Sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones,

constituido por elementos estructurales para suelo (1) con efecto Peltier, para fachadas (5) y para interiores o techos (17); dotados de un circuito térmico (10) conectado a un intercambiador (16), un tanque de acumulación (24) y un disipador (25); disponiendo asimismo de placas fotovoltaicas (21), incorporadas a los elementos (17) de techo, obteniendo de la energía eléctrica que abastece al sistema, acumulada en una batería (23), para, entre otros usos, alimentar los paneles metálicos (2) instalados en los suelos responsables del intercambio frío-calor del sistema; contando además con una unidad de control para actuar sobre el líquido selectivo del circuito térmico (10) la potencia de los elementos estructurales (1) así como para controlar la temperatura de cada ambiente o estancia del edificio y el punto de rocío

Sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones.

Objeto de la invención

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones.

De forma más concreta, el objeto de la invención consiste en un sistema aplicable a edificios y construcciones de todo tipo (civil, industrial, agrícola, tal como secaderos, invernaderos, etc.), el cual, de manera integral, es decir, a través de sus paredes suelos y techos, aprovecha la radiación solar para la obtención de toda la energía eléctrica y térmica de que precisa, disponiendo de medios que permiten su aprovechamiento de forma óptima y con un elevado rendimiento para aplicarlos en la climatización interior del mismo así como para la obtención de electricidad, evitando recurrir al consumo de energía externa.

Campo de aplicación

El campo de aplicación de la presente invención se encuentra dentro del sector de la construcción.

Antecedentes de la invención

El consumo de energía, y especialmente para la climatización de artificial aumenta día a día, provocando el consiguiente perjuicio para el medio ambiente. En este sentido, las administraciones propugnan la construcción de edificios que incluyan sistemas energéticos acordes con el medio ambiente, haciendo, por ejemplo que sea obligatorio en los edificios de nueva construcción el aprovechamiento de la energía solar mediante la incorporación en los mismos de placas solares y la aplicación de materiales y soluciones aislantes térmicas.

Sin embargo, las construcciones se limitan a incorporar dichos paneles para la producción de agua caliente y poco más, y a controlar las variaciones climáticas aumentando el aislamiento y el control de la radiación mediante sistemas que, aunque siendo útiles, no solucionan el sobrecalentamiento que se produce en ellas en verano en la mayoría de emplazamientos, especialmente en grandes ciudades, así como la necesidad de aportarles calor en invierno, debiendo recurrir al consumo de energías convencionales así como a la instalación de aparatos eléctricos de climatización, los cuales, como es sabido, además del consumo, provocan molestos ruidos expulsando el calor al exterior.

Se hace por tanto necesario poder contar con sistemas que den soluciones efectivas a la problemática planteada, tal como el sistema que plantea la presente invención, el cual está integrado en la propia construcción, y es aplicable a cualquier tipo de construcción, permitiendo obtener la climatización adecuada a cada estación así como la energía eléctrica adicional que pueda requerir, aprovechando para ello la radiación solar como fuente de energía.

En la actualidad y como referencia al estado de la técnica, debe mencionarse que, aunque son conocidos un gran número de disposiciones, procedimientos y sistemas para la climatización de edificios, por parte del peticionario se desconoce la existencia de ninguno que presente unas características técnicas, estructurales y de configuración semejantes, a las que presenta el que aquí se preconiza.

Explicación de la invención

Así, el sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones que la invención propone se configura por si mismo como una destacable novedad dentro de su campo de aplicación, ya que a tenor de su instalación se consigue que la propia estructura del edificio genere una temperatura equilibrada en su interior a través de paredes, suelos y techos, abasteciéndolo térmica y eléctricamente, sin recurrir a combustibles tradicionales y por tanto a un coste "cero", mediante el máximo aprovechamiento de la radiación solar.

Para ello, y de forma concreta, el sistema se configura a partir de un conjunto de elementos que se añaden o forman parte de su propia estructura incorporados en paredes, suelos y techos, de montaje simple en la misma obra, con una considerable reducción de costos, pudiendo incluso ser instalados en construcciones ya existentes sin gran perjuicio estético a su forma o diseño, los cuales se configuran como una especie de "escudo térmico", cuya función primordial es recoger y gestionar la radiación solar, equilibrando la diferencia térmica existente entre el exterior y el interior del edificio, los cuales, estando realizados en vidrio, aluminio, o polímeros, en función de su ubicación en cada parte del edificio, presentarán además, y en función de dicha ubicación, unas determinadas características, consiguiendo, además, evitar la emisión de energía calorífica al exterior, reduciendo la emisión de CO₂ y evitando su incorporación a los gases emitidos por los medios de transporte y la circulación.

Así, por ejemplo, en los suelos y en determinadas paredes, dichos elementos incorporan metales conductores unidos (pares termoeléctricos), que al ser alimentados por una corriente eléctrica continua pueden generar calor en una de sus caras y absorberlo por la otra, aprovechando el efecto Peltier. Lógicamente, al cambiar la polaridad de la corriente, se alterna también el sentido de flujo calor-frío.

Por otra parte, en las paredes y techos del edificio, dichos elementos están diseñados para incorporar un innovador sistema de conductos configurados como una malla que forman circuitos por los que circula un líquido selectivo que actúa como receptor y transporte de calor a toda su estructura, configurando dicho circuito una red térmica dividida en diferentes subsistemas, en función de su ubicación, que trabajan por intercambio térmico bajo tierra (geotérmico) con un mismo intercambiador de calor, estando conectados a un tanque de almacenamiento de calor.

A su vez, determinados elementos de los situados en los techos, incorporan sistemas fotovoltaicos que generan la energía eléctrica por transformación de la radiación solar incidente, pudiendo dichos sistemas estar instalados de forma independiente a tales elementos. La corriente producida será una corriente eléctrica continua, siendo almacenada en una batería de la que el sistema está dotado para tal fin.

Así, la energía eléctrica generada sirve para alimentar los elementos termoeléctricos o "escudo térmico", mientras el líquido selectivo que circula por su interior permite transportar el calor y establecer los flujos térmicos en función de las necesidades del edificio.

Cabe destacar que el sistema cuenta con una unidad de control para actuar sobre el líquido del circuito y la potencia de los elementos, permitiendo controlar la temperatura ambiente y el punto de rocío.

En resumen, en el sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones que la presente invención propone convergen las siguientes innovadoras y ventajosas particularidades:

- Abastecer el edificio con el máximo aprovechamiento de la radiación solar, superando el 85% de ahorro de gasto energético frente a los sistemas convencionales, ya que dispone de un solo componente integrado y bivalente para la obtención de dos energías, la térmica y la eléctrica.

- Mejorar el medio ambiente, evitando emisiones de anhídrido carbónico.

- Acondicionar el edificio, mejorando el bioclima interior, ya que dispone de un sistema de calefacción, agua caliente y refrigeración integrado en la propia estructura del mismo.

- Conseguir el aprovechamiento de las energías renovables y facilitar a los arquitectos e ingenieros soluciones tecnológicas, mejorando y reduciendo costes de producción y tiempos de terminación de la obra.

- Aportar al edificio ventajas de montaje, seguridad mecánica, antisísmica y antiincendios, consiguiendo soluciones para proyectos exigentes, y reduciendo el peso por m² a menos de 12 Kg. (el peso de muro de ladrillo tradicional oscila entre 45-70 Kg m²).

- Conseguir un edificio autosuficiente, aprovechando al máximo la radiación solar en equilibrio bioenergético natural, sin necesidad de incorporar superpuestos paneles u otros elementos similares.

- Conseguir que las paredes, techos, ventanas, junto al geoacumulador subterráneo de intercambio calórico que integra, determinen un intercambio dinámico y actúen como escudo térmico, evitando sobrecalentamientos de paredes y tejados en verano y reduciendo emisiones externas.

1. Sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones, caracterizado por el hecho de comprender un conjunto de elementos estructurales del propio edificio, configurados como elementos para el suelo (1) con efecto Peltier, elementos para muros y fachadas (5) y elementos para paredes interiores o techos (17); en que los elementos (5) de fachadas e interiores (17) están dotados de medios para que circule a través de ellos un líquido selectivo conformante de un sistema o circuito térmico (10) el cual se encuentra conectado a un intercambiador (16), contando, con un tanque de acumulación de calor (24) y un disipador o enfriador (25) conectados a él; disponiendo asimismo de células fotovoltaicas (21), las cuales pueden estar incorporadas a los elementos estructurales (17) previstos en techos o tejados, siendo éstas responsables de la obtención de la energía eléctrica que abastece al sistema, acumulando dicha electricidad en una batería (23), a través de la cual, además de obtener electricidad para otros usos del edificio, alimenta los paneles metálicos (2) con que cuentan los elementos estructurales (1) instalados en los suelos y responsables del intercambio frío-calor del sistema; contando además con una unidad de control para actuar sobre el líquido selectivo del circuito térmico (10) la potencia de los elementos estructurales (1) así como para controlar la temperatura de cada ambiente o estancia del edificio y el punto de rocío.

2. Sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los elementos estructurales (1) para suelos son aplicables asimismo para determinadas paredes, estando configurados, a partir de sendos paneles (2) de metales conductores unidos, entre los que incorporan una capa aislante (3) con una célula Peltier (4), de forma que al ser alimentados por una corriente eléctrica continua pueden generar calor en una de sus caras y absorberlo en la opuesta; y porque los paneles (2) son preferentemente de aluminio y la capa (3) de aislante térmico es preferentemente un aerogel, tal como Porexpan® o similar.

3. Sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los elementos estructurales (5) conforman un escudo térmico para determinadas paredes, fachadas o muros, con dos caras activas, estando configurados mediante ladrillos (6) cubiertos interiormente con un enlucido interior (7) convencional, en cuya cara exterior disponen de una capa (8) de aislante térmico, sobre la que existe, embebido o bajo el enlucido exterior (9), el sistema de conductos (10) de la red térmica por cuya malla (11) circula el líquido selectivo que transporta el calor a toda la estructura del edificio.

4. Sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones, según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que el sistema o circuito térmico (10) comprende una serie de mallas (11) formadas por una pluralidad de pequeñas conducciones (12) conectadas superior e inferiormente por conductos transversales (13), los cuales se encuentran unidos a su vez, mediante conectores (14), a las conducciones tubulares (15) que conectarán el circuito al intercambiador (16).

5. Sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los elementos estructurales (17), aplicables en paredes interiores o techos, están configurados por cuerpos tabulares (18) realizados en cualquier material adecuado, tal como vidrio, cerámica, aluminio o polímeros; y porque disponen de canalizaciones (19) destinadas a la circulación del líquido selectivo del circuito térmico del sistema.

6. Sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones, según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que los elementos estructurales (17) aplicables en techos opcionalmente incorporan células fotovoltaicas (21) insertadas entre lengüetas (22) de las que opcionalmente están previstas en sus laterales para tal fin, las cuales producirán la energía eléctrica del sistema por transformación de la radiación solar, acumulándola en la batería (23); y porque disponen opcionalmente de canalizaciones (20) destinadas a la inclusión en ellas cables para conexión, en su caso, de las placas fotovoltaicas (21).

7. Sistema energético integral para el aprovechamiento de la energía solar en edificios y construcciones, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que los elementos estructurales (17), aplicables en paredes interiores o techos, están configurados por placas (30) de aluminio extrusionado o material similar que cuentan con ranuras (32) que determinan nervios (33) aptos para encajar en machihembrado los de una placa con la adyacente, constando así mismo con perfiles colectores (34) que, gracias a la configuración de su parte superior actúan de pieza de ensamble para dichas placas (30).