Sistema de climatización termoactivo por aire con fuentes energéticas múltiples e integración arquitectónica.

Sistema de climatización termo activo por aire con fuentes energéticas múltiples e integración arquitectónica;

1. Forjados o losas termoactivos

(3, 5) por los que pasa el aire climatizado, transmitiendo su temperatura a la masa del hormigón, la cual, gracias a su inercia térmica, actúa simultáneamente como almacenamiento de energía y suelo radiante.

2. Además, uno o varios de los siguientes elementos:

2a. Placas solares de producción de aire caliente (7) diseñada para mimetizarse con la pizarra o tejas de cubierta (10).

2b. Drenajes del subsuelo o paredes de sótanos (15), modificados para captar la temperatura estable del terreno circundante (13) a la edificación.

3. Conductos para trasladar el aire en los ventiladores que, opcionalmente, integran otros dispositivos auxiliares: ventiladores (4), sondas, intercambiadores, chimeneas (16), bombas de calor (17, 18), calderas, etc.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201200858.

Solicitante: CASTELLANOS ORTEGA, Jesus.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CASTELLANOS ORTEGA,ADOLFO, CASTELLANOS ORTEGA,Jesus.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Utilización del calor solar, p. ej. colectores de... > F24J2/04 (Colectores de calor solar con el fluido energético circulando a través del colector)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE; HUMIDIFICACION DEL AIRE;... > F24F5/00 (Sistemas o aparatos de acondicionamiento de aire no cubiertos por F24F 1/00 ó F24F 3/00)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > SISTEMAS DE CALEFACCION DOMESTICA O PARA OTROS LUGARES,... > F24D11/00 (Sistemas de calefacción central que utilizan el calor acumulado en masas de materiales (conjuntos de almacenamiento de calor F24D 15/02; masas de materiales acumuladores, véanse las subclases apropiadas))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > Cualquier otra producción o utilización del calor... > F24J3/08 (geotérmico (dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía geotérmica F03G 4/00))
  • SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS > EDIFICIOS > ELEMENTOS ESTRUCTURALES; MATERIALES DE CONSTRUCCION... > Elementos de construcción de espesor relativamente... > E04C2/52 (con adaptaciones especiales para usos auxiliares, p. ej. sirviendo para el alojamiento de conductos (E04C 2/54 tiene prioridad; elementos en forma de bloque para estas adaptaciones especiales E04C 1/39; estructuras de suelos incluyendo tuberías E04B 5/48))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > SISTEMAS DE CALEFACCION DOMESTICA O PARA OTROS LUGARES,... > Sistemas de calefacción central por aire caliente... > F24D5/10 (con aire caliente circulando en los conductos cambiadores dentro de los muros, el suelo o el techo)
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Sistema de climatización termoactivo por aire con fuentes energéticas múltiples e integración arquitectónica.

Fragmento de la descripción:

SISTEMA DE ClIMATIZACION TERMOACTIVO POR AIRE CON FUENTES ENERGETICAS MULTIPLES E INTEGRACION ARQUITECTONICA.

Sector de la técnica.

La invención se encuadra en el sector de la bioclimática y climatización en general así como en la producción y almacenamiento de energías renovables aplicadas a la

construcción.

Estado de la técnica.

La climatización de los edificios se obtiene por distintas técnicas que implican un mayor o menor aporte de energía exterior procedente de diversas fuentes: electricidad, solar, biomasa, combustibles fósiles, gas, geotermia, etc.

Las placas solares, fotovoltaicas o térmicas, se imponen en cubiertas y fachadas, geotermia, cogeneración, biomasa o bombas de calor son sistemas de producción de energía cada vez más frecuentes. En cuanto al almacenamiento, destacan las baterías para la energía eléctrica y los acumuladores de agua caliente para ACS y, muy raramente, para calefacción.

Para el uso del calor, los suelos radiantes están demostrando ser el sistema que proporciona más confort, tanto para calefacción como para enfriamiento del ambiente. Esto ha llevado a la creación del concepto de los llamados forjados termoactivos, TABS en inglés (Thermo-active building systems) . Consisten en forjados que alojan en su interior tubos, generalmente de material plástico, por los que se hace pasar agua caliente o fría según sea invierno o verano. La gran inercia térmica del hormigón, hace que la temperatura se mantenga muy estable en los recintos en que se utiliza, en contraste con aquéllos en los que se calienta directamente el aire del ambiente, bien con radiadores o bombas de calor. Se suele utilizar el agua como elemento portador por su alto calor específico y, por tanto, los pequeños diámetros de sus conductos. Sus inconvenientes: corrosión, calcificación, fugas que pueden causar grandes daños, coste de las bombas, espacio y duración de los acumuladores, cuando los hay. Complicaciones que se presentan a la hora de integrar en una misma instalación distintos sistemas de producción de calor o frío y quizás técnicamente la más importante, su rango de utilización limitado entre los O y lOOº. En cuanto a combinar varios sistemas en un circuito solo se suelen hacer con las placas solares térmicas por agua en cubierta con un solo sistema de apoyo para producción de calefacción o climatización: bomba de calor, (de geotermia o aerotermia) , caldera de fuel, gas o biomasa, o, recientemente, aparato de microcogeneración por gas.

Para resolver los problemas asociados al agua o a los fluidos portadores de frío o calor, proponemos un sistema que puede integrarse y mimetizarse en la estructura de cualquier edificio, y que utiliza el aire en todas las fases del ciclo térmico de la climatización: Producción y distribución del frio o del calor y el almacenamiento en los materiales de construcción. Consiste en un circuito cerrado para paso de aire al que pueden acoplarse las placas solares y la variante de drenaje para geotermia que presentamos en esta solicitud de patente, además de alguno o varios de los sistemas de producción de aire frío o caliente para climatización conocidos actualmente.

Descripción. El sistema propuesto en esta solicitud de patente consiste en un circuito cerrado de conductos para aire, movido por simples ventiladores, que incluye:

1. Un forjado, losa o suelo técnico, caracterizado por integrar conductos para el paso del aire, en forma de laberinto. Su misión es, gracias a su gran inercia térmica, servir de almacenamiento de calor o frío, a la vez que amortiguar las altas temperaturas que puede alcanzar el aire en chimeneas o calderas. Simultáneamente es el emisor térmico, por radiación.

2.a. Una cubierta solar caracterizada por integrar ductos para el aire bajo unas láminas de vidrio, que puede adoptar cualquier medida, color y forma para mimetizarse completamente con los elementos exteriores de la cubierta: piezas de pizarra o tejas planas, por ejemplo.

2.b. Captador geotérmico, caracterizado porque el aire del circuito cerrado se hace pasar por un drenaje de humedades, construido en contacto directo con el terreno circundante, bajo la losa del subsuelo o tras los muros del sótano. De esta forma, el aire toma la temperatura del terreno que suele ser estable a lo largo del año (de 10 a 18º C) , por lo que sirve para refrescar los forjados termoactivos en verano.

3. Ventiladores V duetos verticales caracterizados porque permitirán conectar, como apoyo, otros elementos de producción de aire caliente o frío, tales como bombas de calor, chimeneas, estufas, calefactores eléctricos, calderas (de gas, de biomasa, o de cogeneración) , además de intercambiadores aire/agua para la producción de ACS.

Nuestro sistema, resuelve los dos problemas asociados al uso del aire para climatización: 1. Posibilidad de contaminación por hongos, bacterias, insectos, polvo, humedades, etc.: Para ello, el movimiento se realiza en circuito cerrado, Este es el aspecto diferenciador sobre la utilización típica de aparatos de aire acondicionado o calefactores eléctricos. 2. El escaso calor específico del aire, que lo hace poco apropiado para almacenamiento térmico, así como las grandes diferencias de temperaturas máximas que aportan los sistemas de producción de calor de apoyo mencionados (Desde -16º a 450º C) . En el sistema que proponemos, el calor o el frío pasa a las losas y forjados del edificio, las cuales, gracias a su enorme masa e inercia térmica, atemperan el calor de radiación a temperaturas normales de uso (de 15 a 28º C) Y son los que asumen la función de almacenamiento y difusión del frío o del calor.

Breve descripción de los dibujos. Figura 1. Descripción de realización preferida. Figura 2. Detalle de la cubierta solar vista desde su parte superior, donde se aprecian la chapa grecada, el ducto y la tapa practicable (19) , así como la integración de los vidrios con la pizarra (rayada para mejor comprender la diferencia con el vidrio) . Figura 3. Detalle de la cubierta solar vista desde su parte más baja. Figura 4. Forjado típico de vigueta-bovedilla, visto desde uno de sus extremos, en el que se muestran las aberturas para conexión con los ductos verticales y de reparto. El hueco puede estar en su cara superior o inferior y puede estar constituido por tubos en codo. Figura 5. Detalle de acoplamiento de chimenea en el sistema de ductos.

Figura 6. Ejemplo de planta de "laberinto" o recorrido del aire bajo el suelo en una habitación con baño adosado (a la izquierda de la imagen) . Se aprecian los pies de los conductos verticales realizados en obra.

Descripción de realización preferida 1. Almacenamiento y radiación de la energía térmica: Losa o forjados activos por aire: Sobre el aislamiento (1) , se coloca una losa o capa de compresión de hormigón o cerámico (2) . Además de soporte, tiene la función de almacenar el calor gracias a su masa. Sobre esta se levantan tabiquillos (3) y tapas de cualquier material, para generar ductos al aire con disposición de laberinto, dispuestos de forma que permita controlar, según sea su recorrido, el calor o frio de diversas estancias de forma separada. Para ello se utilizará tanto el dimensionamiento de los conductos como la colocación de ventiladores (4) y trampillas (19 en figura 2) accionadas desde el exterior que regulen el caudal del aire. La superficie del material (5) de la cara superior del conducto será hermética. Podrá ser el propio recubrimiento del suelo, por ejemplo tarima de madera o mármol. En otros casos, servirá para soportar el recubrimiento y podrá recibir una nueva capa de compresión que, con su masa adicional, aumentará la capacidad de almacenamiento del sistema. Para los forjados de pisos intermedios,...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de climatización termoactivo por aire con fuentes energéticas múltiples e integración arquitectónica caracterizado porque el aire se mueve, con la ayuda de ventiladores, por un circuito cerrado que incluye el paso bajo el suelo, en contacto con losas o forjados, para que estos actúen como elementos de almacenamiento y radiación del calor o frío contenidos en el aire.

2. Sistema de climatización termoactivo por aire según reivindicación 1 caracterizado porque el conducto del aire bajo el suelo tiene forma de laberinto para garantizar el reparto uniforme del calor.

3. Sistema de climatización termoactivo por aire, según reivindicación 1, con fuentes energéticas múltiples e integración arquitectónica caracterizado porque se utilizan los huecos interiores del forjado para pasar el aire y almacenar calor, dotándolos de unos pasos para el aire en sus extremos.

4. Sistema de climatización termoactivo por aire con fuentes energéticas múltiples e integración arquitectónica, según reivindicaciones 1, 2 Y 3, caracterizado por una cubierta captadora de energía térmica solar que comprende una chapa grecada, la cual recibe en su cara exterior unas placas de vidrio, de tamaño y forma similar al resto de los elementos de cubierta, pizarra, placa o teja, para convertirse en captador de energía térmica a través del aire que se hace fluir por los huecos que quedan entre la placa y el vidrio. S. Sistema de climatización termoactivo según reivindicación nº 4 caracterizado porque las chapa grecada presenta un aislamiento resistente a altas temperaturas adherido a su cara inferior y unas perforaciones en sus extremos que permiten el paso del aire, sin dañar la capacidad impermeabilizante de la chapa.

6. Sistema de climatización termoactivo por aire con fuentes energéticas múltiples e integración arquitectónica, según reivindicaciones 1, 2 Y 3, caracterizado porque el circuito de aire pasa por debajo de la losa de suelo o tras los muros de contención de sótano, en contacto directo con el terreno circundante, para captar su energía geotérmica, a la par que los conductos que constituyen esa parte del circuito realizan la función de drenaje de las pOSibles humedades del subsuelo.

7. Sistema de climatización termoactivo por aire según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque los ductos del circuito pueden admitir aportaciones de aire caliente o frío conectando otros sistemas comunes en climatización, tales como bombas de calor, chimeneas, estufas, o calderas del tipo que sean, incluidas las de cogeneración.