Cerramientos transparentes o translúcidos activos con capacidad de gestión energética.

Cerramiento constituido por láminas transparentes o translúcidas que forman una cámara (1) por la que circula un líquido en circuito cerrado que cede o absorbe energía de los ambientes exterior e interior, un intercambiador de calor (2) en contacto con el líquido, una bomba de circulación (3) y un dispositivo reductor de la presión hidrostática (4). El dispositivo reductor de la presión hidrostática permitirá reducir los espesores de las láminas transparentes que contienen el líquido. El carácter activo del cerramiento está asociado a su capacidad de controlar la carga térmica solar y la iluminación.

La carga térmica solar es regulada a través del intercambiador de calor. El control de la iluminación del edificio se hace mediante la transparencia regulable del líquido. El dispositivo así formado permitirá crear una envolvente isoterma que permite climatizar una edificación. El sistema podrá ser usado paracerramientos activos al exterior o particiones interiores para la climatización y el control lumínico, así como para cubiertas acristaladas o falsos techos

Cerramientos transparentes o translúcidos activos con capacidad de gestión energética.

Sector de la técnica

La invención se encuadra en el sector técnico de la edificación así como en el sector de la climatización. En concreto, la aplicación se centra en cerramientos transparentes o translúcidos capaces de controlar la carga térmica tanto exterior como interior y la iluminación de la edificación con objeto de producir ahorro energético en climatización y mejora de las condiciones de confort.

Estado de la técnica

El uso masivo en la arquitectura contemporánea de cerramientos acristalados ha originado grandes consumos de energía en la edificación y una importante reducción de las condiciones de confort. El escaso aislamiento que producen estos huecos acristalados y la permeabilidad incontrolada de la radiación solar son la causas de su mal comportamiento energético. La imposición a nivel mundial del ahorro energético en la edificación, motivado por la carencia de energía y por la reducción de la contaminación, ha lanzado en los últimos años el desarrollo de cerramientos transparentes inteligentes que permitan controlar la entrada de la iluminación y la radiación solar directa.

Dentro de estos nuevos cerramientos transparentes, se han desarrollado cerramientos que permiten aumentar el nivel de aislamiento térmico mediante la inclusión de láminas y materiales diversos formando un panel multicapa como se describe en los documentos de patente: FR2828509, DE10034764, DE19829480, DE19847634. Otro tipo de desarrollo de cerramientos transparentes inteligentes trata de buscar el control de la iluminación y de la carga térmica mediante uno o varios fluidos de diferentes colores, fluidos con propiedades de transparencia variable o mediante cortinas integradas en el cerramiento. Como ejemplos de estas realizaciones caben destacar los documentos de patente: US4347835, DE3716563, EPO402529, EP1367210, ES2158757, US4347835, WO200604587, DE10351023, DE3716563, DE3818543, WO9963195. Otro grupo de acristalamientos activos incluye un fluido en circulación y en contacto con un intercambiador de calor. Estos acristalamientos permiten controlar la carga térmica a la vez que se pueden convertir en superficies radiantes para enfriar o calentar. Ejemplos de estas realizaciones son los documentos de patente: EP0075464, US4515150, DE19926343, DE4107943, ES2180444. Por último, otro grupo de acristalamientos resuelve el control de la iluminación mediante la inclusión de una lámina electrocrómica adherida a las láminas transparentes. Ejemplos de estas realizaciones son los documentos de patente: DE10023765, US2005200935, WO2005076061, US2005117193.

Sería por lo tanto deseable disponer de un cerramiento transparente inteligente que permitiera regular la iluminación de una edificación y bloquear o controlar la entrada o salida del calor mediante una envolvente isoterma, todo ello realizado con un sistema o cerramiento transparente económico, de reducido espesor y modular. La necesidad de controlar la radiación solar con el transporte convectivo de una cámara de pequeño espesor hace necesario pensar en un fluido en circulación con una elevada capacidad calorífica y, en consecuencia, con una elevada densidad como es un líquido. La presión hidrostática generada en un cerramiento vertical por la cámara de líquido exige unos espesores grandes para las láminas transparentes que hacen inviable la solución así adoptada.

La presente invención se centra en la reducción de la presión hidrostática que soportan las láminas transparentes a consecuencia del líquido en el circuito cerrado. La reducción de la presión hidrostática y, en consecuencia, de los espesores de las láminas transparentes permite obtener un sistema económico de cerramiento inteligente con capacidad gestora de energía lumínica y calorífica. La invención que aquí se describe presenta cuatro ventajas fundamentales frente a invenciones similares descritas anteriormente. La primera ventaja es permitir que una parte importante de la energía radiante incidente pueda ser bloqueada y transmitida a otro sistema, evitando el incremento térmico en el interior. La segunda ventaja es el dispositivo reductor de la presión hidrostática, que permite reducir los espesores de las láminas que contienen el líquido y con ello su coste y peso. La tercera ventaja es energética, ya que las necesidades de energía para climatizar el interior del edificio se reducen significativamente, consiguiéndose un ahorro de climatización o de calefacción. La cuarta ventaja es el diseño modular, que permite una construcción independiente y una mantenibilidad del sistema. La rotura de un módulo, no producirá el fallo del sistema completo, y este fallo podrá ser reparado independientemente sin afectar al funcionamiento del resto de la estructura.

Descripción detallada de la invención

Los cerramientos transparentes activos con capacidad de gestión de energía calorífica y lumínica se caracterizan por disponer de un fluido que, mediante el transporte convectivo del calor, se encarga de gestionar la energía calorífica, y de un sistema de oscurecimiento que se encarga de controlar la iluminación. El carácter activo del cerramiento está asociado a su capacidad de controlar la carga térmica solar incidente y la iluminación mediante un sistema de regulación externo. Para poder realizar el transporte convectivo del calor con una cámara de pequeño espesor, el fluido debe ser un líquido. La presión hidrostática que crea el líquido en un cerramiento vertical exige que los espesores de las láminas transparentes sean grandes, con lo que la solución es económicamente inviable.

La presente invención trata de resolver los problemas anteriores mediante un cerramiento transparente activo compuesto por dos láminas transparentes fijadas a un bastidor a través del cual circula un líquido en circuito cerrado, y un dispositivo reductor de la presión hidrostática conectado al circuito cerrado. El bastidor, además de ser un elemento estructural que permite unir las dos láminas transparentes, es parte del circuito cerrado del sistema. La cámara (1) formada por las dos láminas transparentes es alimentada por un distribuidor (5) a través de unos orificios de entrada (6). El líquido atraviesa los orificios de salida (7) y es recogido por el colector (8). La salida del colector está conectada a una bomba de circulación (3), la cual impulsa el líquido hacia el intercambiador de calor (2). Finalmente, la salida del intercambiador de calor está conectada directamente al distribuidor.

En verano, el intercambiador de calor permite absorber la carga térmica absorbida por el líquido a su paso por la cámara. En invierno, el intercambiador de calor cede calor al líquido para posteriormente éste liberarlo al espacio interior de la edificación. De esta forma, la cámara se comporta como un panel radiante frío o caliente en el interior de la edificación. La temperatura del líquido de la cámara se controla con la velocidad de circulación gobernada por la potencia de la bomba de circulación, y por la temperatura del intercambiador de calor conectado a un foco frío o foco caliente.

Con objeto de reducir la presión hidrostática en el circuito cerrado y, en consecuencia, poder reducir los espesores de las láminas transparentes, el propio bastidor dispone de un dispositivo reductor de la presión hidrostática (4) conectado a la cámara a través de una perforación (9). De esta forma, la presión hidrostática del punto inferior de la cámara es regulada por la altura de la columna de líquido (10). La altura de la columna de líquido se optimiza de manera que los esfuerzos a los que se ven sometidos las láminas transparentes es mínimo.

En el caso en el que el cerramiento se disponga horizontalmente para su utilización en cubiertas acristaladas o falsos techos de edificios, el dispositivo reductor de la presión hidrostática (4) puede ser omitido.

Además, este cerramiento puede ser usado para formar particiones interiores para la climatización y el control lumínico del interior del edificio.

Con objeto de regular la iluminación de la edificación, se controla el color y la transparencia del líquido que fluye por el circuito cerrado.

Breve descripción de los dibujos

Figura 1: Sección longitudinal del bastidor y descripción de los elementos necesarios para el llenado, la circulación del líquido y la reducción de la presión hidrostática entre las dos láminas transparentes.

Figura 2: Sección transversal por el bastidor y las láminas transparentes.