Conjunto de barrera radiante de cavidad ventilada (2, 2A-K), que puede montarse en una superficie de un edificio (4),

que comprende: una barrera (12) configurada como un panel que presenta una superficie interior y exterior (18; 22); un conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) sujeto a la barrera (12) y que se extiende hacia el interior respecto a la superficie interior (18), presentando el conjunto de soporte una parte separada de la superficie interior (18) y que puede sujetarse a una superficie del edificio para formar una cavidad ventilada (24, 24E-24H) que se crea entre la superficie del edificio (4) y la superficie interior (18) e inducir un flujo de aire a través de la cavidad (24, 24E-H); y un elemento de baja-emisividad (20, 20A, 20B) situado en la superficie interior (18), y/o suspendido dentro de la cavidad ventilada a formar entre unos soportes segmentados (16) del conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H)

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Esta invención se refiere en general a conjuntos de techo/revestimiento exterior de edificios y, en particular, a la inclusión de sistemas de barrera radiante ventilados dentro de dichos conjuntos, configurados para proporcionar: regulación térmica a la radiación y convección de la parte exterior del edificio, desplazamiento de materiales de lastre convencionales, prolongación de la vida del material de la estructura del edificio, y estructura de soporte para módulos fotovoltaicos.

El aislamiento térmico de edificios, para ayudar a mantener el interior de los edificios frío en verano y caliente en invierno, ha sido siempre un criterio de diseño importante en todos los climas menos en los más suaves. El aislamiento térmico convencional implica principalmente aislar las paredes y los techos para minimizar la transferencia de calor por conducción. Sin embargo, la transferencia térmica por convección y radiación hacia y desde las superficies de los edificios también puede ser importante.

De la solicitud de patente japonesa JP07292908 es conocido un techo con una función de generación de energía. La patente americana US5128181 describe un elemento de construcción. El fragmento en inglés de JP07055189 describe un muro cortina de ahorro energético montado con una célula solar.

DESCRIPCIÓN RESUMIDA DE LA INVENCIÓN

La presente invención va dirigida a un conjunto de barrera radiante de cavidad ventilada que encuentra particular utilidad utilizando un módulo fotovoltaico (PV) como barrera, que reduce los requisitos de calentamiento y enfriamiento de un edificio reduciendo la transferencia de calor al edificio durante períodos de enfriamiento y reduciendo las pérdidas de calor del edificio durante períodos de calentamiento. El conjunto de barrera radiante puede ayudar también a aislar la superficie del edificio de los efectos de viento, la lluvia, y otras inclemencias. La invención es adaptable para su uso en la construcción de superficies que sean verticales, horizontales o inclinadas.

El conjunto de barrera radiante de cavidad ventilada incluye una barrera, típicamente un módulo PV, que presenta una superficie interior y exterior. Un conjunto de soporte queda sujeto a la barrera y se extiende hacia el interior desde la superficie interior de la barrera a una superficie del edificio creando una cavidad ventilada entre la superficie del edificio y la superficie interior de la barrera. Un elemento de baja emisividad (baja-e) está asociado a la superficie interior; es decir, se coloca una o más superficies de baja-e en la superficie del edificio y la superficie interior de la barrera o entre las mismas.

El conjunto de soporte está sujeto típicamente a la superficie del edificio de manera que no se formen penetraciones en la superficie del edificio. Esto puede conseguirse, por ejemplo, mediante el uso de adhesivos, elementos de sujeción de tipo Velcro o embebiendo la base del conjunto de soporte dentro de una capa de aislamiento cubriendo la superficie del techo. También puede conseguirse diseñando el conjunto para minimizar el levantamiento por el viento, acoplando lateralmente conjuntos adyacentes en una matriz de conjuntos integrada, mediante el uso de elementos de tipo lastre y por otros modos. En algunas situaciones, tales como cuando cada conjunto tiene forma de tablilla, pueden utilizarse elementos de fijación que penetran en la superficie del edificio.

El elemento de baja emisividad se dispone típicamente en la superficie interior de la barrera. Haciendo esto se minimizan las dificultades de fabricación, se simplifica la instalación, se reduce el desgaste por las inclemencias del tiempo de la superficie de baja-e y se aumenta el control de ya que todo el conjunto puede realizarse en fábrica.

La colocación el elemento de baja-e en la superficie del techo elimina el potencial aumento de temperatura del módulo PV. Sin embargo, esta colocación también somete la superficie de baja-e a una mayor degradación ambiental, tal como oxidación y otros ataques químicos del polvo, suciedad y otros contaminantes transportados por el aire, así como el oscurecimiento por el polvo y la suciedad que también reducen la eficacia de la superficie de baja-e. También, como que el elemento de baja-e debe aplicarse típicamente a la superficie del edificio en el campo, existe una reducción en el control de calidad en comparación con tener el elemento de baja-e aplicado en fábrica.

El uso del elemento de baja-e suspendido dentro de la cavidad ventilada entre la superficie interior de la barrera y la superficie del edificio, proporciona el mejor rendimiento térmico de cualquier posición única para el elemento de baja-e, aparentemente porque se crea una doble cavidad ventilada. Sin embargo, es el más complejo y costoso de fabricar e instalar. Este aumento de la complejidad y el coste puede compensarse a menudo con las ventajas resultantes de su mejor eficacia térmica.

El uso de un elemento de baja-e en más de una posición, típicamente en la superficie interior de la barrera y en la superficie del edificio, puede mejorar a menudo el rendimiento térmico. Este mayor rendimiento térmico puede ser útil o necesario en determinadas aplicaciones. Sin embargo, se espera que para muchas aplicaciones el uso de elementos de baja-e en posiciones aparte de la superficie de barrera interior no sea rentable.

En determinadas situaciones la barrera no es un módulo PV sino que es más bien un aislante térmico. En tales casos la superficie exterior de la barrera es preferiblemente una superficie de alta reflectividad y alta emisividad. Esto, junto con la superficie de baja emisividad asociada a la superficie interior de la barrera y típicamente en la misma, proporciona un mejor rendimiento térmico del sistema.

El conjunto está realizado preferiblemente de manera que se mejora el flujo de aire convectivo a través de la cavidad ventilada al crearse la cavidad con al menos parte de la salida de la cavidad más alta que la entrada de la cavidad. Esto se consigue típicamente de manera automática cuando los conjuntos se montan en una superficie vertical de un edificio, tal como una pared, o a una superficie inclinada de un edificio, tal como un techo inclinado. Cuando la superficie del edificio es esencialmente horizontal, la barrera puede montarse a la superficie substancialmente horizontal del edificio formando un ángulo respecto a la horizontal para favorecer el flujo de aire a través de la cavidad ventilada. Además, o alternativamente, puede forzarse a que el aire atraviese la cavidad ventilada mediante el uso de, por ejemplo, un respiradero. Aunque podría utilizarse también un ventilador, se prefiere que el sistema sea pasivo para ayudar a reducir costes de energía, disminuir los costes de las instalaciones, y reducir la complejidad del sistema. Pueden utilizarse deflectores de viento adyacentes a la entrada de la cavidad para ayudar a desviar el viento hacia la cavidad; esto puede resultar particularmente útil si hay viento predominante desde una dirección determinada. El uso de respiraderos, ventiladores o deflectores de viento puede ser importante cuando es necesario o deseable montar la barrera paralela a una superficie del edificio substancialmente horizontal.

Otro aspecto de la invención es un procedimiento mediante el cual puede realizarse un conjunto de barrera radiante. Se selecciona una barrera que presenta una superficie interior y exterior; se aplica un elemento de baja emisividad típicamente a la superficie interior de la barrera. Se monta un conjunto de soporte a la barrera de modo que una parte del conjunto de soporte se extiende hacia el exterior alejándose de la superficie interior de la barrera. Este conjunto puede montarse así a la superficie del edificio de una manera simple y eficaz.

La invención también va dirigida a un procedimiento para montar un conjunto de barrera radiante ventilado a una superficie del edificio. La barrera queda sujeta a la superficie del edificio utilizando el conjunto de soporte para crear una cavidad ventilada entre una superficie interior de la barrera y la superficie del edificio. Durante la etapa de sujeción, por lo menos un elemento de baja-e se coloca en la superficie interior y la superficie del edificio o entre las mismas. Esta etapa se realiza a menudo con el elemento de baja-e adherido a la superficie interior de la barrera. El elemento de baja-e también puede, por ejemplo, pulverizarse sobre la superficie del edificio o suspenderse como una película en la zona ventilada entre la superficie... [Seguir leyendo]

1. Conjunto de barrera radiante de cavidad ventilada (2, 2A–K), que puede montarse en una superficie de un edificio (4), que comprende:

una barrera (12) configurada como un panel que presenta una superficie interior y exterior (18; 22); un conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) sujeto a la barrera (12) y que se extiende hacia el interior respecto a la superficie interior (18), presentando el conjunto de soporte una parte separada de la superficie interior (18) y que puede sujetarse a una superficie del edificio para formar una cavidad ventilada (24, 24E-24H) que se crea entre la superficie del edificio (4) y la superficie interior (18) e inducir un flujo de aire a través de la cavidad (24, 24E-H); y un elemento de baja-emisividad (20, 20A, 20B) situado en la superficie interior (18), y/o suspendido dentro de la cavidad ventilada a formar entre unos soportes segmentados (16) del conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H).

2. Conjunto de barrera radiante de cavidad ventilada (2, 2A, 2K), estando montado el conjunto (2, 2A, 2K) en una superficie de un edificio (4) y comprendiendo:

una barrera (12) configurada como un panel que presenta una superficie interior y exterior (18; 22), un conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) sujeto a la barrera (12) y extendiéndose hacia el interior respecto a la superficie interior (18), presentando el conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) una parte separada de la superficie interior (18) y sujeta a la superficie del edificio (22) para formar una cavidad ventilada (24, 24E-H) que se crea entre la superficie del edificio (4) y la superficie interior (18) para inducir un flujo de aire hacia la cavidad (24, 24E-H), y un elemento de baja-emisividad (20, 20A, 20B) que queda situado en por lo menos una de la superficie interior (18), la superficie del edificio (4), y entre la superficie interior y el edificio (4; 18) y separado de las mismas.

3. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la barrera (12) comprende por lo menos uno de un módulo fotovoltaico en la superficie exterior de recepción solar (22) de la barrera (12) y un panel de aislamiento térmico; el conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) queda unido a la superficie interior (18).

4. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la superficie exterior es una superficie de alta reflectividad y alta emisividad, y en el que la parte del conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) comprende por lo menos uno de:

una superficie de aplicación de adhesivo a la cual puede aplicarse un adhesivo (38) para permitir adherir la parte a una superficie de un edificio (4); un elemento de sujeción de tipo Velcro; y un elemento de fijación (46).

5. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la superficie exterior de la barrera (12) comprende una zona de panel fotovoltaico en una primera orientación angular y una zona de ángulo inverso (56) en una segunda orientación angular.

6. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que el citado conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) comprende por lo menos uno de lo siguiente:

unos elementos de acoplamiento mutuo para permitir la conexión mutua de los adyacentes de dichos conjuntos; una capa permeable al fluido (14H) que hace contacto con la superficie interior y llenando por lo menos sustancialmente la cavidad ventilada; una pluralidad de bloques de aislamiento térmico; una pluralidad de separadores y elementos de sujeción asociados; y primeras y segundas patas de acoplamiento mutuo de manera que la primera pata de uno de dicho conjunto de barrera radiante puede acoplarse a la segunda pata de una adyacente a dicho conjunto de barrera radiante; un panel de techo engargolado; y un panel de techo ondulado.

7. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que dicho elemento de baja-emisividad (20, 20A, 20B) tiene una emisividad no mayor de 0,4.

8. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la superficie exterior (22) es substancialmente paralela a la superficie del edificio.

9. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que comprende, además, medios para inducir un flujo de aire a través de la cavidad ventilada.

10. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que: el conjunto de barrera radiante de cavidad ventilada puede montarse en una superficie inclinada de un edificio (4); la cavidad ventilada presenta una entrada de la cavidad (28, 28E-H) y una salida de la cavidad (30, 30E-H), encontrándose por lo menos parte de dicha salida de la cavidad (30, 30E-H) a mayor altura que la entrada de la cavidad para así favorecer el flujo de aire a través de la cavidad ventilada (24, 24E-H).

11. Conjunto según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por el hecho de que comprende, además un accionador de flujo de aire (80) conectado a la cavidad ventilada (24, 24E-H) para empujar aire a través de la cavidad ventilada.

12. Procedimiento para realizar un conjunto de barrera radiante de cavidad ventilada (2, 2A-K) que comprende las siguientes etapas:

seleccionar una barrera (12) que presenta una superficie interior y exterior (18; 22); colocar un elemento de baja emisividad (20, 20A, 20B) en por lo menos una de la superficie interior (18), una superficie

(4) de un edificio (10), y entre la superficie interior y la del edificio (4; 18) y separado de las mismas; montar un conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) a la barrera (12) de manera que una parte del conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) se extienda hacia fuera alejándose de la superficie interior (18); y sujetar la barrera (12) a una superficie del edificio (4) utilizando un conjunto de soporte (14, 14E, 14F, 14H) formando de este modo una cavidad ventilada (24, 24E-H) entre la superficie interior (18) y la superficie del edificio (4).

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que la etapa de seleccionar la barrera (12) se lleva a cabo seleccionando un módulo fotovoltaico como barrera (12).

14. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que comprende la etapa de aplicar el elemento de baja emisividad (20, 20A, 20B) a la superficie interior (18).

15. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que la etapa de sujeción se realiza sobre una superficie inclinada de un edificio (4).

16. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que la etapa de sujeción comprende la etapa de embeber unos extremos inferiores de elementos del conjunto de soporte en una capa de aislante térmico en la superficie del edificio (4).

17. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que comprende, además, la etapa de seleccionar un módulo fotovoltaico (PV) como barrera (12).

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado por el hecho de que comprende, además, la etapa de seleccionar un conjunto de soporte que incluye una base que puede montarse contra una superficie inclinada de un edificio (4), presentando dicha base una zona superficial de base por lo menos un 20% más grande que dicho módulo PV.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado por el hecho de que comprende, además, la etapa de montar una pluralidad de dichos conjuntos de barrera (2, 2A-2K) con dichas bases superponiéndose a modo de tablillas.

20. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que comprende, además, la etapa de acoplar lateralmente entre sí los adyacentes de dichos conjuntos de barrera cuando se montan a dicha superficie del edificio (4).

21. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado por el hecho de que la etapa de sujeción comprende la etapa de aumentar el flujo de aire convectivo a través de la cavidad ventilada (24, 24E-H) creando una entrada de la cavidad (28, 28E-H) y una salida de la cavidad (30, 30E-H) a dicha cavidad ventilada y colocar por lo menos parte de la salida de la cavidad más alta que la entrada de la cavidad.