Elemento constructivo con integración de sistemas activos calefacción-refrigeración, en placas de yeso/elementos de trasdosado con materiales de cambio de fase incorporados.

Elemento constructivo con integración de sistemas activos calefacción-refrigeración,

en placas de yeso/elementos de trasdosado con materiales de cambio de fase incorporados.

La presente invención se refiere a un elemento constructivo a modo de placa de yeso laminado, definido por la combinación e integración de distintos elementos; la placa de yeso, el material de cambio de fase (PCM) aportado a dicha placa y un sistema activo integrado para intercambiar energía en el conjunto, favoreciendo los procesos de carga y descarga del PCM microencapsulado y permitiendo la acumulación de calor latente.

Como sistema activo incorpora una malla térmica eléctrica o un sistema de serpentín radiante. Aplicable en tabiquería seca, divisiones interiores, trasdosados, cielorrasos o falsos techos.

Elemento constructivo con integración de sistemas activos calefacción-refrigeración, en placas de yeso/elementos de trasdosado con materiales de cambio de fase incorporados.

Sector técnico La invención se enmarca dentro del sector de la edificación y vinculado al objetivo de ahorro energético, en consonancia con la Ley de Ordenación de la Edificación y el Código Técnico vigente. En concreto se sitúa en el campo de la construcción de sistemas de cerramiento y compartimentación interior de edificios mediante subsistemas de tabiquería seca, prefabricación de placas de yeso y se inscribe en el ámbito de los procesos de industrialización abierta en creciente desarrollo.

Así mismo se identifica con el sector de la energía en tanto se desarrolla como un recurso que permita reducir su consumo, aumentar la eficiencia energética y aprovechar las energías renovables disponibles, optimizando el almacenamiento térmico.

Estado de la técnica Actualmente dentro del amplio campo de sistemas de cerramiento y compartimentación interior de edificios, podemos reconocer diferentes propuestas y soluciones técnicas constructivas, en primer lugar y la más obvia será el sistema de construcción tradicional, empleando materiales, mano de obra y técnicas de albañilería, este amplio conjunto, es el sistema constructivo mas empleado y se caracteriza por que la totalidad de la construcción se realiza "in situ" y por medios tradicionales.

Por otro lado es cada vez más frecuente la utilización de sistemas de tabiquería en seco, mediante el uso de sistemas completos que reúnan todo lo necesario para el montaje y colocación en obra: placas de yeso y aislantes; perfilería, materiales de rejuntado; herramientas y materiales de fijación.

En este momento se encuentran distintos grados de industrialización en la utilización o fabricación de placas de yeso. Dentro de este sector existe diversa documentación en la cual se analiza el comportamiento mecánico aportando diferentes aditivos, fibras y dispersiones, en adecuadas proporciones para una mejora de las prestaciones mecánicas del compuesto.

Cabe citar las patentes españolas ES 2187301 B2, ES 2199680 B2 y ES 2 292 309 B2, donde se hace referencia a la mejora de aspectos físico-mecánico del yeso convencional para la elaboración de placas y paneles prefabricados.

Así mismo en la patente ES 2 346 282 B2 destacan las mejoras que afectan a la capacidad de almacenamiento de energía térmica del elemento constructivo mediante la incorporación de materiales de cambio de fase.

Por otro lado, y dentro del campo del acondicionamiento se han desarrollado soluciones o procedimientos constructivos basados en sistemas radiantes para muros, techos, o suelos, que incorporan distintos sistemas de aporte energético, permitiendo la refrigeración o calefacción con tubos de agua o mallas eléctricas.

Dentro del ámbito de los sistemas radiantes apreciamos dos opciones técnicas utilizadas mayoritariamente:

- Sistemas radiantes con serpentines formados por tubos radiantes de distintos material, para el intercambio térmico con un fluido refrigerante o caloportador. Aparecen localizados en suelos, techos o paredes ya sea a modo de trasdosado o embebidos en morteros aplicados en obra.

- Sistema radiante eléctrico fundamentado en la colocación de una malla eléctrica, desplegada bajo paredes o suelos de cerámica, madera, mármol, etc. En algún caso esta malla puede ser autoadhesiva, facilitando la instalación. Incorporan un regulador/programador, que permite el control de la instalación, con un funcionamiento a baja temperatura y un reparto homogéneo del calor en la estancia.

En un primer momento se reconoce un nivel de industrialización bajo o de obra húmeda "in situ", con tiempos de puesta en obra y nivel de acabados condicionados por la necesidad de fraguado de las pastas y la pericia en su ejecución.

En otros casos se ha producido un gran avance en lo referente a industrialización con distintas soluciones comercializadas dentro del sector de acondicionamiento por sistemas radiantes de suelo o techo, incluso con soluciones para trasdosados.

Los sistemas de calentamiento y refrigeración, consiguen una distribución homogénea de la energía radiante, gracias a las bajas temperaturas superficiales. Se consigue por la separación regular de los tubos, y la regulación del caudal suministrado Existe otro procedimiento de acumulación con calor basado en el aprovechamiento del calor latente de los materiales cuando se producen cambios de fase, captando o cediendo calor.

Esta característica, propia de cualquier material, puede ser eficazmente aprovechada en los denominados materiales de cambio de fase (PCM - Phase Change Materials) , bajo el fundamento teórico según el cual, durante el proceso de intercambio térmico, y hasta su finalización, la temperatura se mantiene constante.

En mezclas si esa estabilidad se quiere conseguir a una determinada temperatura es factible determinar el punto de cambio de fase, atendiendo a unas proporciones y características determinadas. En el rango de confort necesario, se puede reducir el volumen de acumulación y disponiendo el material adecuado, lo que permite su integración arquitectónica en sistemas prefabricados o en sistemas constructivos convencionales.

La resistencia real de los cerramientos depende del producto del coeficiente de conductividad, de la capacidad térmica y de la frecuencia principal de la onda térmica. El uso en divisiones interiores o trasdosados de elementos constructivos que incorporen materiales de cambio de fase resulta interesante dada la gran capacidad de almacenamiento térmico que poseen.

La localización en el edificio de los materiales de cambio de fase más frecuentemente adoptadas se resumirían en:

• Disposición en el suelo, baldosas o en "plenum" ya sea con ventilación forzada intermitente cargándose por la noche y descargándose por el día, o utilizando aportes por calefacción eléctrica o con circuitos caloportadores dentro de un rango de temperaturas de cambio de fase de 28 a 29ºC.

• Colocación en techos con temperaturas entre 16 a 18ºC, cargados o enfriados por aire o con agua fría.

• En cerramientos, colocados en la hoja interior, con temperatura de cambio de fase de 23ºC.

El fluido transportador del calor o del frio, suele ser el agua, en entornos domésticos, desde la fuente térmica al acumulador y al disipador.

El proceso de carga-descarga de los PCM está asociado habitualmente a la trasferencia de calor-frio entre el aire y la pared mediante convección en la estancia, condicionada por la recirculación del aire en la proximidad de la pared.

Este proceso de trasmisión puede reducir la eficiencia del sistema, por la dificultad de licuar o congelar todo el PCM, en el tiempo adecuado, sin aumentar el flujo de aire en contacto con el mismo.

En consecuencia el problema que plantea la técnica es solucionar los desajustes de demanda dentro de los procesos de carga y descarga de elementos constructivos que incorporan materiales de cambio de fase como acumulador de calor latente. La presente invención propone como solución la incorporación de unos sistemas activos que permitan la regulación de estos intercambios de energía, pudiendo actuar sobre los mismos en función de las necesidades de confort térmico.

Descripción de la invención

La presente invención se configura como un elemento constructivo a modo de placa de yeso laminado, aplicable en tabiquería seca definido por la combinación e integración de distintos elementos; la placa de yeso, el material de cambio de fase aportado a dicha placa y un sistema activo integrado para intercambiar energía en el conjunto, favoreciendo los procesos de carga y descarga del PCM microencapsulado y permitiendo la acumulación de calor latente.

La fabricación de la placa de yeso se realiza a través de maquinaria de una línea de producción, introduciendo la pasta mezcla de yeso y material de cambio de fase microencapsulado entre las dos láminas de cartón de forma automática, o en un proceso continuo, obteniendo la placa de yeso laminado.

La pasta mezcla de yeso y PCM microencapsulado se realizará en una proporción entre el 5% y 40% en peso, con posibilidad de un aditivo de refuerzo en función de la proporción adoptada.

Durante el proceso de formación de la placa entre las dos láminas, se incorpora el sistema activo adoptado, disponiéndolo sobre la cara interior de una de las láminas de cartón. Para conseguir una mejor distribución e intercambio de energía, los elementos radiantes se ubicaran en una posición sensiblemente central dentro...

1. Elemento constructivo aplicable en tabiquería seca que permite la acumulación de calor, caracterizado por la combinación e integración de distintos componentes; la placa de yeso con incorporación de un material de cambio de fase microencapsulado aportado a la mezcla en distinta proporción y un sistema activo integrado embebido con el fin de intercambiar energía en el conjunto favoreciendo los procesos de carga y descarga del PCM microencapsulado.

2. Elemento constructivo según la reivindicación 1 caracterizado por la incorporación de un sistema activo del tipo malla térmica eléctrica con objeto de cargar el PCM microencapsulado.

3. Elemento constructivo según la reivindicación 1 caracterizado por la incorporación de un sistema activo tipo serpentín con fluido caloportador para cargar o descargar el PCM microencapsulado.

4. Elemento constructivo según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por la incorporación de un sensor de temperatura en la matriz de YESO-PCM microencapsulado para poner en marcha o detener los sistemas activos.

5. Elemento constructivo según las reivindicaciones 2 caracterizado por la utilización de cable tipo DVCM o similar.

6. Elemento constructivo según las reivindicaciones 1 a 3 caracterizado por la incorporación de una lámina reflectiva compuesta por papel de aluminio de aislamiento térmico reflectivo.

7. Elemento constructivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, con distintas dimensiones físicas, estableciendo de un modo preferente y no restrictivo, piezas con anchos de entre 600 y 1200 mm, con longitudes entre 1500 a 3000 mm y con espesores de entre 15 mm y 25 mm.

8. Elemento constructivo según cualquiera de la reivindicaciones 1 a 7, que constituya divisiones interiores, trasdosados, cielorrasos o falsos techos.