WO2009151307A1 - Sistema de disipación de calor en construcciones con block y bovedilla de concreto - Google Patents

Sistema de disipación de calor en construcciones con block y bovedilla de concreto Download PDF

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    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/90—Passive houses; Double facade technology

Definitions

  • the tendencies to reduce the effects due to the high temperatures in the constructions and reduce the consumption of electrical energy is a problem to solve.
  • the problem is focused on: delaying the heating process in the construction through the walls and ceilings with materials resistant to this action.
  • one of the options is to add to the traditional methods layers of synthetic insulating materials that help which necessarily increases the cost and the feasibility of applying these methods in certain types of constructions such as housing of social interest.
  • burnt clay brick Another is in the manufacturing process of conventional materials such as burnt clay brick or the concrete block under pressure.
  • the disadvantage of the burnt clay brick is the following: by giving them mechanical resistance by means of heat it loses its thermal properties, which is reflected in that it absorbs, accumulates and transmits too much heat inside the houses and buildings.
  • their specific weights are very high because the raw materials are themselves heavy. They are generated from banks of materials that run out quickly and are not renewable. They are not appropriate materials (not compatible) for extreme climates since the houses or buildings built with these materials are very cold in winter and very hot in the summer due to the inherent characteristics of the materials, since their heat transfer capacity is significant, forcing high consumption of electricity, water and fuel to cool or heat living spaces.
  • thermal silver paint that is applied on ceilings and whose characteristic consists in the ability to reflect the paint, as well as the exterior paint with different ingredients that provide a certain degree of thermal insulation.
  • thermal silver paint that is applied on ceilings and whose characteristic consists in the ability to reflect the paint, as well as the exterior paint with different ingredients that provide a certain degree of thermal insulation.
  • These materials have a lower degree of thermal insulation than polyurethane or polystyrene, so they are much less effective, but their cost is lower.
  • the patent 9900031 of the Spanish Patent Office entitled "Fixing system for ventilated facade cladding" is counted, which is a fixing system which allows any necessary regulation during the assembly of the cladding on the ventilated facade. It includes height-adjustable supports that are fixed on the facade by means of threaded elements, while there are some fasteners linked to said supports, so that the clamps are supported and fitted directly onto the fasteners.
  • said fasteners are adjustable in a direction perpendicular to the facade.
  • Conventional fixing systems in general, present problems when assembling the cladding, mainly because the regulations of said systems present certain difficulties, which does not happen in the present invention.
  • the invention comprises in combination exterior prefabricated panels that internally incorporate insulating material forming a single piece that are fixed to the structure by means of metal anchors fixed at each level of slab, whose anchors have extensions that cross said panels and that are provided with extreme couplings that allow Ia externally fastening them to a grid of vertical and horizontal profiles to which the visible exterior cladding plates of the facade are fixed, defining between the closing panels of the facade and the cladding plates a ventilated chamber.
  • the invention comprises a system of prefabricated facade cladding panels that globally undertakes the execution of enclosure, insulation, ventilated air chamber and exterior finish in natural stone, solving hollow lintels, jambing of openings and corners. It consists of a stone cladding (1), ventilated air chamber (6), thermal insulation of extruded polystyrene (3), and as a support, a reinforced concrete panel HA-25 (4).
  • the anchoring of the stone (2), as well as the assembly to the structure of the building (9 and 10) is carried out by means of AISI 404 AISI 305 stainless steel parts.
  • the system aims to provide the technology and quality offered by an industrialized process without giving up to cost competitiveness, process safety and diversity in terms of finishing and different Modulations of each work.
  • the possible alternatives will refer to the different thicknesses of each element or improvements in the use of materials in research and development.
  • the present patent 9900474 of the Spanish Patent Office entitled "Light and insulating vault” is counted.
  • the light and insulated vault built in polystyrene (2) and reinforced concrete (1) with irons (3) of free length and width, equipped with lightness, high thermal and acoustic insulation and capable of offering good adhesion for subsequent liming or termination .
  • Figure 1 is a conventional cross-section of the heat dissipation system in constructions with blocks and vaults, where the interior of the construction is shown and how said system works.
  • Figure 2 is a conventional side view of the heat dissipation system in constructions with blocks and vaults showing the exterior of the construction.
  • Figure 3 is a perspective view of the heat dissipation system in buildings with blocks and vaults.
  • Figure 4 shows a cross section of an enclosure dala.
  • Figure 5 shows a perspective view of a block with grooves.
  • Figure 6 shows a perspective view of the vault.
  • Figure 7 shows a front view of the concrete vault.
  • the present invention refers to a building system based on hollow blocks for the construction of the walls and hollow vault for the construction of the roof. Said system starts from a base (10) where the blocks with grooves are placed in the first and second course, the grooves of the first and the second (1) are coupled. From the third course, conventional blocks are placed in a traditional way until the last-last course. Subsequently, ventilated blocks are placed in the last two courses (2). If a closing dala (5) is required, it must have a duct (6) so as not to interfere with the flow of air (9) along the wall. On the roof, the hollow vault forms a duct (8) between the front (3) and rear (4) of the construction, to allow free air flow (9).
  • Figure 2 shows a perspective view of the construction system of the wall and ceiling, according to the references, the grooved blocks (1) of the first and second course allow ventilation through the circulation of an air flow, up to exit through the last two rows (2) of said blocks, thereby decreasing the heating of the wall.
  • the flow of air circulating along the duct (8) enters through one end of the hollow of the vault (3), said flow leaving the opposite end (4), displacing hot air from the ceiling.
  • FIG. 3 shows the walls of the construction system of the present invention, according to said figure, the grooved blocks (1) that were placed in the first and second course allow air access due to the chimney effect caused by the heating of the wall exposed to sunlight.
  • the phenomenon is explained by the convection of hot air towards the upper part, with movements between the hollow spaces (9) until leaving through the grooves of the blocks placed in said upper part.
  • Figure 4 shows the detail in which by means of a pipe section (6), preferably a PVC pipe, it is possible for the air to flow through the structural elements as closing walls (5).
  • Figure 5 shows the grooves (19) in the ventilated block (18) in the middle of the front face, they must be at least four to whatever their measurement.
  • Figure 7 shows the construction system of the roofs of the present invention where the concrete vault (17) is placed on beams (12) and then the slab (16) is cast to complement said system.
  • An advantage of the present invention constitutes the fact that air flows freely through the hollow spaces of the vault (15), causing the lower wall (13) to cool it.
  • the design of said element (17) with intermediate divisions (14), allows to obtain greater speed of the air that flows through said hollow spaces (15).
  • the ventilated block is the element that allows the passage of air flow from the outside to the inside of the block in a simple manner, and it is here that the temperature difference between the inner and outer layer of the block is found, decreasing the temperature.

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Abstract

Sistema constructivo que permite disipación de calor, a base de bloques de construcción ranurados en las paredes y bovedillas huecas en los forjados. Dichos bloques ranurados se colocan en las primeras y últimas hileras utilizándose para el resto de la pared bloques convencionales. Para permitir el flujo de aire dentro de los muros y a través de los elementos estructurales se utilizan conductos que podrán ser de PVC. Las bovedillas se sitúan sobre las vigas vertiéndose a continuación el mortero, permitiendo el libre paso de aire a través de los espacios huecos de las bovedillas, provocando así el enfriamiento de la construcción.

Description

SISTEMA DE DISIPACIÓN DE CALOR EN CONSTRUCCIONES CON BLOCK Y BOVEDILLA DE CONCRETO.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En Ia actualidad las tendencias para disminuir los efectos por las altas temperaturas en las construcciones y reducir el consumo de energía eléctrica, es un problema a resolver. Con esto Ia problemática se centra en: retardar el proceso de calentamiento en Ia construcción a través de los muros y techos con materiales resistentes a esta acción. Para lograr este cometido, una de las opciones es agregarle a los métodos tradicionales capas de materiales aislantes sintéticos que auxilien Io que necesariamente eleva el costo y Ia factibilidad de aplicar estos métodos en cierto tipo de construcciones como Ia vivienda de interés social.
Otra es en el proceso de fabricación de los materiales convencionales como el ladrillo de arcilla quemado o el bloque de concreto a presión. La desventaja del ladrillo de arcilla quemado es Ia siguiente: al darles resistencias mecánicas por medio de calor pierde sus propiedades térmicas Io que se refleja en que absorbe, acumula y transmiten demasiado calor al interior de las viviendas y edificios. Tanto para el ladrillo como para el bloque de concreto, sus pesos específicos son muy altos debido a que las materias primas son en si pesadas. Son generados a partir de bancos de materiales que se agotan rápidamente y que no son renovables. Son materiales poco apropiados (no compatibles) para climas extremosos ya que las casas habitación o edificios construidos con estos materiales son muy frías en invierno y muy calientes en el verano por las características inherentes de los materiales, ya que su capacidad de transmisión de calor es significativa, obligando a tener altos consumos de energía eléctrica, agua y combustoleos para enfriar o calentar los espacios habitables. En el caso de los materiales usados como aislante térmico para viviendas o edificios, se tienen una variedad de productos usados comúnmente en Ia industria. Entre ellos se cuenta con el poliuretano espreado y poliestireno que se aplican como materiales externos en los muros de las construcciones. Ambos productos son buenos aislantes térmicos pero son de costo elevado, deben reemplazarse periódicamente para mantener un nivel de aislamiento óptimo, son muy inflamables y no son biodegradables Io que representa un problema en el manejo de estos materiales cuando su vida útil se agota.
Existen también otros materiales reflejantes usados para disminuir el calentamiento de superficies. Entre ellos se encuentra Ia pintura plateada térmica que se aplica en techos y cuya característica consiste en Ia capacidad de reflejar Ia pintura, así como Ia pintura para exteriores con diferentes ingredientes que proporcionan cierto grado de aislamiento térmico. Estos materiales tienen un grado de aislamiento térmico menor al poliuretano o el poliestireno por Io que son mucho menos efectivos, pero su costo es menor.
Como antecedente a Ia presente invención, se cuenta a Ia patente 9900031 de Ia Oficina Española de Patentes titulada "Sistema de fijación para aplacados en fachada ventilada", que trata de un sistema de fijación el cual permite cualquier regulación necesaria durante el montaje de los aplacados en Ia fachada ventilada. Incluye unos soportes regulables en altura que se fijan sobre Ia fachada mediante unos elementos roscados, a Ia vez que existen unos elementos de sujeción vinculados a dichos soportes, de forma que sobre los elementos de sujeción se sustentan y encajan directamente los aplacados. Además, cabe señalar que dichos elementos de sujeción son regulables en una dirección perpendicular a Ia fachada. Los sistemas de fijación convencionales, en general presentan problemas a Ia hora de montar los aplacados, debido principalmente a que las regulaciones de dichos sistemas presentan ciertas dificultades, Io cual no sucede en Ia presente invención. Otro antecedente a Ia presente invención, se cuenta a Ia patente 200301789 de Ia Oficina Española de Patente titulada "Sistema de fachada ventilada y ligera, aplicable a edificios de estructuras de hormigón armado y metálicas". Las estructuras de edificios actualmente se cierran mediante paneles prefabricados fijados a las mismas mediante anclajes metálicos, que posteriormente se les aplica interiormente material aislante, y que forman las paredes interiores preferentemente del tipo de placa enyesada. La invención comprende en combinación paneles prefabricados exteriores que incorporan interiormente material aislante formando una monopieza que se fijan a Ia estructura mediante anclajes metálicos fijados en cada nivel de forjado, cuyos anclajes presentan prolongaciones que atraviesan dichos paneles y que están provistas de acoplamientos extremos que permiten Ia sujeción exteriormente a los mismos de una retícula de perfiles verticales y horizontales a los cuales se fijan las placas de revestimiento exterior visibles de fachada, definiendo entre los paneles de cierre de Ia fachada y las placas de revestimiento una cámara ventilada.
Siguiendo con otro antecedente a Ia presente invención, se cuenta a Ia presente patente 200202780 de Ia Oficina Española de Patente titulada "Fachada prefabricada de piedra natural transventilada". La invención comprende un sistema de paneles prefabricados de cerramiento de fachada que de manera global acomete Ia ejecución de cerramiento, aislamiento, cámara de aire ventilada y acabado exterior en piedra natural, resolviendo dinteles de hueco, jambeado de vanos y esquinas. Está compuesto por un aplacado de piedra (1), cámara de aire ventilada (6), aislamiento térmico de poliestireno extruido (3), y como soporte, un panel de hormigón armado HA- 25 (4). El anclaje de Ia piedra (2), así como del conjunto a Ia estructura del edificio (9 y 10) se realiza mediante piezas de acero inoxidable AISI 404 AISI 305. El sistema pretende aportar Ia tecnología y calidad que ofrece un proceso industrializado sin renunciar a Ia competitividad en costos, seguridad en el proceso y diversidad en cuanto acabado y diferentes modulaciones de cada obra. Las alternativas posibles se referirán a los diferentes espesores de cada elemento o mejoras en cuanto a Ia utilización de materiales en investigación y desarrollo.
También hay otro antecedente a Ia presente invención, se cuenta a Ia presente patente 9900474 de Ia Oficina Española de Patente titulada "Bovedilla ligera y aislante". La bovedilla ligera y aislante construida en poliestireno (2) y hormigón armado (1) con hierros (3) de largo y ancho libre, dotada de ligereza, elevado aislamiento térmico y acústico y capaz de ofrecer una buena adherencia para un posterior encalado o terminación.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Los detalles característicos de este novedoso sistema de disipación de calor en construcciones con bloques y bovedillas de concreto se muestran claramente en Ia siguiente descripción y en los dibujos que se acompañan, así como una ilustración de aquella y siguiendo los mismos signos de referencia para indicar las partes y las figuras mostradas.
La figura 1 es un corte transversal convencional del sistema de disipación de calor en construcciones con bloques y bovedillas, donde se muestra el interior de Ia construcción y como trabaja dicho sistema.
La figura 2 es una vista lateral convencional del sistema de disipación de calor en construcciones con bloques y bovedillas mostrando el exterior de Ia construcción.
La figura 3 es una vista en perspectiva del sistema de disipación de calor en construcciones con bloques y bovedillas.
La figura 4 muestra un corte transversal de una dala de cerramiento.
La figura 5 muestra una vista en perspectiva de un bloque con ranuras. La figura 6 se muestra una vista en perspectiva de Ia bovedilla.
La figura 7 muestra una vista frontal de Ia bovedilla de concreto. Con referencia a la figura 1 , Ia presente invención es referida a un sistema constructivo a base de bloques huecos para Ia construcción de los muros y de bovedilla hueca para Ia construcción del techo. Dicho sistema parte de una base (10) donde se colocan los bloques con ranuras en Ia primera y segunda hilada, acopladas las ranuras de los primeros con los segundos (1). A partir de Ia tercera hilada se colocan de forma tradicional bloques convencionales hasta Ia antepenúltima hilada. Posteriormente se colocan bloques ventilados en las últimas dos hiladas (2). En caso de requerir una dala de cerramiento (5), esta deberá tener un ducto (6) para no interferir el flujo de aire (9) a Io largo de Ia pared. En el techo, Ia bovedilla hueca forma un ducto (8) entre Ia parte frontal (3) y trasera (4) de Ia construcción, para permitir el libre flujo de aire (9).
En Ia figura 2 se muestra una vista en perspectiva del sistema constructivo de Ia pared y techo, de acuerdo a las referencias, los bloques ranurados (1) de Ia primera y segunda hilada permiten Ia ventilación mediante Ia circulación de un flujo de aire, hasta salir por las dos ultimas hiladas (2) de dichos bloques, disminuyendo con esto el calentamiento de Ia pared. En la parte del techo entra por un extremo del hueco de Ia bovedilla (3) el flujo de aire circulando a Io largo del ducto (8), saliendo dicho flujo por el extremo opuesto (4), desplazando al aire caliente del techo.
Siguiendo con Ia figura 3 se muestra los muros del sistema constructivo de Ia presente invención, de acuerdo a dicha figura, los bloques ranurados (1) que se colocaron en Ia primera y segunda hilada permiten el acceso de aire debido al efecto chimenea que provoca el calentamiento de Ia pared expuesta a los rayos solares. El fenómeno se explica por Ia convección del aire caliente hacia Ia parte superior, con movimientos entre los espacios huecos (9) hasta salir por las ranuras de los bloques colocados en dicha parte superior. En Ia figura 4 muestra el detalle en el cual mediante un tramo de ducto (6), preferentemente un tubo de PVC, se logra que el aire fluya a través de los elementos estructurales como dalas de cerramiento (5).
Continuando en Ia figura 5 muestra las ranuras (19) en el bloque ventilado (18) a Ia mitad de Ia cara frontal, deberán ser al menos cuatro a cualquiera que sea su medida.
Con referencia en Ia figura 6 nos muestra como debe ser el acabado de Ia losa (16) para permitir el libre flujo de aire por los espacios huecos (15) de Ia bovedilla (17) y a Ia vez proteger el techo contra Ia lluvia.
En Ia figura 7 se muestra el sistema constructivo de los techos de Ia presente invención donde Ia bovedilla de concreto (17) es colocada sobre vigas (12) y posteriormente se cuela Ia losa (16) para complementar dicho sistema. Una ventaja de Ia presente invención Io constituye el hecho de que el aire fluye libremente a través de los espacios huecos de Ia bovedilla (15), provocando el enfriamiento de Ia pared inferior (13) de Ia misma. El diseño de dicho elemento (17) con divisiones intermedias (14), permite obtener mayor velocidad del aire que fluye a través de dichos espacios huecos (15).
El bloque ventilado es el elemento que permite de manera sencilla el paso del flujo de aire del exterior hacia el interior del bloque, y es aquí donde se encuentra Ia diferencia de temperaturas entre Ia capa interior y exterior del bloque, disminuyendo Ia temperatura. El cuidado de colocar los ductos de tubería, en donde hay elementos estructurales y el dejar libre Ia frontera de Ia losa o techo en el sentido de que los huecos de Ia bovedilla son las combinaciones requeridas para Ia viabilidad del proyecto. Por Io descrito con anterioridad, se puede afirmar que estas características de detener Ia conducción del calor del exterior en una construcción hecha de bloque de concreto y techo de bovedilla de concreto, haciendo circular aire de menor temperatura por los huecos de dichos elementos ha sido plasmada como una opción viable para Ia solución del problema de calentamiento en las construcciones, gracias a los elementos mencionados utilizados por este sistema.
Por todo Io dicho anteriormente, se puede afirmar que estas características de innovación no han sido logradas por ningún otro dispositivo similar y reúne en sí las características de eficiencia, rapidez y bajo costo en sus partes.

Claims

REIVINDICACIONESHabiendo descrito suficientemente mi invención, considero como una novedad y por Io tanto reclamo como de mi exclusiva propiedad, Io contenido en las siguientes cláusulas:
1. Sistema constructivo que produce disipación de calor, el cual incluye bloques ranurados en los muros y bovedillas huecas en el techo, caracterizado por que dichos bloques ranurados se colocan en las primeras y últimas dos hileras y entre medio de estos se colocan bloques huecos convencionales, y ductos en los elementos estructurales para permitir el flujo de aire dentro del muro, dichas bovedillas se colocan sobre vigas y enseguida se cuela Ia losa para constituir el techo, permitiendo el libre paso del aire a través de los espacios huecos de las bovedillas.
2. Sistema constructivo de acuerdo a Ia clausula 1 , caracterizado por que dichos bloques ranurados tienen las ranuras en su cara frontal hasta Ia mitad de dicha cara, y preferentemente incluyen cuatro ranuras.
3. Sistema constructivo de acuerdo a Ia clausula 1 , caracterizado por que los ductos colocados dentro de los elementos estructurales, para permitir el flujo de aire dentro del muro, son tubos de PVC.
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