WO2014102424A1 - Sistema de panelización de alta eficiencia energética y de formas libres - Google Patents

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César BEDOYA FRUTOS
Benito Lauret Aguirregabiria
Fernando Alonso Amo
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Universidad Politecnica de Madrid
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    • Y02B80/10Insulation, e.g. vacuum or aerogel insulation

Definitions

  • the present invention is included within the field of sustainable architecture and engineering within the construction of buildings and more specifically refers to a panel system of high energy efficiency and free forms for the constitution of architectural facades.
  • the minimum thickness is an almost obligatory requirement when the transparency of a facade is sought, and a challenge when trying to obtain high energy efficiency in conjunction with high strengths and reduced weights, but also offers a series of benefits that justify the need to try to find facades of less and less thickness.
  • reinforced resins can be used, which are usually lighter and stronger, but this material has the disadvantage that it does not offer an optimal balance between the level of insulation, translucency and, above all, versatility when defining complex shapes.
  • Double glazing that have metallic layers for solar control have traditionally some problems with condensation or interstitial dirt in the chamber as well as overheating and possible breakage: that is, the problems that may arise, come from the possibility of occurrence important thermal breaks in the same piece. That is to say, that on one of these glasses the sun and the shadow impinge simultaneously which can cause tensions and contractions that lead to breakage.
  • the present invention relates to a panel system of high energy efficiency and free forms, comprising a plurality of panels joined together by a series of joining means.
  • each panel comprises two wrapping sheets, an inner sheet and another outer sheet formed from a matrix of Si0 2 -PMMA resin reinforced with nanofibers natural cellulose and an intermediate vacuum chamber of 1 hPa, arranged between the inner sheet and the outer sheet, and filled with a monolithic silica airgel.
  • this panel system provides a minimum thickness and monocoque and semi-hull elements can be constructed.
  • the monolithic airgel is an easy-to-handle and encapsulated material, and by itself it only has a very high level of insulation that can last much more than 50 years.
  • this level of insulation improves much more, and although this vacuum chamber also lasts between 30 and 50 years, the airgel would maintain its qualities as insulation, surely, another 30 or 50 years more , so that the system would never be without a good level of isolation, or in the worst case that is when it no longer had its vacuum chamber.
  • the design of the "outer skin" formed by the panelization system object of the present invention is carried out by means of a CAD / CAM system that transmits the information of the 3D model in the free form already discretized and panelized to a multipoint forming machine No matrix (Multi Point Forming (MPF)) that gives you the desired geometry.
  • MPF Multi Point Forming
  • the panel may comprise an ITO bath (6) (Indium Oxide doped with Tin) applied on certain areas of the outer sheet (4). More specifically, the ITO bath will be applied over transparent areas of the panel.
  • ITO bath Indium Oxide doped with Tin
  • the ITO solution is obtained and the panel is immersed in it and by an ultraviolet or thermal treatment, the ITO solution reacts with the Si0 2 and a resistant film is generated that acts as a solar control element , being able to reduce the transmission of UV rays by almost 0%, and infrared by 10%. This limits the entry of radiant solar heat into the space delimited by the panelization system of the invention. Therefore, the use of an ITO bath or primer, avoids the obligation of having a "metal sheet", and offers more competitive features than many of the solar control systems used in construction today.
  • each panel may comprise a layer of PMMA resin applied in situ on certain areas of the outer sheet. More specifically, the PMMA resin layer will be applied over the translucent areas of the panel. In this way, this "protection layer" made in situ, is more oriented to the translucent and also opaque areas of the panels that are part of the system, where the use of ITO is not necessary, because since it is not necessary a solar control, as these areas are translucent, but a good surface finish is essential.
  • the PMMA resin layer could be applied over the ITO bath or vice versa, this feature being optional and in no case limiting.
  • Each panel may comprise a final outer protective film selectable between an antistatic gel film based on polyester resin applied directly on the ITO bath, in the case of transparent areas, or a lacquer film, deposited on the layer of PMMA resin for translucent and opaque areas.
  • This protective layer may be transparent in the case of being deposited on the ITO bath, or translucent in the case of being applied on the PMMA resin layer.
  • the joining means between the panels they may consist of arranging a recess in two of the first contiguous edges of each panel in a first corner of the panel and practicing a stepping of the same thickness as the recess in the two contiguous edges in the second corner opposed to the first corner, to define an overlapping tongue and groove joint between adjacent panels.
  • thermoplastic screws may be used resistance through recesses and staggered adjacent panels.
  • said joints may be chemically sealed by industrial chloroform.
  • vacuum valves may be arranged located in the overlapping areas between adjacent panels, where said vacuum valves will have a plug of Si0 2 -PMMA screwed into holes made for this purpose in the panels. Said plugs shall also be chemically sealed by means of industrial chloroform and the corresponding protective film is applied thereto, as for the rest of the panel.
  • the main mission of these vacuum valves is to achieve the vacuum in the panel.
  • drain valves that is, they are valves, similar to those of filling the tires of a car, but of inverse use.
  • the emptying is done at the end of the entire manufacturing process of the panel.
  • the emptying is individualized; panel by panel: Once the panel is mounted, and the airgel is encapsulated and dried inside, it is when the panel is emptied. With this in mind, emptying is done before joining between panels.
  • the panels may be backlit.
  • the backlight would be done by inserting a waterproof, adhesive, side emission strip on one side of the panel.
  • the light color could be from White / Warm White Xenon White with the option to also use the colors: Green / Blue / Red.
  • Figure 1 represents a plan view of one of the panels that are part of the panelization system object of the present invention.
  • Figure 2 shows a perspective view of the panel of Figure 1.
  • Figure 3 shows a perspective view of the arrangement of two adjacent panels before joining in which the overlapping tongue and groove joint system of the panelization system object of the present invention is observed.
  • Figure 4 shows a perspective view of a portion of an enclosure constituted by the panelization system object of the present invention.
  • Figure 5 shows a sectional view of the enclosure portion of Figure 4.
  • a series of references are identified that correspond to the elements indicated below, without implying any limiting character:
  • the high energy efficiency and free form panelization system comprises a plurality of panels 1, one of which has been represented in isolation in Figures 1 and 2. Specifically in Figure 1 a plan view of the panel has been represented 1 and in figure 2 the same panel in perspective.
  • Each panel 1 comprises two enveloping sheets 3 and 4, an internal sheet 3, which will remain inside the enclosure determined by the panels 1 and another external sheet 4, which will remain outside said enclosure, both constituted from a Si0 2 -PMMA resin matrix reinforced with natural cellulose nanofibers and an intermediate vacuum chamber 5 of 1 hPa, arranged between the inner sheet 3 and the outer sheet 4, and filled with a monolithic silica airgel.
  • Different surface treatments will be applied to the outer surface of the outer sheet 4 and depending on whether it is opaque or transparent areas.
  • the monolithic airgel being the most expensive and difficult to produce is the most conditioning factor in terms of size and final measures that panel 1 will have.
  • a 35 mm thick panel has been studied, consisting of two 2.5 mm thick sheets of Si0 2 -PMMA reinforced with cellulose nanofibers and a 25 mm thick vacuum chamber, filled with monolithic silica airgel, as seen in Figure 5.
  • a weight per unit area of between 15 and 7 kg / m 2 is assumed.
  • the prototype modeled for the tests offers a weight within that fork of weights since its weight is 8, 1 1 kg / m 2 , and the density of the panel is 232.05 Kg / m 3 .
  • the width and height of the panel shall not exceed 600 mm x 600 mm (although the dimensions may be smaller) and the minimum allowable bending radius is approximately 4,000 mm.
  • the test prototype has dimensions of 600 mm x 600 mm x 35 mm, a volume of 0.0126 m 3 and a weight of 2.92 kg. If filled with airgel, approximately 10 liters of this material are consumed.
  • the panel 1 will have a recess 9 in each of the first two adjacent edges 10 and 1 1 of the panel in a first corner of the panel and in the same way the panel 1 will have a stepping 12 of the same thickness as the recess 9 on each of the two adjacent edges 13 and 14 in a second corner opposite or opposite the first corner. Therefore, each panel has two edges that generate the opposite corners, two of them are “male edges” 13 and 14 and the other two are “female edges" 10 and 1 1. This facilitates the locking and assembly of the entire system in work.
  • the joint consists of the following dimensions: male and female edges: 40mm overlap, over the entire length of the overlap (approximately 600mm).
  • the thickness of these overlapping surfaces is 17.5 mm, the sum of which offers 30 mm of panel thickness, which offers continuity to the system.
  • the joint When superimposing the panels in the assembly, the joint consists of 30mm thick, like the rest of the system, but its composition will be that of four 2.5mm thick walls of reinforced resin, and two vacuum chambers filled with gel 10 mm monolithic silica.
  • panel 1 This very special form of panel 1 is due to providing it with simple joining means that make the surface defined by the panels 1 when joining as continuous as possible.
  • the panel 1 has a composite shape formed from two diagonally overlapping square shapes as can be seen in the aforementioned figures 1 and 2, where the recess 9 is overlapped with the corresponding stepping 12 of the adjacent panel 1.
  • thermoplastic screws 15 will be used that pass through recesses 9 and steps 12 of adjacent panels. Three thermoplastic screws will be used, each of approximately 52 mm, which will be responsible for securing the system in the construction site.
  • This assembly between panels 1 is consolidated by the application to the joints 16 between panels 1 of industrial chloroform that thanks to its chemical welding does not leave space between the panels, being able to be designed with millimeter accuracy for its assembly and also seals the system hygroscopically .
  • the system will be completed with vacuum valves 17 located in the overlapping areas between adjacent panels, close to the screwed-in areas between panels 1, said vacuum valves 17 having a plug of Si0 2 -PMMA screwed into holes made for this purpose. in the panels 1, said cap also being chemically sealed by the industrial chloroform and finishing the surface finish with a protective film 8 of antistatic gel-coat.
  • an LED strip (not shown in the figures) will be used.
  • This LED strip will be waterproof and self-adhesive and will have 15 LEDs (Side SMD) of high lateral emission intensity and total length of 30 cm.
  • LEDs Side SMD
  • it will have a 12V connection cable at both ends and 55 cm long X 5mm wide X 2mm high, which can be connected directly between the panels generating a continuous circuit until reaching the power supply or a plug.
  • This backlight could be integrated inside the panel in the manufacturing process: The moment would be when the panel is being assembled and the "box" is already built, this element would adhere to one side of it in the inner face. Both ends would be allowed to pass through the panel walls, and the perforations would be sealed by acrylic resin. By leaving the two terminations with a "contact surface, or connection” outside, the panels, when assembled, would generate LED lines that would end up in the building's power supplies (through a conventional installation) and in the control system of LEDs Once the passage of the two endings was sealed, the panel filling and drying process would be similar to the one already proposed.

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Abstract

Sistema de panelización de alta eficiencia energética y de formas libres que comprende una pluralidad de paneles (1) unidos entre sí mediante medios de unión (2). Cada panel (1) comprende dos hojas (3) y (4) envolventes, una hoja interna (3) y otrahoja externa (4) constituidas a partir de una matriz de resina de SiO2-PMMA reforzada con nanofibras naturales de celulosa Y una cámara intermedia de vacío (5) de 1hPa, dispuesta entre la hoja interna (3) y la hoja externa (4), rellena de un aerogel de sílice monolítico. Los medios de unión entre paneles disponen de un rebaje (9) en dos de los primeros bordes contiguos (10, 11) del panel en una primera esquina del panel y un escalonamiento (12) de igual espesor que el rebaje (9) en los dos bordes contiguos(13, 14) en la segunda esquina contrapuesta a la primera esquina.

Description

TITULO
SISTEMA DE PANELIZACIÓN DE ALTA EFICIENCIA ENERGÉTICA Y DE FORMAS LIBRES DESCRIPCIÓN Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de la arquitectura sostenible y de la ingeniería dentro de la construcción de edificaciones y más concretamente se refiere a un sistema de panelización de alta eficiencia energética y de formas libres para constitución de fachadas arquitectónicas.
Antecedentes de la invención
En la actualidad las vanguardias arquitectónicas demandan un sistema constructivo para fachadas y cerramientos que sea ligero, de forma libre y de superficie continua y que adicionalmente ofrezca altas prestaciones en lo que se refiere a la eficiencia energética, pero que a su vez permita el paso de la luz natural y su retroiluminación. Además de esta demanda desde el punto de vista técnico y del diseño arquitectónico, la sociedad se encuentra cada vez más concienciada en la necesidad de reducir los impactos ambientales y en la urgencia de hacer más eficientes las edificaciones en las que vivimos y trabajamos.
En primer lugar, existe una exigencia creciente de edificaciones con una alta eficiencia energética debido a las penalizaciones que provienen del incumplimiento de los compromisos con la sostenibilidad, desde las nuevas líneas de pensamiento arquitectónico para las que la sostenibilidad es un factor de diseño ineludible y una garantía de calidad, desde los promotores, que empiezan a entender que bajo este lema pueden vender sus productos a mayor precio (un 26% de media), hasta los usuarios finales concienciados del ahorro económico que conlleva la eficiencia energética.
En segundo lugar, las formas libres hace tiempo que han dejado de ser un reto formal estético y han pasado a ser una nueva vía de investigación para resolver los nuevos condicionantes técnicos que plantea la arquitectura bioclimática y sostenible. Esta afirmación se respalda con las palabras de Frank Lloyd Wright en las que une ineludiblemente la función con la forma orgánica y con la forma de la naturaleza (formas libres, geómetras fractales y complejas, superficies continuas, etc.). Los beneficios que ofrece la forma libre en el diseño bioclimático y la sostenibilidad son varios, entre ellos se pueden destacar: la facilidad de orientación, la mayor exposición solar de las superficies, la adaptación a la acción de los vientos dominantes, una mejor relación envolvente-volumen acondicionado, un mayor confort y beneficios sociales debido a disponer de espacios estéticamente más "amables" y "blandos", etc. En la actualidad, se ha demostrado que las medidas de diseño bioclimático pasivo pueden llevar a una reducción del orden del 30% del consumo energético anual de un edificio.
Finalmente, el espesor mínimo es un requisito casi obligado cuando se busca la transparencia de una fachada, y un reto a la hora de tratar de obtener alta eficiencia energética en conjunción con altas resistencias y reducidos pesos, pero además ofrece una serie de beneficios que justifican la necesidad de tratar de buscar fachadas de cada vez menor espesor.
Para conseguir las características específicas necesarias que se acaban de detallar se suelen emplear actualmente una gran variedad de materiales y sistemas constructivos de aislamiento, como por ejemplo acristalamientos con cámara de vacío, pero el empleo de este sistema no termina siendo ventajoso ya que el cristal dispone de unas propiedades físicas, en lo que al soporte de solicitaciones de carga se refiere, bastante reducidas, siendo un material bastante frágil con los problemas que ello supone en el manejo del mismo y sobretodo su alto índice de rotura durante su manipulación e instalación, lo cual hace que el coste de empleo de este material para este tipo de sistemas arquitectónicos de forma libre y superficie continua, en ocasiones, no sea todo lo idóneo que debiera para tales fines.
Como alternativa se pueden emplear resinas reforzadas las cuales suelen ser más ligeras y resistentes, pero este material tiene la desventaja de que no ofrece un óptimo equilibrio entre el nivel de aislamiento, la traslucidez y sobretodo la versatilidad a la hora de definir formas complejas.
Por otro lado, de todos los aislamientos transparentes que existen en la actualidad, tan sólo los gases como el argón y el kriptón si bien mejoran ese equilibrio e incorporan la transparencia (superior al 85%) al sistema tienen el problema de su manejo y encapsulado, el cual es muy complejo. Además, una vez que se van "filtrando" a través de las paredes del panel o del doble acristalamiento, se va perdiendo el aislamiento, hasta que al final (tras 30 o 50 años) el sistema no dispone de ningún nivel de aislamiento ya que el gas se ha filtrado.
Por último, los sistemas tradicionales de dobles acristalamientos, suelen utilizar "capas metálicas" para el control solar. Hay, de forma general, dos diferentes tipos de capas metálicas: capas duras o pirolíticas, vidrios reflectantes que proporcionan una importante protección solar disponible en diferentes colores, vidrios neutros de altas prestaciones aislantes y selectivos, con un coeficiente U muy reducido. Los dobles acristalamientos que disponen de capas metálicas para el control solar tienen tradicionalmente, algunos problemas de condensación o suciedad intersticial en la cámara así como de recalentamiento y posibles roturas: esto es que los problemas que pueden presentar, vienen de la posibilidad de que se produzcan saltos térmicos importantes en una misma pieza. Es decir, que sobre uno de estos vidrios incida simultáneamente el sol y la sombra lo que puede provocar tensiones y contracciones que llevan a la rotura.
Por todo ello, se ha detectado la necesidad de diseñar un sistema de panelización de alta eficiencia energética y de formas libres, el cual sea ligero, de un mínimo en espesor, de alto grado de transmisión a la luz, que permita el diseño de formas libres para la utilización en proyectos arquitectónicos.
Este objetivo se consigue por medio de la invención tal y como está definida en la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones preferidas de la invención.
Descripción de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de panelización de alta eficiencia energética y de formas libres, que comprende una pluralidad de paneles unidos entre sí mediante una serie de medios de unión.
El sistema de panelización objeto de la presente invención tiene la particularidad de que cada panel comprende dos hojas envolventes, una hoja interna y otra hoja externa constituidas a partir de una matriz de resina de Si02-PMMA reforzada con nanofibras naturales de celulosa y una cámara intermedia de vacío de 1 hPa, dispuesta entre la hoja interna y la hoja externa, y rellena de un aerogel de sílice monolítico.
Con la configuración descrita de los paneles que componen el sistema de panelización, se consigue minimizar el espesor del cerramiento del edificio, optimizando su rendimiento energético siendo un sistema transparente, el cual va a conferir dos nuevas propiedades añadidas: por un lado, la posibilidad de generar una "piel estructural" o un cerramiento "autoportante", y por otro, la posibilidad de diseñar pieles arquitectónicas mediante formas libres. Por lo tanto, se conseguirá un mayor aprovechamiento de la superficie interior del edificio (aproximadamente un 8,33% usando este nuevo sistema), y además un menor consumo de materiales y el uso de materiales más ligeros en su construcción, lo que conlleva una menor huella ecológica y un menor consumo de energía y dinero en la fase de construcción, entre otros. Adicionalmente, debido a las cualidades mecánicas de los materiales que incorpora, este sistema de panelización proporciona un espesor mínimo pudiéndose construir elementos monocasco y semimonocasco.
Por otro lado, el aerogel monolítico es un material de fácil manejo y encapsulado, y por sí sólo dispone de un altísimo nivel de aislamiento que puede durar mucho más de 50 años. Al implementar este aislamiento mediante la cámara de vacío, logramos que este nivel de aislamiento mejore mucho más, y aunque esta cámara de vacío dure también entre 30 y 50 años, el aerogel mantendría sus cualidades como aislamiento, seguramente, otros 30 o 50 años más, por lo que el sistema nunca quedaría sin un buen nivel de aislamiento, ni en el peor de los casos que es cuando ya no dispusiera de su cámara de vacío.
El diseño de la "piel exterior" conformada por el sistema de panelización objeto de la presente invención se lleva a cabo mediante un sistema CAD/CAM que transmite la información del modelo 3D de la forma libre ya discretizada y panelizada a una máquina de conformado multipunto sin matriz (Multi Point Forming (MPF)) que le da la geometría deseada.
En un primer aspecto de la invención, el panel podrá comprender un baño de ITO (6) (Óxido de Indio dopado con Estaño) aplicado sobre ciertas zonas de la hoja externa (4). Más concretamente, el baño de ITO se aplicará sobre zonas transparentes del panel. Mediante la tecnología sol-gel se obtiene la disolución de ITO y se sumerge el panel en ella y mediante un tratamiento, ultravioleta o térmico, la disolución de ITO reacciona con el Si02 y se genera una película resistente que actúa como elemento de control solar, pudiendo llegar a reducir casi a un 0% la transmisión de los rayos UV, y a un 10% los infrarrojos. Esto limita el ingreso de calor solar radiante al interior del espacio delimitado por el sistema de panelización de la invención. Por tanto, la utilización de un baño o imprimación de ITO, evita la obligación de disponer de una "lámina metálica", y ofrece prestaciones más competitivas que muchos de los sistemas de control solar utilizados en la construcción en la actualidad.
En otro aspecto de la invención cada panel podrá comprender una capa de resina PMMA aplicada in situ sobre ciertas zonas de la hoja externa. Más concretamente, la capa de resina PMMA se aplicará sobre las zonas traslucidas del panel. De esta forma, esta "capa de protección" realizada in situ, está más orientada a las zonas traslucidas y también opacas de los paneles que forman parte del sistema, donde no se hace necesaria la utilización del ITO, debido que ya que no hace falta un control solar, al ser dichas zonas traslúcidas, pero si es indispensable un buen acabado superficial. No obstante, si fuera necesario se podría aplicar la capa de resina PMMA encima del baño de ITO o viceversa, siendo esta característica opcional y en ningún caso limitativa.
Cada panel podrá comprender una última película protectora exterior seleccionable entre una película de gel antiestático a base de resina de poliéster aplicada directamente sobre el baño de ITO, en el caso de tratarse de zonas transparentes, o una película de laca, depositada sobre la capa de resina PMMA para las zonas traslúcidas y opacas. Pudiendo ser dicha capa protectora transparente en el caso de depositarse sobre el baño de ITO, o translúcida en el caso de aplicarse sobre la capa de resina PMMA. En lo que respecta a los medios de unión entre los paneles, podrán consistir en disponer un rebaje en dos de los primeros bordes contiguos de cada panel en una primera esquina del panel y practicar un escalonamiento de igual espesor que el rebaje en los dos bordes contiguos en la segunda esquina contrapuesta a la primera esquina, para definir una unión por machihembrado a solape entre paneles contiguos. Para asegurar las citadas uniones se podrán emplear tornillos termoplásticos de alta resistencia que atraviesan rebajes y escalonamientos de paneles contiguos. Finalmente, para dotar a la unión de un buen acabado superficial y reducir las discontinuidades que puedan producir las citadas juntas entre paneles contiguos, dichas juntas se podrán sellar químicamente mediante cloroformo industrial.
En otro aspecto de la invención, se podrán disponer válvulas de vacío situadas en las zonas de solape entre paneles contiguos, donde dichas válvulas de vacío dispondrán de un tapón de Si02-PMMA enroscable en orificios practicados a tal efecto en los paneles. Dichos tapones igualmente se sellarán de forma química mediante el cloroformo industrial y sobre el mismo se aplica la película protectora correspondiente, al igual que para el resto del panel. La misión principal de estas válvulas de vacío es conseguir el vacío en el panel. En el fondo son "válvulas de vaciado"; esto es, son válvulas, similares a las de llenado de los neumáticos de un coche, pero de uso inverso. El vaciado se realiza al final de todo el proceso de fabricación del panel. El vaciado es individualizado; panel por panel: Una vez que se tiene montado el panel, y encapsulado y secado el aerogel en su interior, es cuando se procede a vaciar el panel. Con esto en mente, el vaciado se hace antes de la unión entre paneles.
En un último aspecto de la invención cabe destacar que los paneles podrán ser retroiluminables. La retroiluminación se realizaría insertando en un lateral del panel una tira impermeable, adhesiva, de emisión lateral. El color de luz podría ser desde Blanco/Blanco Cálido Blanco Xenón con la opción de también usar los colores: Verde / Azul / Rojo. Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. La figura 1 representa una vista en planta de uno de los paneles que forman parte del sistema de panelización objeto de la presente invención.
La figura 2 muestra una vista en perspectiva del panel de la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva de la disposición de dos paneles contiguos antes de su unión en la que se observa el sistema de unión por machihembrado a solape del sistema de panelización objeto de la presente invención. La figura 4 muestra una vista en perspectiva de una porción de un cerramiento constituido por el sistema de panelización objeto de la presente invención.
La figura 5 muestra una vista en sección de la porción de cerramiento de la figura 4. En las figuras anteriormente citadas se identifican una serie de referencias que corresponden a los elementos indicados a continuación, sin que ello suponga carácter limitativo alguno:
1. paneles
2. medios de unión entre paneles contiguos
3. hoja interna de matriz de resina de Si02-PMMA reforzada con fibras naturales de celulosa
4. hoja externa de matriz de resina de Si02-PMMA reforzada con fibras naturales de celulosa
5. cámara intermedia de vacío
6. baño de ITO
7. capa de resina PMMA
8. película protectora
9. rebaje en primeros bordes del panel
10, 1 1. primeros bordes contiguos del panel en primera esquina
12. escalonamiento en segundos bordes del panel
13, 14. segundos bordes del panel en segunda esquina
15. tornillos termoplásticos de fijación de paneles contiguos
16. juntas entre paneles contiguos
17. válvulas de vacío.
Descripción detallada de un modo de realización de la invención
El sistema de panelización de alta eficiencia energética y de formas libres comprende una pluralidad de paneles 1 , uno de los cuales ha sido representado de forma aislada en las figuras 1 y 2. Concretamente en la figura 1 se ha representado una vista en planta del panel 1 y en la figura 2 el mismo panel en perspectiva.
Cada panel 1 comprende dos hojas 3 y 4 envolventes, una hoja interna 3, la cual quedará en el interior del recinto determinado por los paneles 1 y otra hoja externa 4, la cual quedará en el exterior de dicho recinto, ambas constituidas a partir de una matriz de resina de Si02-PMMA reforzada con nanofibras naturales de celulosa y una cámara intermedia de vacío 5 de 1 hPa, dispuesta entre la hoja interna 3 y la hoja externa 4, y rellena de un aerogel de sílice monolítico. Sobre la superficie exterior de la hoja externa 4 y dependiendo de si se trata de zonas opacas o transparentes se aplicará diferentes tratamientos superficiales.
El aerogel monolítico, al ser la parte más costosa y difícil de producir es el factor más condicionante en lo que respecta a tamaño y medidas finales que va a tener el panel 1. Basándose en los largos tiempos de secado del proceso Sol-gel que necesita el aerogel de sílice monolítico para generar su estructura cristalina, el porcentaje de piezas que se rompen debido al tamaño (ronda el 1 % de la producción), y sobre todo que a día de hoy sólo existen autoclaves que permiten generar piezas de aerogel monolítico de 550 mm x 550 mm, es por lo que las dimensiones del panel serán de 600 mm x 600 mm (lado/ancho) y el espesor dependerá de si se trata de una estructura monocasco o un cerramiento simple, y de las necesidades de transparencia y aislamiento térmico-acústico. Para la modelización del sistema se ha estudiado un panel de 35 mm de espesor, conformado por dos hojas de 2,5 mm de espesor de Si02-PMMA reforzado con nanofibras de celulosa y una cámara de vacío de 25 mm de espesor, rellena del aerogel de sílice monolítico, como se aprecia en la figura 5.
Se presupone un peso por unidad de superficie de entre 15 y 7 kg/m2. El prototipo modelado para los ensayos ofrece un peso dentro de esa horquilla de pesos ya que su peso es de 8, 1 1 kg/m2, y la densidad del panel es de 232,05 Kg/m3. El ancho y alto del panel no superarán los 600 mm x 600 mm (aunque las dimensiones podrían ser inferiores) y el radio de flexión mínimo admisible es de 4.000 mm aproximadamente. El prototipo de ensayo dispone de unas dimensiones de 600 mm x 600 mm x 35 mm, un volumen de 0,0126 m3 y un peso de 2,92 kg. Si se rellena de aerogel se consumen aproximadamente 10 litros de este material. En el caso de zonas transparentes se aplicará un baño de ITO 6 el cual es un excelente material para el control solar del sistema, por el contrario en zonas traslúcidas y opacas se aplicará una capa de resina PMMA 7. En el caso de zonas transparentes se aplicará una última película protectora 8 de gel antiestático a base de resina de poliéster, la cual será transparente y en el caso de las zonas traslúcidas y opacas se aplicará una última película protectora 8 de laca, la cual será traslucida u opaca.
En este modo de realización concreto el panel 1 va a disponer de un rebaje 9 en cada uno de los dos primeros bordes contiguos 10 y 1 1 del panel en una primera esquina del panel y del mismo modo el panel 1 va a disponer de un escalonamiento 12 de igual espesor que el rebaje 9 en cada uno de los dos bordes contiguos 13 y 14 en una segunda esquina contrapuesta u opuesta a la primera esquina. Por tanto, cada panel dispone de dos bordes que generan las esquinas contrapuestas, dos de ellos son "bordes macho" 13 y 14 y los otros dos son "bordes hembra" 10 y 1 1. Esto facilita el trabado y el montaje de todo el sistema en obra. La junta consta de las siguientes dimensiones: bordes macho y hembra: 40mm de solape, por toda la longitud del solape (600 mm aproximadamente). El espesor de estas aéreas de solape (u orejas) es de 17.5 mm cuya suma ofrecen los 30 mm de espesor de panel, lo que ofrece una continuidad al sistema. Se dispone de dos paredes de 2,5 mm del espesor de la piel en el doblez del solape y 10 mm de cámara de vacío con núcleo de aerogel monolítico. Al superponer los paneles en el montaje, la junta consta de 30mm de espesor, como el resto del sistema, pero su composición será la de cuatro paredes de 2,5 mm de espesor de resina reforzada, y dos cámaras de vacío rellenas de gel de sílice monolítico de 10 mm.
Esta forma tan especial del panel 1 obedece a dotar al mismo de unos medios de unión sencillos que hagan que la superficie definida por los paneles 1 al unirse sea lo más continua posible. En realidad el panel 1 dispone de una forma compuesta conformada a partir de dos formas cuadradas solapadas diagonalmente tal y como se puede apreciar en las citadas figuras 1 y 2, donde el rebaje 9 queda solapado con el correspondiente escalonamiento 12 del panel 1 contiguo.
En las figuras 4 y 5 se puede apreciar de forma más precisa como quedan unidos dos paneles contiguos. Para asegurar las uniones entre paneles contiguos, se emplearán tornillos termoplásticos 15 de alta resistencia que atraviesan rebajes 9 y escalonamientos 12 de paneles contiguos. Se emplearán tres tornillos termoplásticos, cada uno de 52 mm aproximadamente, los cuales serán los encargados de afianzar el sistema en el estadio de montaje en obra. Este ensamblaje entre paneles 1 se consolida mediante la aplicación a las juntas 16 entre paneles 1 de cloroformo industrial que gracias a su soldadura química no deja espacio entre los paneles, pudiendo ser diseñados con exactitud milimétrica para su ensamblaje y además sella a nivel higroscópico el sistema.
El sistema se completará con válvulas de vacío 17 situadas en las zonas de solape entre paneles contiguos, cerca de las aéreas de atornillado entre paneles 1 , disponiendo dichas válvulas de vacío 17 de un tapón de Si02-PMMA enroscable en orificios practicados a tal efecto en los paneles 1 , sellándose igualmente dicho tapón de forma química mediante el cloroformo industrial y terminando el acabo superficial con una película protectora 8 de gel-coat antiestático.
Para conseguir la retroiluminación de los paneles se empleará una tira de LED (no representada en las figuras). Esta tira de LED será impermeable y autoadhesiva y dispondrá de 15 LEDs (SMD Lateral) de alta intensidad de emisión lateral y longitud total de 30 cm. Además, dispondrá de un cable de conexión de 12V en ambos extremos y 55 cm de longitud X 5mm ancho X 2mm alto, el cual puede ser conectado directamente entre los paneles generando un circuito continuo hasta llegar a la fuente de alimentación o un enchufe.
Esta retroiluminación se podría integrar en el interior del panel en el proceso de fabricación: El momento sería cuando se está montando el panel y ya se tiene la "caja" construida, este elemento se adheriría a un lateral del mismo en la cara interior. Se permitiría el paso de ambos extremos a través de las paredes del panel, y las perforaciones se sellarían mediante resina acrílica. Al dejar las dos terminaciones con una "superficie de contacto, o conexión" fuera, los paneles, al ser montados, generarían líneas de LEDs que terminarían en las fuentes de alimentación del edificio (mediante una instalación convencional) y en el sistema de control de los LED. Una vez sellados el paso de las dos terminaciones, el panel el proceso de llenado y secado sería similar al ya propuesto.
Otra opción, teniendo en cuenta el escaso espesor de la tira de LEDs (2mm), sería colocar la tira, de forma exterior, dentro de la unión entre paneles. Esto abarataría mucho la instalación y simplificaría el proceso de fabricación, eliminando perforaciones en el panel.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Sistema de panelizacion de alta eficiencia energética y de formas libres que comprende una pluralidad de paneles (1) unidos entre sí mediante medios de unión (2) caracterizado porque cada panel (1) comprende:
1.1 dos hojas (3) y (4) envolventes, una hoja interna (3) y otra hoja externa (4) constituidas a partir de una matriz de resina de SÍ02-PMMA reforzada con nanofibras naturales de celulosa;
1.2 una cámara intermedia de vacío (5) de 1 hPa, dispuesta entre la hoja interna (3) y la hoja externa (4), rellena de un aerogel de sílice monolítico.
2. Sistema de panelizacion de alta eficiencia energética y de formas libres según la reivindicación 1 , caracterizado porque el panel (1) comprende un baño de ITO (6) (Óxido de Indio dopado con Estaño) aplicado sobre ciertas zonas de la hoja externa (4).
3. Sistema de panelizacion según la reivindicación 2, caracterizado porque el baño de ITO (6) se aplica sobre zonas transparentes del panel (1).
4. Sistema de panelizacion según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el panel (1) comprende una capa de resina PMMA (7) aplicada in situ sobre ciertas zonas de la hoja externa (4).
5. Sistema de panelizacion según la reivindicación 4, caracterizado porque la capa de resina PMMA (7) se aplica sobre las zonas translúcidas del panel (1).
6. Sistema de panelizacion según las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cada panel (1) comprende una última película protectora (8) exterior seleccionare entre una película de gel antiestático a base de resina de poliéster o una película de laca.
7. Sistema de panelizacion según la reivindicación 6, caracterizado porque la película protectora (8) es transparente y se aplica sobre el baño de ITO (6).
8. Sistema de panelizacion según la reivindicación 6, caracterizado porque la película protectora (8) es traslúcida y se aplica sobre la capa de resina PMMA (7).
9. Sistema de panelización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los medios de unión entre paneles disponen de un rebaje (9) en dos de los primeros bordes contiguos (10, 11) del panel en una primera esquina del panel y un escalonamiento (12) de igual espesor que el rebaje (9) en los dos bordes contiguos (13, 14) en la segunda esquina contrapuesta a la primera esquina, para definir una unión por machihembrado a solape de paneles (1) contiguos.
10. Sistema de panelización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los paneles contiguos se fijan entre sí mediante tornillos termoplásticos (15) de alta resistencia que atraviesan rebajes (9) y escalonamientos (12) de paneles contiguos.
1 1. Sistema de panelización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las juntas (16) existentes entre paneles contiguos se sellan químicamente mediante cloroformo industrial.
12. Sistema de panelización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque se disponen válvulas de vacío (17) situadas en las zonas de solape entre paneles contiguos, donde dichas válvulas de vacío (17) disponen de un tapón de SÍ02-PMMA enroscable en orificios practicados a tal efecto en los paneles (1).
13. Sistema de panelización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque los paneles (1) son retroiluminables.
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