ELEMENTO DE VIDRIO AISLANTE PARA EL ACRISTALAMIENTO DE EDIFICIOS.

Elemento de cristal aislante para cristales de ventana. El elemento de cristal aislante para cristales de ventana consta de lámina de cristal transparente incoloro.

El elemento de cristal aislante para cristal de ventana absorbe ampliamente la parte no visible del espectro de la radiación solar, y tiene una gran capacidad de almacenamiento calórico

Elemento de vidrio aislante para el acristalamiento de edificios.

La invención se refiere a un elemento de vidrio aislante para el acristalamiento de edificios con mayor aprovechamiento de la energía de la radiación solar compuesto por un cristal de vidrio blanco y una disposición de cristal de vidrio dispuesta a una distancia de aquél.

En la publicación alemana para información de solicitud de patente 28 29 523 se describe un colector solar de cristal para ventanas que está constituido por una luna para espejos de cristal dispuesta por fuera y un cristal de vidrio para interiores más grueso coloreado en su masa de color verde dispuesto a una distancia de aquella. La luna para espejos de cristal lleva en su parte interior un recubrimiento selectivo que sólo deja pasar de fuera los rayos de luz de onda corta, pero que no emite radiación térmica de onda larga hacia fuera. Con esta disposición, la energía solar que incide sobre el colector solar de cristal para ventanas deberá transformarse en calor utilizable y emitirse sin pérdidas de transmisión y de calor acumulado directamente al interior de la habitación o conducirse a un calentamiento de agua de servicio.

En el documento DE 41 25 834 C2 del mismo solicitante se describe un elemento de vidrio aislante de este tipo que presenta diferentes propiedades de transmisión para el paso de la radiación de energía solar dependiendo de la colocación respecto a la fuente de radiación. Este elemento de vidrio aislante puede aprovecharse dependiendo de la colocación del vidrio absorbente respecto a la fuente de radiación como elemento protector del sol en el verano con un pequeño paso de energía radiante, mientras que en el invierno como elemento colector solar con una alta transmisión de energía de la radiación solar. Este elemento de vidrio aislante conocido presenta un coeficiente de aislamiento térmico de aproximadamente k = 1,0 W/m²K y está montado en un marco de ventana 180º giratorio de manera que el cristal de vidrio aislante puede indicar opcionalmente con la una o la otra de sus superficies hacia la parte exterior de una habitación. Mediante esto pueden reducirse los costes de climatización de las habitaciones equipadas con los cristales de vidrio aislantes de este tipo tanto en verano como en invierno.

El cristal absorbente del elemento de vidrio aislante que en la posición de verano indica hacia fuera formado selectivamente predominantemente en lo referente a la región no visible de la radiación del sol absorbe las proporciones no visibles del espectro de energía solar y las transforma en energía térmica que se evacúa convectivamente y por radiación a la atmósfera exterior. El coeficiente de transmisión de energía total asciende en esta posición al valor de k anteriormente mencionado de sólo aproximadamente g = 0,35.

En la posición de invierno, el cristal de vidrio blanco libre de óxido de hierro o con cantidad reducida de óxido de hierro está orientado hacia fuera y el vidrio absorbente selectivo hacia el interior. La radiación del sol atraviesa el vidrio blanco orientado hacia fuera e incide sin pérdidas por absorción considerables sobre el cristal de vidrio selectivamente absorbente. Este cristal de vidrio transforma aproximadamente el 50% del espectro solar, predominantemente en la región no visible, en radiación térmica de onda larga que luego, impedida por un recubrimiento orientado hacia el espacio entre cristales que reduce la emisión de radiación térmica de onda larga (recubrimiento de baja E) y un relleno de gas noble en el espacio entre cristales, se radia casi exclusivamente al interior de la habitación.

La transmisión de energía total con radiación solar asciende en la posición de invierno de casi g = 0,8 al mismo valor de k de aproximadamente k = 1,0 W/m²K.

Este concepto que puede designarse diodo solar y que incluye una inversión mecánica de la polaridad del flujo de radiación del elemento de vidrio aislante permite un aprovechamiento térmico del potencial energético solar irradiado para aliviar el balance de calefacción en los meses de invierno y de transición e impide una radiación solar excesiva en los meses de verano.

A pesar de estos efectos ventajosos conocidos del elemento de vidrio aislante correspondientemente al documento DE 41 25 834 C2, la función aislante del calor, es decir, el coeficiente de transmisión de calor de acristalamientos aislantes en la ingeniería civil convencional en superficies envolventes de edificios de vidrio se le concede una atención y valoración prioritaria, mientras que, por el contrario, la transmisión de energía total, es decir, la función de aprovechamiento solar de superficies de vidrio transparentes, se desprecia.

La industria del vidrio ha introducido en el mercado para acristalamientos de edificios de gran superficie, es decir, para obras casi de vidrio en lo referente a la función de aislamiento térmico, elementos de vidrio aislantes con excelentes propiedades que presentan valores de k de k = 1 W/m²K para elementos de vidrio aislantes de dos cristales y valores de k de k = 0,7 ó 0,5 W/m²K para elementos de vidrio aislantes de tres cristales.

Estos valores se alcanzan mediante recubrimientos de una o dos caras que impiden la emisión de radiación solar de onda larga, así como mediante un relleno de gas noble adicional de los espacios entre cristales. Sin embargo, a este respecto se asumen considerables reducciones del valor de g, es decir, del valor de transmisión de energía total. En un vidrio aislante de tres cristales tan sólo se alcanzan valores de g = 0,48 e inferiores, lo que significa que no se reciben más del 50% de los rayos del sol que inciden sobre el cristal exterior que, por tanto, ya no están a disposición para el calentamiento del interior.

A pesar de las pérdidas energéticas debidas a una optimización despreciable del valor de g en beneficio de una mejora mínima del valor de k, la industria del vidrio ha comprobado ventajosamente para esta concepción de vidrio aislante que es adecuado tanto para la protección térmica invernal como también para la protección del sol veraniego. Pero a este respecto se pasa por alto que una mejora del valor de k de 0,3 ó 0,5 W/m²K con un acristalamiento aislante de tres cristales en comparación con uno de dos cristales con un valor de k de k = 1 W/m²K, referido a la ganancia energética que puede obtenerse, en cualquier caso en la región de clima europeo, carece casi de importancia cuando se compensa con la pérdida de la tasa de radiación solar del 20 al 30%. Esta tasa de radiación asciende en el ciclo de calentamiento de los meses de invierno y de transición concretamente incluso con radiación solar difusa como promedio a de 100 a 150 W/m² y con radiación directa a de 300 a 600 W/m² que pueden aprovecharse compensatoriamente de manera ventajosa para la calefacción de la habitación. No obstante, a este respecto debe tenerse en cuenta que la tasa de radiación solar en los meses de invierno y de transición está sujeta a grandes oscilaciones durante el día y con nubosidad intensa puede bajar a valores muy bajos.

En relación con el documento DE 41 25 834 C2 ya se sabe que el confort térmico está decisivamente influido por la temperatura de las superficies de la pared de la habitación. Incluso con temperatura del aire ambiente suficiente, la temperatura de las superficies de la pared de la habitación no puede bajar por debajo de la del aire ambiente si no quiere afectarse adversamente el confort. En el caso de diferencias de temperatura de proporciones parciales de las paredes de la habitación, como no puede evitarse en fachadas acristaladas de vidrio a pesar de coeficientes de aislamiento térmico óptimos dados, el confort ya se influye sensiblemente. Una condición previa esencial para un clima ambiente confortable también son temperaturas de paredes equilibradas para evitar corrientes convectivas de aire. Cuando se da esto, temperaturas ambiente de 18ºC ya que sienten como suficientemente confortables, de manera que la disminución de la temperatura ambiente de las temperaturas ambiente interiores normalmente requeridas de 22ºC a 18ºC produce un ahorro de costes de calefacción considerable de aproximadamente el 25%.

La invención se basa en el problema de mejorar el confort térmico de interiores con grandes superficies acristaladas mediante el aprovechamiento duraderamente y en gran parte independiente del tiempo actual de la tasa de radiación solar en los meses de invierno y de transición.

A partir de este planteamiento...

1. Elemento de vidrio aislante para el acristalamiento de edificios compuesto por un cristal de vidrio blanco (11) con una proporción de óxido de hierro extraordinariamente baja y una disposición de cristal de vidrio (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) formada como cristal de vidrio verde dispuesta a una distancia de aquél, predominantemente absorbente en la región no visible del espectro de radiación solar, con alta capacidad de acumulación de calor cuya superficie orientada hacia el cristal de vidrio blanco (11) está provista de un recubrimiento (13) que reduce la emisión de radiación térmica de onda larga y presenta al menos aproximadamente el doble del espesor del cristal de vidrio blanco (11).

2. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 1, en el que el cristal de vidrio blanco (11) presenta un espesor de 3 a 6 mm y la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) un espesor de 6 a 12 mm.

3. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 1 ó 2, en el que la disposición de cristal de vidrio absorbente (4) está configurada como cristal de vidrio verde macizo.

4. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 1 ó 2, en el que la disposición de cristal de vidrio absorbente (14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18) está configurada como vidrio laminado de por lo menos dos capas con una lámina intermedia de PVB entre las capas de vidrio.

5. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 4, en el que la lámina intermedia (16; 16, 18) presenta un espesor de 1 a 2 mm.

6. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 1, en el que la disposición de cristal de vidrio absorbente está constituida por dos cristales de vidrio separados (14, 15) y un fluido (20) dispuesto herméticamente entremedias transparente a la luz visible con alta capacidad de acumulación de calor.

7. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 6, en el que el fluido (20) está constituido por agua.

8. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 7, en el que el agua (20) presenta una alta proporción de sales metálicas disueltas.

9. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 6, 7 u 8, en el que el fluido (20) está constituido por un hidrogel homogéneamente disperso de alta viscosidad.

10. Elemento de vidrio aislante según una de las reivindicaciones 6 a 9, en el que el cristal de vidrio blanco (11) presenta un espesor de 3 a 6 mm y la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) un espesor de 6 a 12 mm.

11. Elemento de vidrio aislante para el acristalamiento de edificios compuesto por un cristal de vidrio blanco (11) y una disposición de cristal de vidrio (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) dispuesta a una distancia de aquél, predominantemente absorbente en la región no visible del espectro de radiación solar, con alta capacidad de acumulación cuya superficie orientada hacia el cristal de vidrio blanco (11) está provista de un recubrimiento (13) que reduce la emisión de radiación térmica de onda larga, está configurada como vidrio laminado de por lo menos dos capas con una lámina intermedia de PVB entre las capas de vidrio, en la lámina intermedia (16; 16, 18) están introducidas capas moleculares o pigmentaciones como medio absorbente para la región espectral no visible de onda larga y/o la parte UV de la luz del sol, las capas de vidrio (14, 15; 14, 15, 17) están constituidas por vidrio blanco o vidrio flotado y la lámina intermedia (16; 16, 18) sola sirve de medio absorbente y la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) con alta capacidad de acumulación de calor presenta al menos aproximadamente el doble del espesor del cristal de vidrio blanco (11).

12. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 11, en el que el cristal de vidrio blanco (11) presenta un espesor de 3 a 6 mm y la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) un espesor de 6 a 12 mm.

13. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 11 ó 12, en el que el cristal de vidrio blanco (11) presenta una proporción de óxido de hierro extraordinariamente baja.

14. Elemento de vidrio aislante según una de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la lámina intermedia (16; 16, 18) presenta un espesor de 1 a 2 mm.

15. Elemento de vidrio aislante según una de las reivindicaciones 1 a 14, en el que la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) presenta por lo menos un cristal de vidrio o capa de vidrio de vidrio templado o parcialmente templado.

16. Elemento de vidrio aislante según una de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la distancia entre el cristal de vidrio blanco (11) y la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) asciende a aproximadamente 8 a 16 mm y está rellena de un gas noble, preferiblemente criptón.

17. Elemento de vidrio aislante según una de las reivindicaciones 1 a 16, en el que adicionalmente la superficie de la disposición de cristal de vidrio absorbente (14, 15, 16, 17, 18) orientada hacia fuera está provista de un recubrimiento que reduce la emisión de radiación térmica de onda larga (19) (recubrimiento de baja E).

18. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 17, en el que la superficie orientada hacia el espacio intermedio relleno de gas (12) está recubierta mediante pulverización catódica y la superficie orientada hacia fuera pirolíticamente.

19. Elemento de vidrio aislante según una de las reivindicaciones 1 a 18, en el que por lo menos una superficie del cristal de vidrio blanco (11) está provista de un recubrimiento antirreflectante.

20. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 19, en el que el recubrimiento antirreflectante se pulveriza como recubrimiento de interferencia sobre la superficie orientada hacia la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) mediante un sistema de magnetrón.

21. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 19, en el que el recubrimiento antirreflectante se aplica por ambas caras en el procedimiento de inmersión y a continuación se seca al horno.

22. Elemento de vidrio aislante según una de las reivindicaciones 1 a 21 con un sistema de calefacción (13, 19) plano integrado.

23. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 22 con un sistema de calefacción (13, 19) plano integrado en la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20).

24. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 22 con un cristal de vidrio adicional que mira hacia la habitación que presenta una distancia mínima de 15 mm a la disposición de cristal de vidrio absorbente (14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18), en el que está dispuesto el sistema de calefacción (13, 19).

25. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 22, 23 ó 24, en el que el recubrimiento (13, 19) que reduce la emisión de radiación térmica de onda larga está configurado como calefacción por resistencia superficial eléctrica.

26. Elemento de vidrio aislante según la reivindicación 22, 23 ó 24, en el que los alambres de calefacción por resistencia eléctrica están incluidos en una lámina intermedia (16, 18) de una disposición de cristal de vidrio absorbente (14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18) configurada como vidrio laminado.

27. Elemento de vidrio aislante según una de las reivindicaciones 22 a 26, en el que un sensor de temperatura (21) en la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) enciende el sistema de calefacción (13, 19) cuando la temperatura de la disposición de cristal de vidrio absorbente (4; 14, 15, 16; 14, 15, 16, 17, 18; 14, 15, 20) se reduce a una temperatura prefijada, especialmente a la temperatura ambiente interior o por debajo de ella, o no la alcanza.