Procedimiento y sensor para radiación solar y ventana activa que comprende un sensor de ese tipo.

Procedimiento de determinación de la intensidad de una luz directa y de la intensidad de una luz difusa de una radiación solar

(F1), que comprende una primera etapa que consiste en exponer a la radiación solar un elemento (12, 15, 17) de bloqueo de una parte de dicha radiación, configurado de manera que forme sobre un soporte (13, 16), en caso de presencia de luz directa, un motivo (14, 19) que tenga un contorno que presente un contraste luminoso entre al menos una zona oscura y al menos una zona clara, caracterizado porque comprende:

- una segunda etapa de determinación de la intensidad de la luz global y de determinación de la intensidad de un primer tipo de luz elegido entre la luz directa y la luz difusa,

- la determinación de la intensidad del primer tipo de luz que comprende una utilización de un gradiente de luz entre la zona oscura y la zona clara en el contorno del motivo (14, 19) formado durante la exposición a la radiación solar (F1) del elemento (12, 15, 17) de bloqueo, y la utilización del gradiente de luz que comprende una toma de mediciones sucesivas de la intensidad de luz incidente sobre el soporte en unos puntos de medición del soporte repartidos entre su centro y su perímetro.

- una tercera etapa de utilización de la intensidad de la luz global y de la intensidad del primer tipo de luz para determinar la intensidad de un segundo tipo de luz, que corresponde respectivamente a la luz difusa o a la luz directa, en función de la elección del primer tipo de luz

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12354006.

Solicitante: SCHNEIDER ELECTRIC INDUSTRIES SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 35 RUE JOSEPH MONIER 92500 RUEIL-MALMAISON FRANCIA.

Inventor/es: PERRIN, ALAIN, AUROUSSEAU,VALERY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE LA INTENSIDAD, DE LA VELOCIDAD, DEL ESPECTRO,... > Fotometría, p. ej. medidores de la exposición fotográfica... > G01J1/42 (utilizando detectores eléctricos de radiaciones (piezas ópticas o mecánicas G01J 1/04; por comparación con una luz de referencia o un valor eléctrico G01J 1/10))

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y sensor para radiación solar y ventana activa que comprende un sensor de ese tipo Campo técnico de la invención La invención se refiere al campo de la caracterización de una radiación solar, más particularmente de la determinación de la intensidad de la luz directa y de la intensidad de la luz difusa que componen la radiación solar.

La invención tiene por objeto más particularmente un procedimiento y un sensor que utiliza el principio de exponer un elemento de bloqueo adaptado para ocultar una parte de la radiación solar de manera que forme sobre un soporte, en caso de presencia de luz directa, un motivo que tenga un contorno que presente un contraste luminoso entre al menos una zona oscura y al menos una zona clara.

Estado de la técnica

La caracterización de una radiación solar es una problemática recurrente en numerosos campos de la vida cotidiana. De manera conocida, una radiación solar se compone de una luz directa y/o de una luz difusa (o también denominada indirecta) , cuyas intensidades relativas pueden variar, principalmente, en función de las condiciones climáticas. La luz directa corresponde al conjunto de los rayos solares que proceden directamente del sol, mientras que la luz difusa está formada por el conjunto de los rayos solares que no provienen directamente del sol. La luz difusa se presenta como resultado del fenómeno físico de la difusión y reverberación de la radiación solar sobre la bóveda celeste.

En la mayor parte de las soluciones conocidas para realizar la detección de una radiación solar, no se practica ninguna discriminación entre la luz directa y la luz difusa, de manera que se identifican y eventualmente se tratan sólo los parámetros ligados a la luz global de la radiación solar (es decir compuesta por la acumulación de las luces directa y difusa) . A modo de ejemplo, el documento US-A-5455415 o el EP-A-1262747 divulgan unas soluciones en las que sólo se estudia el ángulo de incidencia o la potencia de la luz global con el fin de poder equilibrar o regular el flujo de la climatización en diferentes partes de un vehículo automóvil en función de la aportación solar ligada a la radiación solar global. El documento WO2006/023540A1 divulga una solución de medición de la radiación solar global que permite cuantificar la acumulación de luz sobre un lugar particular para participar en la fotosíntesis de una planta. Los documentos EP-A1-1160549 y EP-A1-0336152 tratan por su parte unas soluciones en las que sólo se estudia la componente de la radiación solar formada por la luz directa.

En numerosas aplicaciones, parece sin embargo útil, incluso indispensable, discernir la componente debida a la luz directa de la radiación solar de la debida a su luz difusa.

A título de ejemplo, en el campo de los marcos de puertas y ventanas, la concepción y el funcionamiento de ciertas ventanas activas precisa una adquisición de estos dos parámetros con el fin de poder controlar la aportación solar que pasa a través del acristalamiento de la ventana y que penetra en el edificio. El objeto de un control automático de ese tipo es principalmente prevenir una aportación solar demasiado grande para evitar una elevación de temperatura demasiado importante en el edificio con relación a una temperatura deseada, por ejemplo en período estival. El control automático permite evitar igualmente el deslumbramiento de los ocupantes por un aporte de luz directa demasiado elevada con relación a la luz ambiente o difusa. La consecuencia es entonces una mejora del confort para los ocupantes del edificio y eventualmente la supresión del recurso a un sistema de climatización para regular la temperatura interior del edificio. Sin embargo, un control así del aporte solar a través de una ventana activa se debe realizar sin limitar sin embargo de manera excesiva la aportación luminosa con el fin de mantener el nivel necesario de luz para los ocupantes del interior del edificio. Estas dos limitaciones sustancialmente contradictorias se deben verificar siempre que sea posible para que el control aplicado por la ventana activa sea considerado como agradable y eficiente.

Diversos estudios han demostrado que el impacto de estas dos limitaciones contradictorias se puede limitar tratando de modo distinto la parte de la radiación solar formada por la luz directa que representa un factor de elevación térmica y la parte complementaria de la radiación solar formada por la luz difusa o indirecta que presenta la ventaja de poder iluminar el interior del edificio sin engendrar un aporte térmico importante. Esta es una de las razones de la necesidad de proporcionar una solución de caracterización de la radiación solar que permita determinar la intensidad de la luz directa y la intensidad de la luz difusa.

Las soluciones conocidas presentan el inconveniente de ser complicadas y de necesitar una regulación diaria en función principalmente del azimut del sol.

En el campo del control eólico, el documento WO2009/030252A1 divulga un sistema de evaluación de la radiación solar que comprende un primer sensor de medición orientado hacia el Este y un segundo sensor de medición orientado hacia el Oeste. Uno de entre el primer y segundo sensores de medición realiza la adquisición de la intensidad de una primera luz y el otro sensor de medición realiza la adquisición de una segunda luz. Posteriormente se ejecuta una comparación entre las intensidades de la primera y segunda luces, con el fin de controlar, en función del resultado de esta comparación, la puesta fuera de servicio eventual del generador eólico. Esta solución presenta

una flexibilidad de utilización discutible porque reclama una exigencia estricta en la orientación de los sensores, cuyo número por otro lado debe ser obligatoriamente superior o igual a dos.

Una segunda solución se describe en el documento EP-B1-1012633 que divulga un sistema que comprende al menos dos detectores que reaccionan a la luz y un elemento de ocultación. Este último presenta un motivo de zonas traslúcidas y opacas que están dispuestas para asegurar que en cualquier inclinación solar y en cualquier posición solar diurna, se puede situar al menos un detector en una zona clara del motivo contrastado formado sobre un soporte con el fin de medir la luz global que atraviesa la zona translúcida correspondiente, y se puede situar al menos un detector en una zona de sombra del motivo formada sobre el soporte con el fin de medir la luz difusa. En efecto, este último sensor está protegido contra la luz directa por una zona opaca correspondiente. El elemento de ocultación es tal que en el transcurso de su utilización, al menos dos detectores antes mencionados reciben unas cantidades sustancialmente iguales de luz difusa. Esta solución, aunque no limitativa en términos de orientación del sistema, presenta igualmente una exigencia en cuanto al número de detectores utilizados que debe ser obligatoriamente superior o igual a dos. Por otro lado, esta solución es compleja de concepción y de estructura, haciéndola complicada en exceso. Además, el inconveniente esencial reside en la imprecisión del resultado de la medición de la intensidad de la luz difusa, que resulta principalmente de la influencia de la presencia numerosa y complicada de zonas opacas. En efecto, la luz difusa está formada en teoría por el conjunto de las radiaciones solares que no provienen directamente del sol. O de aquellas zonas opacas que protegen el detector que tiene por misión medir la luz difusa de una parte no despreciable de las radiaciones solares constitutivas de la luz difusa. Dicho de otra manera, en razón del ángulo sólido interceptado acumulativamente por las zonas opacas con relación a este detector, sólo una parte de la luz difusa real se mide por el detector... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento de determinación de la intensidad de una luz directa y de la intensidad de una luz difusa de una radiación solar (F1) , que comprende una primera etapa que consiste en exponer a la radiación solar un elemento (12, 15, 17) de bloqueo de una parte de dicha radiación, configurado de manera que forme sobre un soporte (13,

16) , en caso de presencia de luz directa, un motivo (14, 19) que tenga un contorno que presente un contraste luminoso entre al menos una zona oscura y al menos una zona clara, caracterizado porque comprende:

-una segunda etapa de determinación de la intensidad de la luz global y de determinación de la intensidad de un primer tipo de luz elegido entre la luz directa y la luz difusa,

-la determinación de la intensidad del primer tipo de luz que comprende una utilización de un gradiente de luz

entre la zona oscura y la zona clara en el contorno del motivo (14, 19) formado durante la exposición a la radiación solar (F1) del elemento (12, 15, 17) de bloqueo, y la utilización del gradiente de luz que comprende una toma de mediciones sucesivas de la intensidad de luz incidente sobre el soporte en unos puntos de medición del soporte repartidos entre su centro y su perímetro.

-una tercera etapa de utilización de la intensidad de la luz global y de la intensidad del primer tipo de luz para

determinar la intensidad de un segundo tipo de luz, que corresponde respectivamente a la luz difusa o a la luz directa, en función de la elección del primer tipo de luz.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la primera etapa está acompañada de la formación, mediante el elemento de bloqueo, de un haz luminoso constituido exclusivamente por la luz directa y dirigido hacia el soporte.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la determinación de la intensidad del primer tipo de luz comprende una medición de la intensidad de la luz directa en un sector sustancialmente en el centro del motivo constituido por la zona clara.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la primera etapa está acompañada de la proyección de una sombra, mediante el elemento de bloqueo, sobre el soporte.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la determinación de la intensidad del primer tipo de luz comprende una medición de la intensidad de la luz difusa en un sector sustancialmente en el centro del motivo constituido por la zona oscura constitutiva de la sombra.

6. Procedimiento de funcionamiento de una ventana activa, que comprende una etapa de aplicación del procedimiento de determinación de la intensidad de la luz directa y de la intensidad de la luz difusa según una de las reivindicaciones anteriores y una etapa de definición de un coeficiente de transmisión de la radiación a través de la ventana activa en función de la intensidad de la luz directa y de la intensidad de la luz difusa.

7. Sensor (10) de una radiación solar, que comprende un elemento de bloqueo de una parte de la radiación solar configurado de manera que forme sobre un soporte, en caso de presencia de una luz directa, un motivo que tenga un contorno que presente un contraste luminoso entre al menos una zona oscura y al menos una zona clara,

caracterizado porque comprende:

-un dispositivo de control (11) que determina la intensidad de la luz global y la intensidad de un primer tipo de luz elegido entre la luz directa y una luz difusa utilizando un gradiente de luz entre la zona oscura y la zona clara en el contorno del motivo, comprendiendo dicho dispositivo de control al menos un detector adaptado para realizar una toma de mediciones sucesivas de la intensidad de luz en unos puntos de medición del soporte repartidos

entre el centro y el perímetro del soporte; y -un elemento de determinación de la intensidad de un segundo tipo de luz, que corresponde respectivamente a la luz difusa o a la luz directa en función de la elección del primer tipo de luz, utilizando el elemento de determinación la intensidad de la luz global y la intensidad del primer tipo de luz para determinar la intensidad del segundo tipo de luz.

8. Sensor según la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento de bloqueo comprende una cubierta opaca (15) alineada con el soporte (16) que adopta principalmente una forma plana, estando provista la cubierta de una abertura (17) que permite el paso del haz luminoso (18) en dirección al soporte.

9. Sensor según la reivindicación 7, caracterizado porque el elemento de bloqueo comprende un mástil (12) sustancialmente perpendicular al soporte (13) , que adopta principalmente una forma plana.

10. Sensor según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el dispositivo de control comprende un detector adaptado para medir la intensidad de la luz global que corresponde a la suma de la intensidad de la luz directa y de la intensidad de la luz difusa.

11. Ventana activa (20) que asegura una supervisión de la aportación solar de una radiación solar que pasa a través de la ventana, comprendiendo un sensor según una de las reivindicaciones 7 a 11 y un sistema de supervisión (21)

que recibe unas señales de salida (22) procedentes del dispositivo de control (11) del sensor (10) representativas de la intensidad de la luz directa y de la intensidad de la luz difusa, siendo adecuado el sistema de supervisión para controlar, en función de las señales de salida, la ejecución de operaciones de accionamiento de los mecanismos (23) de la ventana para variar el flujo de la radiación solar que la atraviesa.