Módulo colector solar pasivo para envolventes de edificación.

Módulo colector solar pasivo que comprende un panel transparente (1) y un panel absorbente (2) de calor,

distanciados entre sí por una cámara de aire (15) y montados en un marco (3); un conducto de aire superior (11) para comunicar la cámara de aire con una zona cercana al techo de una planta de un edificio; un conducto de aire inferior (12) para comunicar la cámara de aire con una zona cercana al suelo de una planta de un edificio; una entrada de aire (17) ambiental en la parte inferior del módulo y una salida de aire (18) calentado en la parte superior del módulo; un primer sistema de direccionamiento (13) de aire accionable de forma que, en una primera posición obtura la salida de aire y en una segunda posición obtura el conducto de aire superior; un segundo sistema de direccionamiento (14) de aire accionable de forma que, en una primera posición obtura el conducto de aire inferior, en una segunda posición obtura el flujo de aire hacia la salida de aire, y, en una tercera posición, no obtura el conducto de aire inferior ni el flujo de aire hacia la salida de aire.

Mïdulo colector solar pasivo para envolventes de edificaciïn Campo tïcnico de la invenciïn La presente invenciïn se encuadra en el campo tïcnico de los colectores solares pasivos con sistemas de ventilaciïn 5 para envolventes exteriores de edificaciïn.

Antecedentes de la invenciïn A la vista de los crecientes costes energïticos y la necesidad de reducir las emisiones que se producen en la generaciïn de energïa y en el consumo de combustibles fïsiles motivados por la necesidad de reducir los impactos medioambientales, hoy en dïa hay una importante tendencia a emplear tecnologïas "verdes" que aprovechan la energïa solar en muchos sectores entre los que se encuentra el sector de la construcciïn donde, entre otros sistemas, se emplean cada vez mïs frecuentemente los colectores solares pasivos instalados en las fachadas de edificios tanto de nueva construcciïn como en los edificios ya existentes.

Los colectores solares pasivos instalados en las fachadas de edificios habitualmente estïn formados por un elemento que absorbe/acumula la radiaciïn solar, y un elemento transparente de vidrio o plïstico que permite el 15 paso de la radiaciïn solar de onda corta pero bloquea la radiaciïn de onda larga emitida por el elemento absorbente/acumulador. Esta radiaciïn calienta el aire contenido en la cïmara situada entre el elemento absorbente y el transparente (efecto invernadero) , permitiïndose la circulaciïn de dicho aire al interior de la estancia. Ademïs de este efecto, se produce una transferencia de calor por conducciïn a travïs del elemento almacenador y que posteriormente es radiada al interior del recinto. Se entienden como colectores solares 20 pasivos aquellos en los que el fluido que transmite el calor (en este caso, aire) no es circulado a otras dependencias del edificio mediante bombas para su utilizaciïn sino que se inyectan directamente al edificio para su calefacciïn o refrigeraciïn. Para gestionar la ventilaciïn en los colectores solares pasivos existen sistemas basados en diferentes patrones de ventilaciïn como, por ejemplo, el muro Trombe, el muro parietodinïmico, la fachada ventilada, la chimenea solar, el muro solar y la refrigeraciïn pasiva mediante ventilaciïn nocturna.

La patente US-7077124-B2 describe un colector solar tïrmico con capacidad de almacenar calor, integrado en muros de fachada, y propone varias soluciones funcionales partiendo de un mismo concepto de colector solar pasivo. El sistema propuesto consta de una capa transparente, una capa absorbente (que podrïa ser mïvil) y un acumulador (plancha con cïpsulas rellenas de materiales de cambio de fase) . Ademïs, contempla la posibilidad 30 de incorporar sistemas de generaciïn de energïa fotovoltaica. Las soluciones propuestas en esta patente no contemplan la integraciïn del sistema en edificios de mïs de una planta. Por otro lado, la entrada del aire caliente por el colector hacia el interior de la estancia no se detalla y no se contempla que su funcionamiento permita la circulaciïn y calentamiento del aire interno puesto que el sistema sïlo succiona aire del exterior y su correcto funcionamiento depende, por tanto, de las condiciones externas de viento y de las presiones que se 35 produzcan en la fachada en oposiciïn a las condiciones internas del habitïculo. Asimismo, la inercia del sistema descrito en esta patente estï limitada segïn la cantidad de material de cambio de fase que puedan contener las cïpsulas, pudiendo esto originar un elevado espesor del sistema completo en caso de necesitar elevada masa tïrmica, ya que no aprovecha la masa tïrmica del muro existente. Varias de las soluciones funcionales presentadas en esta patente plantean la utilizaciïn de un resorte encargado de mover la capa absorbente (de grandes dimensiones y peso) sin tener en cuenta los problemas que esto pudiese ocasionar. Por ïltimo, no es posible su utilizaciïn para refrigerar la estancia en ïpocas estivales.

La patente US-4237865-A1 describe un panel solar de calefacciïn con un sistema regulado por un complejo sistema de 6 clapetas, cuya operaciïn, control y mantenimiento puede presentar problemas funcionales y para el usuario. Asimismo, no se contempla su uso en refrigeraciïn ni el aprovechamiento de la inercia tïrmica del

cerramiento para calentar o refrigerar la estancia interior, por lo que la utilizaciïn de este tipo de sistemas queda limitada a edificios terciarios (oficinas, colegios, bibliotecas, etc.) . Esto es debido a la baja capacidad de almacenamiento tïrmico del sistema, que proporciona una absorciïn y aprovechamiento inmediato de la radiaciïn solar. Los patrones de consumo de edificios residenciales difieren de los propuestos por el sistema descrito en esta patente.

La solicitud de patente espaïola ES-2173010-A1 describe un sistema pasivo de climatizaciïn para calefacciïn (muro Trombe con materiales de cambio de fase) y refrigeraciïn de espacios (chimenea solar) . Este sistema no proporciona aislamiento y no aclara la integraciïn del sistema en edificios de mïs de una planta. En el caso de refrigeraciïn de espacios, resulta necesaria la existencia de aperturas en el habitïculo en fachada norte, con las limitaciones que esto presentarïa (tanto en edificios residenciales como en terciarios) , y se crean de esa forma 55 corrientes de aire que pueden ocasionar situaciones de incomodidad para los usuarios que se encuentran en el interior del habitïculo.

La solicitud de patente francesa FR-2538882-A1 describe una instalaciïn de climatizaciïn de un local basada en el concepto de muro Trombe que muestra la lïgica de control de un sistema de climatizaciïn que utiliza esta tipologïa de colectores. En funciïn de dos temperaturas de consigna, el controlador gobierna un sistema de cuatro clapetas accionadas por actuadores y encargadas de modificar las corrientes de aire que aclimatan el habitïculo de referencia. No obstante, no se describen caracterïsticas de las clapetas ni de los actuadores. La instalaciïn tiene una ïnica funcionalidad para el sistema (muro Trombe) , lo cual implica ciertas limitaciones tales como, por ejemplo, las renovaciones de aire a travïs del propio sistema. La utilizaciïn de ïnicamente dos temperaturas de consigna resulta limitada. Asimismo, no se describe la integraciïn del sistema en edificios de mïs de una planta.

La patente US-4471758-A presenta un panel solar para edificios que, siguiendo los patrones de ventilaciïn del muro Trombe, propone un colector solar pasivo sin almacenamiento, aprovechando la inercia tïrmica del

cerramiento. Esto resultarïa adecuado, tal y como se comentï anteriormente, para edificios terciarios y se desestima su uso a nivel residencial. Esta patente considera una ïnica funcionalidad para el sistema (muro Trombe) con las limitaciones que esto supone (limitaciïn en las renovaciones de aire a travïs del propio sistema) . La convecciïn en el interior de la cïmara de aire es forzada, con los problemas que ello puede originar. La integraciïn del sistema en edificios de varias plantas no aparece tampoco justificada.

La patente US-4442827 describe un colector solar de calor basado en los patrones de ventilaciïn del muro Trombe. Se describe un colector solar pasivo sin almacenamiento, aprovechando la inercia tïrmica del cerramiento. Esto resultarïa apropiado para edificios terciarios y se desestima su uso a nivel residencial. Esta patente considera una ïnica funcionalidad para el sistema (muro Trombe) con las limitaciones que ello presenta (limitaciïn en las renovaciones de aire a travïs del propio sistema) . El carïcter generalista del sistema propuesto estï orientado a cubrir superficies de tamaïo limitado con un acabado determinado (efecto estïtico/decorativo) . Asimismo, el sistema no estï orientado a grandes superficies de fachada y no resuelve los problemas que pudiesen aparecer en las zonas de la fachada correspondientes a los cantos de forjado. El coste del sistema pudiera presentar restricciones para su aplicaciïn en fachadas de gran tamaïo, especialmente notable cuando el panel exterior transparente presentase forma ondulada.

La patente US-424804 describe un colector solar pasivo formado por elementos que rotan para facilitar el control de la radiaciïn y la convecciïn del elemento almacenador hacia el ambiente exterior y hacia la fachada interior, y maximizan el aislamiento que proporciona el colector solar pasivo. El sistema de giro de estos elementos se presenta complejo y de difïcil mantenimiento, sobre todo para de edificios en altura. El espacio ïtil desaprovechado para instalar estos sistemas resulta en una restricciïn a su utilizaciïn.

La solicitud de patente japonesa JP-7166615 describe un panel de ahorro de energïa basado en el concepto de muro Trombe cuya integraciïn en un sistema... [Seguir leyendo]

1. Mïdulo colector solar pasivo para envolventes de edificaciïn con un marco (3) que comprende un travesaïo superior (23a) , un travesaïo inferior (23b) y sendos montantes (24) laterales;

un panel transparente (1) exterior y un panel absorbente (2) de calor, distanciados entre sï por una cïmara de aire (15) por que la fluye un flujo de aire y montados en el marco (3) ;

un conducto de aire superior (11) para comunicar la cïmara de aire (15) con una zona cercana al techo de un recinto interior de un edificio;

un conducto de aire inferior (12) para comunicar la cïmara de aire (15) con una zona cercana al suelo de un 10 recinto interior de un edificio;

una entrada de aire (17) ambiental en la parte inferior del mïdulo y una salida de aire (18) caliente en la parte superior del mïdulo, comunicadas ambas con la cïmara (15) ;

en el que el mïdulo comprende un primer sistema de direccionamiento (13) de aire dispuesto y accionable de forma que, en una primera posiciïn obtura la salida de aire (18) dejando comunicada la cïmara de aire (15) con el conducto de aire superior (11) , y en una segunda posiciïn obtura el conducto de aire superior (11) dejando comunicada la cïmara de aire (15) con la salida de aire (18) ;

un segundo sistema de direccionamiento (14) de aire dispuesto y accionable de forma que, en una primera posiciïn obtura el conducto de aire inferior (12) , en una segunda posiciïn obtura el flujo de aire hacia la 20 salida de aire (18) , y, en una tercera posiciïn, no obtura el conducto de aire inferior (18) ni el flujo de aire hacia la salida de aire (18) .

2. Mïdulo, segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque la salida de aire es una ranura de salida (18) horizontal frontal.

3. Mïdulo, segïn la reivindicaciïn 1 ï 2, caracterizado porque la entrada de aire es una ranura de entrada 25 horizontal frontal (17) .

4. Mïdulo, segïn la reivindicaciïn 2 ï 3, caracterizado porque la ranura de salida (18) estï situada en el travesaïo superior (23a) .

5. Mïdulo, segïn la reivindicaciïn 2, 3 ï 4, caracterizado porque el primer sistema de direccionamiento comprende una primera vïlvula de tres vïas (13) en forma de rodillo con una oquedad interna en forma de T que 30 gira en un primer alojamiento horizontal en el que desembocan la ranura de salida (18) y el conducto de aire superior (11) .

6. Mïdulo, segïn una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el marco (3) comprende un travesaïo intermedio (23c) que aloja el segundo sistema de direccionamiento (14) .

7. Mïdulo, segïn la reivindicaciïn 6, caracterizado porque el primer sistema de direccionamiento comprende una segunda vïlvula de tres vïas (14) en forma de rodillo con una oquedad interna en forma de T que gira en un segundo alojamiento horizontal en el que desemboca el conducto de aire inferior (12) y estï distanciado de la entrada de aire (17) .

8. Mïdulo, segïn la reivindicaciïn 6 ï 7, caracterizado porque el panel exterior transparente (1) estï formado por una primera parte montada entre el travesaïo intermedio (23c) y el travesaïo superior (23a) y una segunda 40 parte montada entre el travesaïo intermedio (23c) y el travesaïo inferior (23b) .

9. Mïdulo, segïn una de las reivindicaciones 3-4, caracterizado porque el segundo sistema de direccionamiento (14) estï alojado en el travesaïo inferior (23b) .

10. Mïdulo, segïn la reivindicaciïn 9, caracterizado porque el primer sistema de direccionamiento comprende una vïlvula de tres vïas (14) en forma de rodillo con una oquedad interna en forma de T que gira en un segundo 45 alojamiento horizontal en el que desembocan el conducto de aire inferior (12) y la entrada de aire (17) .

11. Mïdulo, segïn una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la entrada de aire (17) estï situada en el travesaïo inferior (23b) del marco (3) .

12. Mïdulo, segïn una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el primer sistema de direccionamiento estï dispuesto y es accionable para adoptar una tercera posiciïn en la que obtura la salida de 50 aire de la cïmara de aire (15) y el segundo sistema de direccionamiento estï dispuesto y es accionable para adoptar una cuarta posiciïn en la que obtura la salida de aire de la cïmara de aire (15) , de manera que el aire contenido en la cïmara de aire (15) permanece inmïvil en el interior de la misma.