MÉTODO Y APARATO PARA PRECALENTAR EL AIRE DE VENTILACIÓN DE UN EDIFICIO.

Un aparato (20) para uso con un ventilador para suministrar aire de ventilación precalentado para un edificio,

de tal modo que el aparato comprende: un primer panel colector (22) absorbente de la luz solar, destinado a estar colocado sobre dicho edificio, de tal modo que el panel (22) es expuesto al aire ambiental y define un primer espacio (24) de recogida de aire entre él mismo y dicho edificio, de tal manera que el primer panel colector (22) absorbente de la luz solar tiene una pluralidad de aberturas (26) de entrada de aire destinadas a permitir al aire ambiental pasar a través de las aberturas (26), hasta el primer espacio (24) de recogida de aire, de tal modo que dicho primer panel colector (22) no está acristalado; caracterizado por que el aparato (20) comprende adicionalmente: un segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar, destinado a ser colocado sobre dicho edificio, adyacente a dicho primer panel colector absorbente de la luz solar, de tal modo que el segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar define un segundo espacio (30) de recogida de aire entre él mismo y dicho edificio, de tal manera que el segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar tiene una pluralidad de aberturas (32) de entrada de aire, destinadas a permitir el paso de aire a través de las aberturas (32), hasta el segundo espacio (30) de recogida de aire; un acristalamiento (34), que cubre dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar y que define una cámara de flujo de aire intermedia (36) entre él mismo y dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar, de tal manera que dicha cámara de flujo de aire intermedia (36) está en comunicación con dicho primer espacio (24) de recogida de aire para recibir aire desde este, de modo que dichas aberturas (32) de entrada de aire de dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar proporcionan comunicación entre dicha cámara de flujo de aire intermedia (36) y dicho segundo espacio (30) de recogida de aire, y una salida (38) de aire desde dicho segundo espacio (30) de recogida de aire, destinada al flujo de aire a su través para suministrarlo a dicho edificio tras la extracción por medio de dicho ventilador de dicho aire precalentado

La presente invención se refiere, en general, a la provisión de aire de ventilación para edificios, y, más particularmente, al calentamiento del aire de ventilación antes de su introducción en el edificio, utilizando energía solar.

Los edificios comerciales, industriales, domésticos y de apartamentos requieren ventilación, y es común que las fugas naturales en torno a las puertas, las juntas entre los techos y las paredes, etc., que se encuentran en la construcción de edificios convencionales, permitan que entre el aire suficiente en el edificio.

Puede surgir una caída de presión del exterior al interior del edificio por muchos factores, tales como fuertes vientos, ventiladores de escape y aire de combustión para calderas de quemado de combustible. Esto tiende a arrastrar o succionar aire exterior al interior del edificio a través de cualquier grieta o abertura.

El problema de la solución convencional es que no se controla la cantidad de aire de ventilación, la temperatura dentro del edificio, cerca de las paredes exteriores, es menor que el promedio y menos confortable, y es necesario proporcionar calor adicional para calentar el aire exterior a la temperatura de la sala durante la temporada de calefacción.

Este problema se ha venido resolviendo, típicamente, mediante la instalación de calentadores de gas, de gasóleo o eléctricos, así como de ventiladores para el movimiento del aire, con el fin de calentar el aire contenido en los edificios. Cuando se utilizan paneles solares para calentar un edificio, el aire se hace recircular desde el edificio, a través del colector y de vuelta. Durante la temporada de calefacción, la temperatura ambiental es inferior a la temperatura de la sala y, por tanto, un colector solar de recirculación funciona con un grado de eficacia muy reducido.

La Patente canadiense Nº 1.196.825, expedida el 4 de octubre de 1985, preconiza el uso de aire de aporte fresco para propósitos de ventilación, en lugar de hacer recircular simplemente el aire interior procedente de un edificio. Utilizando este método, el aire de aporte fresco es precalentado al hacer pasar el aire a través de un colector solar antes de su introducción en el edificio. Se ha proporcionado un acristalamiento sobre el colector solar con el fin de proporcionar un espacio entre ambos, a cuyo través se hace pasar el aire para su calentamiento. Si bien esta disposición particular reduce la necesidad de uso de energía consumible, el empleo del acristalamiento aumenta los costes significativamente. De forma ventajosa, el acristalamiento reduce las pérdidas de calor por radiación y los efectos negativos del viento. Sin embargo, la cantidad de luz solar que es transmitida a través del acristalamiento se reduce a tan solo el 85% aproximadamente de la luz solar. El uso de un panel acristalado convencional adolece de otras desventajas que incluyen la necesidad de que los paneles acristalados estén herméticamente cerrados o sellados. De nuevo, esto se suma al coste de los paneles. Alternativamente, si los paneles acristalados se utilizan para calentar aire fresco, la suciedad y el polvo se acumulan en los paneles y, en particular, en la cara inferior del acristalamiento, para lo que no existe un método de limpieza simple. En consecuencia, los paneles deben estar diseñados para su limpieza a intervalos regulares.

La Patente canadiense Nº 1.326.619, expedida el 1 de febrero de 1994, y las Patentes norteamericanas Nos. 4.899.728 y 4.934.338, expedidas, respectivamente, el 13 de febrero de 1990 y el 19 de junio de 1990, divulgan el uso de un panel solar que no incluye ningún acristalamiento, para calentar aire de aporte fresco antes de su introducción en un edificio. Estos sistemas son muy eficientes a la hora de calentar grandes volúmenes de aire por unidad de área superficial de panel solar (es decir, 0,17 metros cúbicos (6 pies cúbicos) por minuto). Esta eficiencia disminuye drásticamente, sin embargo, cuando se utilizan caudales de flujo de aire más bajos. El uso de caudales de flujo más bajos da lugar a unas temperaturas más altas en el panel solar, lo que conduce a pérdidas de calor por radiación al ambiente incrementadas. Estos sistemas también adolecen de otras desventajas. Por ejemplo, la máxima subida de temperatura que se consigue es aproximadamente 30ºC sobre la temperatura ambiental, para diseños de flujo bajo. Claramente, este aumento de temperatura no es suficiente en el uso en climas fríos. Asimismo, la eficiencia se ve reducida en gran medida en los días ventosos, ya que el viento sopla el calor alejándolo de las entradas de aire si la velocidad del aire que entra en los paneles no es lo suficientemente grande. Así, pues, estos paneles se utilizan de manera óptima en, por ejemplo, una pared del lado sur, y no son tan efectivos cuando se utilizan en un tejado, debido las velocidades de viento incrementadas en la parte superior de un tejado. Esto no es deseable, puesto que el

5 tejado es una ubicación preferida para los paneles solares para muchas personas.

Es deseable proporcionar un aparato para precalentar aire de ventilación para un edificio, que solucione o mitigue al menos algunas de las desventajas de la técnica anterior.

En un aspecto de una realización de la presente invención, se proporciona un aparato para el precalentamiento de aire de ventilación para un edificio. El aparato incluye un primer panel colector absorbente de la luz solar, dispuesto sobre el edificio. El panel se expone al aire ambiental y define un primer espacio de recogida de aire entre él mismo y el edificio. El primer panel colector absorbente de la luz solar tiene una pluralidad de aberturas de entrada de aire destinadas a permitir que el aire ambiental pase a través de las aberturas, hasta el primer espacio de recogida de aire. Un segundo panel colector absorbente de la luz solar, dispuesto sobre el edificio, es adyacente al primer panel colector absorbente de la luz solar y define un segundo espacio de recogida de aire entre él mismo y el edificio. El segundo panel colector absorbente de la luz solar tiene una pluralidad de aberturas de entrada de aire destinadas a permitir que el aire pase a través de las aberturas, hasta el segundo espacio de recogida de aire. Un acristalamiento cubre el segundo panel colector absorbente de la luz solar y define una cámara de flujo de aire intermedia entre él mismo y el segundo panel colector absorbente de la luz solar. La cámara de flujo de aire intermedia está en comunicación con el primerespacio de recogida de aire con el fin de recibir aire del mismo. Las aberturas de entrada de aire existentes en el segundo panel colector absorbente de la luz solar proporcionan comunicación entre la cámara de flujo de aire intermedia y el segundo espacio de recogida de aire. Una salida de aire se extiende desde el segundo espacio de recogida de aire hasta el interior del edificio para el flujo de aire a su través. Un ventilador está en comunicación con la salida de aire para mover el aire desde el segundo espacio de recogida de aire al interior del edificio, a través de la salida de aire.

Según otro aspecto de una realización de la presente invención, se proporciona un método para calentar aire de ventilación para un edificio. El método 35 incluye: proporcionar un primer panel colector absorbente de la luz solar sobre el edificio, de tal manera que el panel es expuesto al aire ambiental y define un primer espacio de recogida de aire entre él mismo y el edificio, de tal modo que el primer panel colector absorbente de la luz solar tiene una pluralidad de aberturas de entrada de aire para permitir que el aire ambiental pase a través de las aberturas hasta el primer espacio de recogida de aire; proporcionar un segundo panel colector absorbente de la luz solar sobre el edificio, de tal manera que el segundo panel colector absorbente de la luz solar define un segundo espacio de recogida de aire entre él mismo y el edificio, teniendo el segundo panel colector absorbente de la luz solar una pluralidad de aberturas de entrada de aire destinadas a permitir que el aire 45 pase a través de las aberturas hasta el segundo espacio de recogida de aire; proporcionar un acristalamiento que cubre el segundo panel colector absorbente de la luz solar y que define una cámara de flujo de aire intermedia entre él mismo y el segundo panel colector absorbente de la luz solar, de tal modo que la cámara de flujo de aire intermedia está en comunicación con el primer espacio de recogida de aire con el fin de recibir aire desde este, proporcionando las aberturas de entrada de aire situadas en el segundo panel colector absorbente de la luz solar comunicación... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (20) para uso con un ventilador para suministrar aire de ventilación precalentado para un edificio, de tal modo que el aparato comprende:

un primer panel colector (22) absorbente de la luz solar, destinado a estar colocado sobre dicho edificio, de tal modo que el panel (22) es expuesto al aire ambiental y define un primer espacio (24) de recogida de aire entre él mismo y dicho edificio, de tal manera que el primer panel colector (22) absorbente de la luz solar tiene una pluralidad de aberturas (26) de entrada de aire destinadas a permitir al aire ambiental pasar a través de las aberturas (26), hasta el primer espacio (24) de recogida de aire, de tal modo que dicho primer panel colector (22) no está acristalado;

caracterizado por que el aparato (20) comprende adicionalmente:

un segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar, destinado a ser colocado sobre dicho edificio, adyacente a dicho primer panel colector absorbente de la luz solar, de tal modo que el segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar define un segundo espacio (30) de recogida de aire entre él mismo y dicho edificio, de tal manera que el segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar tiene una pluralidad de aberturas (32) de entrada de aire, destinadas a permitir el paso de aire a través de las aberturas (32), hasta el segundo espacio (30) de recogida de aire;

un acristalamiento (34), que cubre dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar y que define una cámara de flujo de aire intermedia (36) entre él mismo y dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar, de tal manera que dicha cámara de flujo de aire intermedia (36) está en comunicación con dicho primer espacio (24) de recogida de aire para recibir aire desde este, de modo que dichas aberturas (32) de entrada de aire de dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar proporcionan comunicación entre dicha cámara de flujo de aire intermedia (36) y dicho segundo espacio (30) de recogida de aire, y

una salida (38) de aire desde dicho segundo espacio (30) de recogida de aire, destinada al flujo de aire a su través para suministrarlo a dicho edificio tras la extracción por medio de dicho ventilador de dicho aire precalentado.

2. Un aparato (20) de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un ventilador (40), en comunicación con dicha salida (38) de aire para desplazar aire desde dicho segundo espacio (30) de recogida de aire al interior de dicho edificio, a través de dicha abertura (38) de aire.

3. Un aparato (20) de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual el ventilador (40) es susceptible de ser controlado a velocidades variables dependiendo de la temperatura del aire extraído desde la salida (38) de aire.

4. Un aparato (20) de acuerdo con la reivindicación 1, 2 o 3, en el cual dicho primer panel colector (22) absorbente de la luz solar está corrugado y/o dicho panel colector (28) absorbente de la luz solar está corrugado.

5. Un aparato (20) de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual dicho primer panel colector (28) absorbente de la luz solar está corrugado con corrugaciones que discurren en planos sustancialmente verticales.

6. Un aparato (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el primer panel colector (22) absorbente de la luz solar comprende una pluralidad de subpaneles sustancialmente similares, y/o el segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar comprende una pluralidad de subpaneles sustancialmente similares.

7. Un aparato (20) de acuerdo con la reivindicación 6, en el cual el primer panel colector (22) absorbente de la luz solar y/o el segundo panel colector

(28) absorbente de la luz solar están compuestos de una pluralidad de subpaneles sustancialmente similares y solapados.

8. Un aparato (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicha pluralidad de aberturas (26) de entrada de aire están compuestas de hendiduras y/o orificios en el primer panel colector (22) absorbente de la luz solar, y/o dicha pluralidad de aberturas (32) de entrada de aire están

compuestas de hendiduras y/o orificios en dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar.

9. Un aparato (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual dichos primer y segundo paneles colectores (22, 28) absorbentes de la luz solar están destinados a colocarse sobre una primera superficie de dicho edificio.

10. Un aparato (20) de acuerdo con la reivindicación 19, en el cual dicho primer panel colector (22) absorbente de la luz solar está destinado a colocarse sobre una primera superficie de dicho edificio, y dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar está destinado a colocarse sobre una segunda superficie de dicho edificio, adyacente a dicha primera superficie.

11. Un aparato (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual dichas aberturas (26) de entrada de aire de dicho primer panel colector (22) absorbente de la luz solar están distribuidas uniformemente en dicho panel (22).

12. Un aparato (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual la densidad de dichas aberturas (26) de entrada de aire en dicho primer panel colector (22) absorbente de la luz solar aumenta con la distancia desde dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar, y/o la densidad de dichas aberturas (32) de entrada de aire en dicho segundo panel colector absorbente de la luz solar aumenta con la distancia desde dicha salida (38) de aire.

13. Un aparato (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el tamaño de dichas aberturas (26) de entrada de aire de dicho primer panel colector (22) absorbente de la luz solar aumenta con la distancia desde dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar, y/o el tamaño de dichas aberturas (32) de entrada de aire de dicho segundo panel colector absorbente de la luz solar aumenta con la distancia desde dicha salida (38) de aire.

14. Un aparato (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicho primer panel colector (22) absorbente de la luz solar y/o dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar incluyen un revestimiento superficial por un lado o cara exterior de los mismos, de tal modo que el revestimiento superficial permite una elevada absorción de radiación solar y una baja emisión de radiación de calor en el infrarrojo lejano.

15. Un aparato (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual el segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar está destinado a colocarse por encima de dicho primer panel colector (22) absorbente de la luz solar.

16. Un aparato (20) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el cual dicho primer panel colector (22) absorbente de la luz solar está destinado a colocarse sobre una superficie sustancialmente vertical de dicho edificio.

17. Un aparato (20) de acuerdo con la reivindicación 16, en el cual dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar está destinado a colocarse sobre dicha superficie sustancialmente vertical de dicho edificio, o se coloca sobre un tejado (100) de dicho edificio.

18. Un método para calentar aire de ventilación para un edificio, que comprende:

proporcionar un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes;

precalentar aire exterior en el primer espacio (24) de recogida de aire, con calor solar procedente del primer panel colector (22) absorbente de la luz solar, y hacer pasar el aire precalentado al interior de la cámara de flujo intermedia (36);

calentar el aire precalentado en el segundo espacio (30) de recogida de aire, al hacer pasar el aire precalentado desde la cámara de flujo intermedia (36) al interior del segundo espacio (30) de recogida de aire, a fin de proporcionar aire calentado;

extraer dicho aire calentado a través de la salida (38) de aire, desde

dicho segundo espacio (30) de recogida de aire, y expeler dicho aire al interior de

dicho edificio.

19. Un método de acuerdo con la reivindicación 18, en el cual precalentar el aire exterior comprende extraer calor de sustancialmente una superficie completa de dicho primer panel colector (22) absorbente de la luz solar y/o de sustancialmente una superficie completa de dicho segundo panel colector (28) absorbente de la luz solar.