Environment 8, 73-95 (2007), Gan G, Energy 34, 913-21 (2009), Gan G., Solar Energy 83, 1253-73 (2009), Mittelman G, et al. Solar Energy 83, 1150-1160 (2009), Candanedo L. M, et al., ASHRAE Transactions 116 (1) (2010), Bin Y. et al., Engineering Applied Computation Fluid Mechanics 5,

Si * , Ene^ ΡΤΟΟβίϋά 30 , 177-186 (2012); Ghani F, et al., Solar Energy 86, 1518-30 (2012)).Yes *, Ene ^ ΡΤΟΟβίϋά 30, 177-186 (2012); Ghani F, et al., Solar Energy 86, 1518-30 (2012)).

Uma geometria otimizada do espaço de ar em função do caudal de ventilação também pode influenciar a eficiência do sistema global (Piyatida Trinuruk et al», Energy Environment 8, 73-95 (2007)), No caso de um sistema devidamente concebido e dimensionado do ponto de vista da ventilação do espaço de ar, a temperatura do painel PV pode ser reduzida até 15$C, o que pode levar a um aumento de 8% da produção de energia em comparação com um painel PV com espaço de ar não ventilado [Yang et al., Building Service Engineering Technologies 22, 157-65 (2001)). A estabilização da temperatura dos painéis PV integrados em sistemas de fachada foi estudada em configurações sem espaço de ar que contemplem possibilidades de armazenamento da energia térmica libertada pelo painel PV.An optimized air space geometry as a function of the ventilation flow can also influence the overall system efficiency (Piyatida Trinuruk et al., Energy Environment 8, 73-95 (2007)). In the case of a properly designed and dimensioned system of From the point of view of air space ventilation, the temperature of the PV panel can be reduced by up to 15% C, which can lead to an 8% increase in energy production compared to a PV panel with unventilated air space [ Yang et al., Building Service Engineering Technologies 22, 157-65 (2001)). The temperature stabilization of the PV panels integrated in facade systems was studied in configurations without space of air that contemplate possibilities of storage of the thermal energy released by the panel PV.

Om doe exemplos é a. integração de painéis em paredes do tipo Trombe Wall, que visa avaliar a capacidade de armazenamento de calor {Jie J» et al. , Building Environment 42 , 1544—1552 (2007)? Jie J» et al*f Applied ThermalOm doe examples is a. integration of panels into walls of the Trombe Wall type, which aims to evaluate the heat storage capacity (Jie J et al. , Building Environment 42, 1544-1552 (2007)? Jie J et al * f Applied Thermal

Engineering 27, .1507—1515 {2007}; Jie J* et al , , Building Environment 42, 3529—3559 {2007}? Koyunbaba B» K, et al., Energy and Building 67, 680—688 (2013),; Chel A, et al,, Energy and Building 40,1643—1650 {2008}),Engineering 27, .1507-1515 {2007}; Jie J et al., Building Environment 42, 3529-3559 (2007)? Koyunbaba B, K, et al., Energy and Building 67, 680-688 (2013) ;; Chel A, et al., Energy and Building 40, 1643-1650 (2008)),

Materiais com mudança de Ease ioram também incorporados em baterias de células de combustível, os MMF absorvem uma percentagem do calor gerado na ocorrência de uma earga ou de se.ar ga de energia elétrica, com o objetivo de melhorar o fornecimento de energia do sistema através do controlo e regular a temperatura fél-Ballaj S., Selman J, R,, Batente BS 646868» {2005}). O arrefecimento passivo de uiu sistema gue Integra um painel FV foi estudado utilizando MMF, de base parafínica, colocados rmm recipiente de alumínio {Hassan ·&* et a1*, Energies 1, 3:18-1331 (2014)1, ou utilizando dissipadores de calor ligados aos painéis PV e outros tipos de MMF para encontrar fornas da melhorar a transferência de calor iHa&an, A, et al», Solar Energy 84 1601—1612 (2010)} Browne M* €. et ai», Menesmble and Sustainable Energy Meviews- 4?> 162-783 {20IS)J» dm sistema de cobertura com integração de painéis PV para captação de radiação solar e conversão em energia elétrica e calorífica fpi desenvolvido recorrendo a tubagem de água colocada sob o sistema de captação, permitindo que a água seja aquecida e utilizada no aquecimento do ar interior, quer através do piso radiante, quer por armazenamento de calor |Yin H.M» et ai,, Solar Energy 87, 184-1 <>5 {2013}), A incorporação dos .MKF numa aplicação especifica como os sistemas de integração dos painéis PV exige uma análise complexa [Huang M, J. et al *, Solar Energy 80, 1121— 1130 (2006); Bouzoukas, Asterias {2008) New approaches for cooling photovoltaic./ thermal (PV/T) systems* PhD thesis, University of Nottingham; Ciulla G* efc al,, Energy Procedia 30,198-206 {2012)]. urn estudo que investiga um painel PV que integra MMP microencapsulado (MEPCM), mostra que a incorporação de camadas de MMF pode melhorar o desempenho térmica e elétrico do painel PV [Ho C. J. et al*, Energy and Building 50, 331—338 {2012)}*Ease-change materials are also incorporated in fuel cell batteries, MMFs absorb a percentage of the heat generated in the occurrence of an ear or electric power source, in order to improve the system's power supply through of the control and to regulate the temperature F-Ballaj S., Selman J, R., Stop BS 646868 (2005). The passive cooling of a system comprising a PV panel was studied using MMF, paraffin-based, placed in an aluminum vessel (Hassan et al., Energies 1, 3: 18-1331 (2014), or using heat sinks attached to PV panels and other types of MMF to find ways of improving heat transfer iHa & A, et al., Solar Energy 84 1601-1612 (2010)} Browne M *. et al., Menesmble and Sustainable Energy Meviews-4?> 162-783 (20IS) A roofing system with integration of PV panels for capturing solar radiation and converting into electric and heat energy fpi developed by placing water piping under the pickup system, allowing the water to be heated and used for indoor air heating, either through the underfloor or by heat storage. Yin HM et al., Solar Energy 87, 184-1 < 2013). Incorporation of .MKFs into a specific application such as PV panel integration systems requires complex analysis [Huang M, J. et al., Solar Energy 80, 1121-1130 (2006); Bouzoukas, Asterias {2008} New approaches for photovoltaic cooling / thermal (PV / T) systems * PhD thesis, University of Nottingham; Ciulla G et al., Energy Proceed 30,198-206 (2012)]. a study investigating a PV panel incorporating microencapsulated MMP (MEPCM), shows that the incorporation of MMF layers can improve the thermal and electrical performance of the PV panel [Ho CJ et al., Energy and Building 50, 331-338 (2012 )} *

No que diz respeito à integração do MMF e painel PV no mesmo módulo pré-fahxicado, foram desenvolvidos estudos considerando fachadas duplas para o pré-aquecimento do ar fresco, geração de eletricidade com painéis PV integrados e armazenamento de energia solar em placas de gesso com MMF integrado [Athienitis A* &, et al*, Built Environment Conference, Santorini, Greece, 855-853 (2085); Athienitis A. K* et al., Building and Environment 32, 405—410 {1997); Aelenei L. et al., 4th int. Youth Coni* Energy, Siófok, Hungary (2013); Aelenei L. et al*, Energy Procedia 48, 474—483 (2014); Aelenei L. et al*, Energy Procedia 58, 172—178 (2014)].Regarding the integration of the MMF and PV panel in the same pre-fahicado module, studies were developed considering double façades for preheating fresh air, generating electricity with integrated PV panels and storing solar energy in gypsum boards with Integrated MMF [Athienitis A *, et al., Built Environment Conference, Santorini, Greece, 855-853 (2085); Athienitis A. K * et al., Building and Environment 32, 405-410 (1997); Aelenei L. et al., 4th Int. Youth Coni * Energy, Siófok, Hungary (2013); Aelenei L. et al., Energy Proced. 48, 474-483 (2014); Aelenei L. et al., Energy Proceedings 58, 172-178 (2014)].

Em resumo, os estudos encontrados na literatura mostram que é possivel aumentar a eficiência dos sistemas gue integram painéis PV recorrendo a estratégias de otimização da geometria, modos de funcionamento, propriedades dos materiais constituintes e modos de integração no edifício* 0 aumento da eficiência dos sistemas que integram painéis PV é possível ainda recorrendo a técnicas de armazenamento. Todavia, os estudos referidos na literatura apresentam limitações no que respeita a gestão de energia para melhoria e preservação das condições de conforto interiores.In summary, the studies found in the literature show that it is possible to increase the efficiency of systems integrating PV panels using strategies of optimization of geometry, modes of operation, properties of constituent materials and modes of integration in the building. which integrate PV panels is still possible using storage techniques. However, the studies reported in the literature present limitations in terms of energy management for improvement and preservation of indoor comfort conditions.

Com esta invenção, é possível responder às questões de gestão de energia, com um sistema muitifuncional devido à £ lexiM.1 idade da sua adequação ãs diversas condições climáticas e necessidades energéticas do espaço interior do edifício. sumário da mmmm G sistema multifuncional da presente invenção é um sistema que possibilita a captação, a produção, o armazenamento e a gestão de energia, em que as suas as principais funções consistem em promover condições de conforto térmico no interior do edifício (espaço interior adjacente) e simultaneamente otimizar a eficiência do painel fotovoltalco que integra, referido por painel £V, minimizando o aumento da sua temperatura* O sistema multifuncional apresenta 7 modos de funcionamento, que se baseiam-se na variação do gradiente de temperatura entre o ambiente interior e o ambiente exterior, em que o fluxo de calor é o principal agente, e consequentemente, com as necessidades de energia do espaço interior adjacente.With this invention, it is possible to respond to energy management issues with a multifunctional system due to the age of its suitability to the various climatic conditions and energy needs of the building's interior space. The multifunctional system of the present invention is a system that enables the capture, production, storage and management of energy, in which its main functions are to promote thermal comfort conditions inside the building (adjacent interior space ) and simultaneously optimize the efficiency of the integrating photovoltaic panel, referred to by panel £ V, minimizing the increase of its temperature * The multifunctional system presents 7 working modes, which are based on the variation of the temperature gradient between the indoor environment and the outdoor environment where the heat flow is the main agent and consequently with the energy needs of the adjacent interior space.

Os modos de funcionamento realizam-se de forma automática tornando o sistema integrado autónomo na sua adequação a diversos cenários e finalidades e são realizados através dos grupos funcionais de componentes.Modes of operation are performed automatically making the integrated system autonomous in its suitability to various scenarios and purposes and are carried out through the functional groups of components.

Este novo sistema multifuncional, relativamente aos demais sistemas, constituídos por painéis PV e materiais de mudança de fase (MMF), dá a possibilidade de promover condições do conforto térmico no interior do edifício e simultaneamente aumentar s eficiência energética dos painéis PV através de um sistema de gestão que modi £ lea as propriedades das funções de forma autónoma» àpresenfca-se a seguir a descrição pormenor latada presente invenção com base numa forma de realisação»This new multifunctional system, with respect to other systems, consisting of PV panels and phase change materials (MMF), gives the possibility of promoting thermal comfort conditions inside the building and simultaneously increasing the energy efficiency of the PV panels through a system which modifies the properties of the functions autonomously, the detailed description of the present invention is described below on the basis of a form of embodiment.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIQURÃS A FIG, 1 é uma representação esquemática do sistema multifuncional da invenção, em que (1) representa o painel PV, (3) representa o conjunto de placas MMF, (4} representa a bateria MMF, (5) representa a estrutura metálica, (6) & {?) representam as comportas exteriores superior e inferior, |8) e (9) representam as comportas centrais superior e inferior, (10) e (11) representam as comportas interlores superior e inferior, (12) e (13) representam as gaveta isoladoras superior e inferior, (14} e (15} representam os ventiladores da caíxa-de-ar superior e inferior, (16) representa o ventilador da bateria MMF, (21) e (22) representam os motores das gavetas isoladoras superior e inferior e (27) representa a roda do motor. A FXG, 2 é uma representação esquemática do sistema multifuncional em corte longitudinal, em que (1) representa o painel fotovoltaico, (2) representa a cavidade-de-ar, (3) representa o conjunto de placas MMF, (4) representa a bateria MMF, (5) representa a estrutura metálica, (6) a (7) representam as comportas exteriores superior e inferior, (8) e (9) representam as comportas centrais superior e inferior, (10) e (.11) representam as comportar interiores superior e inferior, (12) e (13) representam as gavetas isoladoras superior e inferior, (14) e (15) representam os ventiladores da caixa-tíe-ar superior e inferior, (16) e (17) representam os ventiladores da bateria MMF superior e inferior. A FIG, 3 é uma representação esquemática do sistema Multifuncional, em vista posteriory em qué (18) representa motor da comporta exterior, (19) representa motor da comporta •centrai, (201 representa o motor da comporta interior, (26) representa as correi as de transmissão dos motores -e (23) representa o interruptor dos ventiladotea da caixa-de-ar e (24) representa o interruptor dos ventiladores da bateria ®F, A FIG. 4 é uma representação esquemática do sistema de motorisaçlo, em que (18) representa o motor, (25) representa o fuso e (26) representa as correi as de transmissão do motor, A PXG, 5 é uma representação esquemâtioa do sistema de motorisação das gavetas isoladoras, em que (12) representa a gaveta isoladora, superior, |18) representa o motor, (25) representa o fuso e (2?) representa, a roda. do motor > A FTG, 8 é uma representação de esquema elétrico equivalente, em que (28) representa o equivalente elétrico da fonte de calor, (23) representa o equivalente elétrico do dissipador de calor, (30) representa c equivalente elétrico da bateria MMF térmica., (31) representa o equivalente elétrico das comportas e gavetas, (32) representa o equivalente elétrico xaSeméa»,·,·,·, da. temperatura, (33) representa o interruptor dependente da temperatura, (34) representa o correspondente daí sona do ambiente exterior no esquema elétrico, (35) representa o correspondente da «ona do painel PV no esquema elétrico, (36) representa o correspondente da sons da bateria MFSp no esquema elétrico e (3?) representa o correspondente elétrico da sana do ambiente interior, A FIG. 7 é uma representação gráfica do comportamento térmico do sistema multifuncional.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIQURS FIG. 1 is a schematic representation of the multifunctional system of the invention, wherein (1) represents the PV panel, (3) represents the set of MMF plates, (4) represents the MMF battery, (5) represents the metal structure 6 " represent the upper and lower outer gates 8 and 9 represent the upper and lower central gates 10 and 11 represent the upper and lower interlaced gates, 12 and 13 represent the upper and lower shroud 14 and 15 represent the upper and lower fan air blowers 16 represents the fan of the MMF battery 21 and 22) represent the motors of the upper and lower insulation drawers and 27 represents the motor wheel FXG, 2 is a schematic representation of the multifunctional system in longitudinal section, wherein (1) represents the photovoltaic panel, (2) represents the air cavity, (3) represents the set of MMF plates, (4) represents the bat (6) to (7) represent the upper and lower outer gates, (8) and (9) represent the upper and lower central gates, (10) and (.11) represent the upper and lower inlets 12 and 13 represent the upper and lower insulative drawers 14 and 15 representing the upper and lower air box fans 16 and 17 represent the upper and lower MMF battery fans. FIG. 3 is a schematic representation of the Multifunctional system, in a rear view and in which (18) is the engine of the outer gate, (19) the gate motor (201 represents the inner gate motor, (26) (23) represents the air-box fan switch and (24) represents the battery fan switch F, FIG. 4 is a schematic representation of the motorisation system in FIG. (18) represents the motor, (25) represents the spindle and (26) represents the transmission strokes of the motor, PXG, 5 is a schematic representation of the motorization system of the insulation drawers, wherein (18) represents the motor, (25) represents the spindle and (2 ') represents the wheel. (28) represents the electrical equivalent of the heat source, (23) represents the electrical equivalent of the heat sink, (30) represents the electrical equivalent of the battery (31) represents the electrical equivalent of the floodgates and drawers, (32) represents the electrical equivalent of the. (33) represents the corresponding temperature dependent switch, (34) represents the corresponding external ambient state in the electrical scheme, (35) represents the corresponding one of the PV panel in the electrical scheme, (36) represents the corresponding one of sounds of the battery MFSp in the electrical scheme and (3 ') represents the electrical corresponding of the healthy of the indoor environment, FIG. 7 is a graphical representation of the thermal behavior of the multifunctional system.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA IHVENCÃO 0 sistema multifuncional da presente invenção é constituído pelos seguintes grupos funcionais: A estrutura metálica (5), primeiro grupo funcional, é uma caixilharia paralelepipédica , revestida a chapa de alumínio que tem a função de suporte para todos os componentes e elementos do sistema multifuncional (ver Figura 1). O segundo grupo funcional, a que corresponde a função de captação e produção de energia elétrica e térmica, é constituído por: painel FV (1) situado de lado exterior do sistema multifuncional {ver Figura 1):·. O terceiro grupo funcional corresponde à função de gestão de energia de aproveitamento direto, recuperação do calor através de ventilação para o ambiente interior, e é constituído por (ver Figura 2 ): caixa-de-ar (2) situada entre o painel PV e a bateria MMF {4), comportas centrais superior (8) e inferior (9) que permitem a circulação do ar aquecido proveniente da caixa-de-ar para o ambiente interior, sendo movidas com o auxilio do motor (19) acoplado fixado da estrutura metálica (5) e através das correias de transmissão (26), (ver Figura 3, Figura 4), comportas interior superior (10) e inferior (11), que permitem a entrada do ar aquecido no interior do edifício sendo movidas com o auxílio do motor (20) acoplado fixado na estrutura metálica (5) e através das correias de transmissão (26), e ventiladores da caixa-de-ar superior (14) e inferior (15) (ver Figura 2), controlados pelo interruptor (26) localizados na estrutura metálica (5), com a função de aumentar o caudal do ar e otimizar a ventilação. 0 quarto grupo funcional corresponde à função de armazenamento e gestão de energia através da bateria MMF (carregamento e descarregamento). Este ê constituído pela bateria MMF (4) composta por um conjunto de 12 placas de MMF (3), com uma espessura média de 5 mm, perfazendo cerca de 16,8 kg de MMF utilizado, equivalendo a 1428 kJ de calor latente, colocadas paralelamente no interior de uma caixa termicamente adiabãtica, gavetas isoladoras da bateria MMF superior (12) e inferior (13) que controlam o acesso do ar na bateria MMF (4}, acionadas pelos motores (21) e (22). Os motores (21) e (22) transmitem o movimento linear (ver Figura 5) às gavetas isoladoras da bateria MMF superior (12) e inferior (13), através da rotação do fuso (25) e roda do motor (27). O quarto grupo funcionai também é constituído por ventiladores da bateria MMF superior (16) e inferior (17) (ver Figura 2), controlados pelo interruptor (27) localizado na estrutura metálica (5) (ver Figura 3) e que estão ligados quando as gavetas isoladoras do módulo de armazenamento superior (12) e inferior (13) estão abertas, otimizando o carregamento ou descarregamento da bateria MMF {4)>DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The multifunctional system of the present invention is constituted by the following functional groups: The metal structure (5), the first functional group, is a parallelepipedic, aluminum-clad frame having the support function for all components and elements of the multifunction system (see Figure 1). The second functional group, which corresponds to the function of capture and production of electric and thermal energy, consists of: FV panel (1) located on the exterior side of the multifunctional system (see Figure 1):. The third functional group corresponds to the energy management function of direct utilization, heat recovery through ventilation to the interior environment, and is constituted by (see Figure 2): airbox (2) located between the PV panel and the MMF battery (4), upper (8) and lower (9) central ports which allow the heated air from the air box to circulate into the interior environment, being moved with the aid of the attached motor (19) attached to the (5) and through the drive belts (26) (see Figure 3, Figure 4), upper and lower (11) inner gates, which allow heated air to enter the interior of the building by being moved with the aid of the coupled motor 20 secured to the metal frame 5 and through the transmission belts 26, and upper and lower air-box 15 fans (see Figure 2), controlled by the (26) located in the metal structure (5), with the function of increasing the and optimize ventilation. The fourth functional group corresponds to the storage and power management function through the MMF (charging and discharging) battery. This consists of the MMF battery (4) composed of a set of 12 MMF plates (3), with a mean thickness of 5 mm, making up to 16.8 kg of MMF used, equivalent to 1428 kJ of latent heat, placed (12) and lower (13) which isolate the air access in the MMF battery (4), which are driven by the motors (21) and (22) in the interior of a thermo-adiabatic box. 21 and 22 transmit the linear movement (see Figure 5) to the insulation drawers of the upper and lower MMF battery 13 by the rotation of the spindle 25 and motor wheel 27. The fourth group is also constituted by fans of the upper and lower MMF battery (17) (see Figure 2), controlled by the switch (27) located in the metal structure (5) (see Figure 3) and which are connected when the insulating drawers of the upper storage module (12) and lower (13) are open, optimizing loading or Battery Charging MMF {4}>

Os modos de funcionamento e as respetivas funções do sistema multifuncional têm auxílio do sistema de gestão que através de automatização torna o sistema multifuncional autónomo e mais funcional. Q sistema de gestão é constituído pelos sensores de temperatura, motores (18), transformadores que alimentam os controladores para ativar os motores, interruptores (23) e (24), afcuadores e placa microcontroladora, O sistema de gestão é coordenado através de um código de gestão, em função dos sensores de temperatura do ambiente exterior e interior (32), representados em esquema elétrico (ver Figura 6), trocas de calor na superfície exterior (34) e interior (37), fontesdecalor (28), dissipador (30) e armazenamento (30) associadas em equivalente elétrico ao painel FV (35), bateria MMF (36)* Os interruptores associados às comportas e gavetas, representados em equivalente elétrico (31), recebem a informação proveniente dos sensores.The operating modes and their functions of the multifunctional system are aided by the management system which through automation makes the multifunctional system autonomous and more functional. The management system consists of temperature sensors, motors (18), transformers that feed the controllers to activate the motors, switches (23) and (24), and microcontroller hobs and hobs. The management system is coordinated by a code in accordance with the external and internal environment temperature sensors 32, shown in an electrical diagram (see Figure 6), heat exchangers on the outer surface 34 and interior 37, heat sink sources 28, 30) and storage (30) associated in electrical equivalent to the PV panel 35, MMF battery 36. Switches associated with the gates and drawers, shown in electrical equivalent 31, receive the information from the sensors.

Modos de funcionamentoModes of operation

ESTAÇÃO DE IHVEEMO A integração do sistema multifuncional na fachada de um edifício permite dlmi.au.Lr as necessidades energéticas de aquecimento durante o período (diurno) de aquecimento (inverno) através da insuflação de ar aquecido nas horas em que ocorre incidência de radiação solar e, devido à existência e gestão da bateria MMF (4) após a ausência de radiação solar (período noturno), através do descarregamento da energia térmica armazenada durante o período diurno. 1 - Captaçâo/produção A função de captação do sistema multifuncional é realizada através do painel PV (.1) durante o período diurno caracterizado por valores máximos de radiação solar e temperatura ambiente exterior inferior ã temperatura ambiente interior, identificadas como “condições de Inverno”. A energia solar captada é convertida pelo painel PV (1) em energia elétrica e témica. '·····''·····''·····''·····'· 2 - Aproveitamento/recuperação do calor através de ventilação A energia térmica libertada pelo painel PV (.1) no processo de conversão de radiação solar é recuperado através do ar da caixa-de~ar (2) proveniente do espaço interior do edifício através das comportas interior inferior (11) e comportas central inferior (S) conduzido pelos ventiladores da caixa-de-ar inferior (15). O ar aquecido ao nivel da caixa-de- ar é conduzido novanuente para o interior do edifício pelos ventiladores da caixs-de-ar superior (14), através das comportas centrais superior (8) e insuflado no interior do edifício através das comportas interiores superior flG),. desenvolvendo um ciclo de ventilação entre o espaço interior e a caixa-de-ar {2).IHVEEMO STATION The integration of the multifunctional system on the facade of a building allows dlmi.au.Lr the energy needs of heating during the (daytime) period of heating (winter) by inflating heated air in the hours when there is an incidence of solar radiation and due to the existence and management of the MMF battery (4) after the absence of solar radiation (nocturnal period), by discharging the thermal energy stored during the daytime period. 1 - Capture / production The multifunction system is activated via the PV panel (.1) during the daytime period, characterized by maximum values of solar radiation and external ambient temperature below the indoor ambient temperature, identified as "winter conditions" . The captured solar energy is converted by the PV panel (1) into electrical and thermic energy. The thermal energy released by the PV panel (.1) and the thermal energy in the process of conversion of solar radiation is recovered through air from the air box 2 from the interior space of the building through the lower inner floodgates 11 and lower central sluices 5 driven by the fans of the air- (15). The air heated to the airbox level is conducted into the building by the fans of the upper bladder (14) through the upper central gates (8) and inflated inside the building through the inner gates upper flG). by developing a ventilation cycle between the interior space and the air box (2).

3 - Armazenamento* carregamento da bateria MMF a partir do módulo PV O ar aquecido da cavi dade-de-ar (2) e conduzido pelas comportas centrais inferior {9) é insuflado na bateria MMF (4) pelos ventiladores da bateria MMF inferior {17) com as gavetas isoladoras inferior {13) abertas» Desta forma, a energia térmica é armazenada pela bateria MMF. As comportas interiores superior (10) e inferior (11) estão fechadas. 4 - Descarregamento da bateria HMF-aquecimento do espaço interior3 - Storage * Charging the MMF battery from the PV module The heated airflow (2) and driven through the lower center ports (9) is blown into the MMF battery (4) by the lower MMF battery fans { 17) with the bottom insulated drawers (13) open. This way, the thermal energy is stored by the MMF battery. The upper (10) and lower (11) inner gates are closed. 4 - Battery discharge HMF-space heating

No período noturno e nos períodos diurnos caracterizados por valores reduzidos de radiação solar e quando a temperatura ambiente exterior é inferior à temperatura ambiente interior, a energia térmica armazenada peia bateria MMF (4) é libertada através das comportas centrais superior (8), com o apoio dos ventiladores da bateria MMF superiores (16) para o interior do edifício através das comportas interiores superiores (10). As gavetas isoladoras superiores (12) encontram-se abertas. Neste modo de funcionamento as comportas centrais superior (8) e inferior (9) estão fechadas, para impedir a circulação de ar no interior da caixa-de-ar. As comportas exteriores superior f 6) e inferior (7) também estão fechadas.In the night and day periods characterized by reduced solar radiation and when the outside ambient temperature is below the indoor ambient temperature, the thermal energy stored by the MMF battery (4) is released through the upper central ports (8), with the support of the upper MMF battery fans (16) to the interior of the building through the upper inner gates (10). The upper insulation drawers (12) are open. In this operating mode, the upper and lower (9) central shutters are closed to prevent air from circulating inside the air box. The upper outer flaps f 6) and lower (7) are also closed.

ESTAÇÃO DE VERÃOSUMMER SEASON

No período correspondente a estação de arrefecimento (verão) verifica-se a existência de energia térmica proveniente de duas fontes? o painel PV e a energia solar que atravessa os vãos envidraçados» Como a energia térmica pode provocar o sobresquecimento do espaço interior, a gestão do sistema multifuncional durante a estação de verão apela a outros modos de funcionamento que têm como objetivo a captação e a evacuação dos ganhos para o ambiente exterior.In the period corresponding to the cooling season (summer) does the existence of thermal energy from two sources exist? the PV panel and the solar energy that passes through the glazed spans »As thermal energy can cause the interior space to be overheated, the management of the multifunctional system during the summer season appeals to other modes of operation that aim to capture and evacuate of the gains to the outside environment.

Os modos de funcionamento correspondentes à estação de verão são? 5 - Ventilação e evacuação direta do ar aquecido proveniente da caixa-de-arThe operating modes corresponding to the summer season are? 5 - Ventilation and direct evacuation of heated air from the air box

Durante o período diurno o ar existente na caixa-de ar (2), aquecido pelo calor libertado do painel PV, é evacuado pelos ventiladores da caixa-de-ar superior (14) e inferior (15) através das comportas exteriores superior (6) e inferior (7), para o ambiente exterior. 6 - Armazenamento, carregamento da bateria MMF (4) a partir do ar aquecido proveniente do ambiente interior O ar proveniente do ambiente interior do edifieio é conduzido através das comportas interior superior f10) e inferior (11) e insuflado na bateria MMF (4) pelos ventiladores da bateria «MF superior (16) e inferior (17), com as qavetas isoladoras superior (12) e inferior (13) abertas, besta forma, o calor provenientedo interior do edifícioé armazenado pela bateria MMF (4), Neste modo de funcionamento as comportas centrais superior (8) e inferior (9) estão fechadas para impedir acirculaçãode ar entre a báfeêria MMF (4) e a caixa-de-ar (2), 7 - Bescarregamento da bateria MMF (4) e evacuação do calor para o ambiente exterior;During the daytime the air in the air box (2), heated by the heat released from the PV panel, is exhausted by the upper and lower (15) air box (15) fans through the upper outer ports (6 ) and lower (7) for the outdoor environment. 6 - Storage, charging of the MMF battery (4) from the heated air from the indoor environment Air from the interior environment of the building is conducted through the upper inner (f10) and lower (11) inner floodgates and blown into the MMF battery (4) (16) and lower (17), with the upper and lower (16) and the lower (13) insulating flasks, the heat coming from inside the building is stored by the MMF battery (4). In this mode (8) and lower (9) central ports are closed to prevent air circulation between the MMF (4) and the airbox (2), 7 - Loading the MMF battery (4) and evacuating the heat to the outside environment;

No periodo noturno e nos períodos diurnos caracterizados por valores reduzidos de radiação solar e quando a temperatura ambiente exterior é inferior à temperatura ambiente interior# a energia térmica armazenada pela bateria MMF <4| é libertada através das comportas centrais superior (8) e inferior (9), com as gavetas isoladoras superior (12) e inferior (.13) abertas e evacuada para o ambiente exterior pelos ventiladores da bateria MMF superior (16) e inferior (1?) e através das comportas exteriores superior (10) e inferior (11). Neste modo de funcionamento as comportas interior superior (10) e inferior (11) estão fechadas para impedir a circulação do ar com o ambiente interior.In the night period and in daytime periods characterized by reduced solar radiation and when the outdoor ambient temperature is below the indoor ambient temperature # the thermal energy stored by the MMF battery <4 | is released through the upper and lower central ports 9 with the upper and lower insulating drawers 12 and the open bottom 13 and evacuated to the outside by the fans of the upper (16) and lower (1) ?) and through the upper (10) and lower (11) outer gates. In this operating mode the upper inner (10) and lower (11) gates are closed to prevent air from circulating with the indoor environment.

Mo período correspondente à estação de inverno e verãoj durante o período noturno# o sistema multifuncional encontrasse inativo. Isto êf todas as comportas se encontram fechadas e os ventiladores inativos. O sistema multifuncional é considerado como elemento construtivo corrente que introduz uma resistência térmica de acordo com as propriedades termofísicas dos materiais constituintes. A presente invenção encontra-se ilustrada no Exemplo seguinte# mas não está a ele limitado.Mo period corresponding to the winter and summer season during the night time # the multifunctional system would be inactive. That is, all the floodgates are closed and the fans are inactive. The multifunctional system is considered as a current constructive element that introduces a thermal resistance according to the thermo-physical properties of the constituent materials. The present invention is illustrated in the following Example # but is not limited thereto.

Exemplo de cosapo c tame ato té rmico O sistema multifuncional foi desenvolvido para promover condições de conforto térmico no interior do edifício, através de 6 modos de funcionamento adequados às diferentes condições climáticas para auxiliar as funções de captação# produção e armazenamento de energia. 0 exemplo corresponde ao comportamento térmico do sistema multifuncional durante um dia típico de inverno* Ao longo do dia* o sistema integrado apresenta os três modos de funcionamento correspondentes à estação de inverno.Example of cosapo The thermo-multifunction system has been developed to promote thermal comfort conditions inside the building, through 6 different operating modes adapted to the different climatic conditions to assist the functions of collection # production and storage of energy. The example corresponds to the thermal behavior of the multifunctional system during a typical winter day. * Throughout the day * the integrated system presents the three operating modes corresponding to the winter season.

No inicio do período diurna {Figura 7), identifiçado como período de captação e produção {38), o sistema multifuncional entra no modo de funcionamento 1 captação/produção. Quando a temperatura do painel FV {44) atinge 45«Cr o sistema multifuncional entra no modo de funcionamento 2, identificado como período de aproveitamento direto, recuperação do calor através de ventilação (39). Neste período é possível observar a diminuição da temperatura do painel PV (44), devido à diminuição da temperatura da caixa-de ar (45) que conduz o ar aquecido para o interior do edifício, ê possível observar o aumento da temperatura interior (47) para valores superiores a 20^0. Nas horas em que ocorrer incidência de radiação solar máxima (43), o sistema integrado entra no modo de funcionamento 3, identificado como período de carregamento da bateria MMF e armazenamento (40). Neste modo de funcionamento é possível observar a estabilização dos valores das temperaturas do painel PV (44), do ar na caixa-de-ar (45) e do ambiente interior (47), enquanto a temperatura da bateria MMF < 46) começa a aumentar atingindo valores superiores a 30&C. No período diurno, na ausência da radiação solar incidente, o sistema integrado entra no modo de funcionamento 4, identificado como período de descarregamento da bateria MMF (43). As temperaturas do painel PV (44) e da caixa-de-ar (45) sofrem diminuições significativas, atingindo valores próximos da temperatura exterior enquanto a temperatura da bateria MMF (46) tende gradualmente para a temperatura do ar interior.At the beginning of the daytime period (Figure 7), identified as the capture and production period (38), the multifunction system enters the capture / production mode of operation. When the temperature of the FV panel 44 reaches 45 ° Cr, the multifunction system enters operating mode 2, identified as a period of direct recovery, through heat recovery from ventilation (39). In this period it is possible to observe the decrease in the temperature of the PV panel 44, due to the decrease in the temperature of the air box 45 which drives the heated air into the building, it is possible to observe the increase in the interior temperature. ) to values greater than 20%. At the time of the occurrence of maximum solar radiation (43), the integrated system enters operating mode 3, identified as MMF battery charging period and storage (40). In this operating mode it is possible to observe the stabilization of the temperature values of the PV panel 44, the air in the air box 45 and the indoor environment 47 while the temperature of the MMF battery 46 starts to increasing to values greater than 30 & C. In the daytime period, in the absence of incident solar radiation, the integrated system enters operating mode 4, identified as the MMF battery discharge period (43). The temperatures of the PV panel 44 and the air box 45 suffer significant decreases reaching near outdoor temperatures while the temperature of the MMF battery 46 gradually tends to the indoor air temperature.

Durante o período noturno, o sistema multifuncional entra no período identicLcado como período inativo | 42), reiniciando o sen comportacento no dia seguinte como o modo de funcionamento,During the night time, the multifunction system enters the identicLated period as the idle period | 42), restarting the behavior of the next day as the operating mode,

Claims

1. Multifunctional system for. (5), upper (6) and lower (7) outer, PV panel (1), housing (2), upper central sluices (8) and (9), MMF battery (4), upper (10) and lower (11) inner gates, upper (14) and lower (15) air vents, MMF (16) and (17) ), a set of 3 motors 18, 19, 20 secured to the metal frame 5 and transmission belts 26.

A multifunctional system according to claim 3, characterized in that it comprises an MMF battery (4) composed of a set of 12 MMF plates (31, with an average thickness of 5 mm, making up about 16.8 kg of MMF used, to 1428 kJ of latent heat, placed parallel to one another within a relatively adiabatic casing, upper and lower (12) and lower (13) and (16) and (17) MMF battery insulation drawers.

A multifunctional system according to claim 2 characterized by a motorization system of the insulation drawers (12) and lower (13) consisting of motors (21) and (22), spindle (25) and motor wheel (27).

A multi-functional system according to claim 2 characterized by a motorization system of the upper (6) and lower (2) outer, upper and lower (9) and upper (2) and lower ( 11 is provided by a set of 3 motors 38, 19, 20 secured to the metal frame 5, spindle 25 and transmission journals 26,

Use of the system according to any one of claims 1 to 4 in the management of energy and thermal comfort in the interior of buildings characterized by control of floodgates, fans, insulation drawers and motors of said system * in an automated manner, suiting the external ambient conditions and interior as needed.

A multifunctional system according to claims 1 to 5 characterized by temperature sensors, motors (18), transformers which power the controllers to activate the motors, switches (23) and (24), actuators and microcontroller plate *

A multifunctional system according to claims 1 to 6, characterized by a management code which operates as a function of the outdoor and indoor environment temperature sensors (32), heat exchangers on the outer (34) and the inner (37) , heat sources 28, heatsink 30 and storage 30 associated in electrical equivalent to PV panel 35, MMF battery 36. : 0. System fôré --- fabriaaído; and ΡοΡάηακϊο from prpdaeâp to rava to en. the heat exchanger accent according to claims 8 to 8, characterized in that the motor vehicle and steering gear are fixed; by weight, is reduced by the number of tons per year,