ES2217799T3 - Aislamiento termico transparente. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de aislamiento térmico transparente (10) para calentamiento solar de edificios, con una cristal (1) y un absorbedor (2) dispuesto a distancia por una unión de borde (3) con técnica de vidrio aislante y por un espacio intermedio relleno con un gas noble, caracterizado porque el absorbedor consta de una placa absorbente (2, 2¿, 2¿¿) metálica interior rígida propia, que está unida directamente a la unión de borde (3, 3¿, 3¿¿) y porque entre la placa absorbente (2, 2¿, 2¿¿) y la pared del edificio (12) está dispuesto un espacio intermedio de aire (13).

Description

Aislamiento térmico transparente.

La presente invención se refiere a un dispositivo de aislamiento térmico para calentamiento solar de edificios según el preámbulo de la reivindicación 1.

Mientras, mediante el aislamiento térmico de edificios, opaco, convencional sobre una pared exterior sólo se reducen las pérdidas de calor de un edificio, sistemas aislantes del calor transparentes pueden usar la energía solar para calentamiento del edificio, y conseguir una ganancia neta de calor durante el periodo de calefacción. Bajo el concepto "Aislamiento térmico transparente (ATT)" se entiende, materiales que por una parte poseen propiedades aislantes del calor, y al mismo tiempo, son permeables a la radiación solar. Así, la radiación solar alcanza a través del sistema la pared exterior, allí se transforma en calor y se dirige a través de la pared en la habitación de detrás. Sólo una pequeña cantidad del calor sale de nuevo hacia fuera. Para transformar la radiación solar en calor se aplica habitualmente una capa que absorbe la radiación sobre la pared exterior maciza como enlucido o pintura.

Un elemento ATT descrito por J. Geisler en la revista Energía Solar, 4/95 (Verlag Solar Promotion GmbH), consta de un armazón relleno con un agente secador en el que se introducen tubitos de vidrio de pared muy delgada. Los tubitos de vidrio están fijados en una unión parecida a vidrio aislante entre dos cristales de alta transparencia. Esta estructura permite un elevado paso de la energía de la energía solar incidente y al mismo tiempo un elevado aislamiento térmico del calor almacenado en la pared exterior. Mediante la presencia de agente secador en la unión de borde de vidrio aislante, así como, la propiedad de los tubitos de vidrio de no almacenar ningún tipo de humedad, no se perjudica la función del elemento en el transcurso del tiempo por condensación en el interior de este elemento.

En esta construcción conocida está previsto un espacio intermedio de gas entre el elemento ATT y la capa absorbente sobre la pared exterior del edificio. Este espacio intermedio permanece en intercambio de gas con el entorno, y por eso, está siempre relleno con aire. También puede servir de ventilación posterior cuando no se desea ningún, o reducido efecto calefactor. No obstante, en este espacio intermedio de aire, y especialmente sobre la capa absorbente, condensado puede condensarse por variaciones de temperatura. También puede condensarse polvo sobre la capa absorbente y por ello perjudicar con el transcurso del tiempo las propiedades, de esta capa, reflectantes de infrarrojos, así como absorbentes de luz o solar. Luego, esta capa debe ser insensible a tales influencias, y al mismo tiempo poder aplicarse constructivamente también en varias capas (trabajo de albañilería, enlucido). No obstante, habitualmente se usan enlucidos o capas de pintura oscuros, pero que presentan para coeficientes de absorción (\alpha hasta 95%) coeficientes de emisión relativamente elevados (\geq 50%).

El documento DE 196 42 511 C1 describe un dispositivo de aislamiento térmico transparente del tipo nombrado al comienzo, del que es conocido un acristalamiento aislante de dos planchas en un armazón de aluminio. Aquí esto está aplicada una lámina absorbente negra sobre la superficie de cristal interior, dirigida frente al espacio intermedio entre las dos planchas, y el acristalamiento aislante está fijado mediante mortero y una capa de silicona sin espacio intermedio de aire sobre la pared exterior.

En esta construcción es negativa la previsión de un cristal adicional y el recubrimiento de este cristal con un absorbedor tipo lámina. Esto es caro y necesita mucho tiempo. Además, la aplicación de un dispositivo ATT semejante sobre la pared exterior necesita una operación bastante costosa y delicada, con la consecuencia de que el dispositivo ATT una vez fijado nunca más puede retirarse sin destrucción de la pared.

El objetivo de la invención es ofrecer un dispositivo ATT que no presente la desventaja de estos sistemas ya conocidos y que pueda montarse y desmontarse mediante una operación estandarizada.

Para resolver este objetivo están previstas, para un dispositivo del tipo nombrado, las características indicadas en la reivindicación 1.

Variantes beneficiosas se deducen de las características de una o varias de las reivindicaciones dependientes.

El dispositivo según la invención presenta una unión de borde en la técnica de vidrio aislante entre un cristal y una placa absorbente interior, rígida o estable propia. Es decir, que el cristal y la placa absorbente están unidos o pegados mediante un distanciador que contiene agente secador, y que no puede producirse ninguna condensación en el espacio intermedio entre ambos. Además, no puede llegar ningún polvo u otra suciedad al interior sobre la superficie absorbente de la placa absorbente. Como la capa absorbente esta cerrada herméticamente y con ello está protegida frente al tiempo y la suciedad, pueden usarse capas muy eficientes, pero también correspondientemente sensibles. El montaje del absorbedor y cristal estables propios es muy fácil y ahorra tiempo.

Según una variante preferida de la placa aislante térmica según la invención, se dispone hacia fuera otro cristal uniéndose esta otra plancha con la primera asimismo a través de una unión de borde con la técnica del vidrio aislante. Por la presencia de agente secador en la unión de borde exterior está garantizado de nuevo que no pueda producirse ninguna condensación de humedad también en el espacio intermedio exterior.

El espacio intermedio entre el cristal exterior y el intermedio puede rellenarse con tubitos, estructuras de tubos o alveolar, dispuestos en capas unos junto a otros, de plástico pero también de aerogel u otros materiales con objeto de suprimir la convección y atenuar la radiación de infrarrojos, sobrando preferiblemente junto a los alvéolos o tubitos, en el espacio intermedio, un intersticio de aire. El espacio intermedio entre el cristal exterior y el intermedio puede rellenarse asimismo con un gas noble, por ejemplo, con criptón.

Otros detalles de la invención pueden deducirse de la descripción siguiente, en la que se describe y explica detalladamente la invención mediante los ejemplos de realización representados en los dibujos. Muestran:

Figura 1 un corte transversal esquemático de una primera forma de realización,

Figura 2 un corte transversal esquemático de una segunda forma de realización, pero sin pared de edificio,

Figura 3 un corte transversal esquemático de una tercera forma de realización, asimismo sin pared de edificio y

Figura 4 un corte transversal esquemático de una cuarta forma de realización.

La figura 1 muestra un dispositivo de aislamiento térmico transparente señalado a continuación como elemento ATT, que presenta una placa de vidrio 1 de, por ejemplo, vidrio de seguridad en una plancha (VSP). La plancha 1 forma la cara exterior del elemento ATT 10. La cara interior situada frente a la pared del edificio del elemento ATT 10 se forma por una placa absorbente 2 rígida propia, que, en la forma de realización señalada en la figura 1, consta de una chapa absorbente. La unión de borde 3 entre el cristal 1 y la chapa absorbente 2 forma un distanciador, que como es conocido de la técnica de vidrio aislado, esta relleno con agente secador. La distancia entre el cristal 1 y la chapa absorbente 2 es según el gas de relleno generalmente de 5-20 mm, para criptón típicamente 11 mm. El elemento ATT 10 está provisto con un ángulo de fijación 11 que rodea, por ejemplo, en la parte posterior, que se monta sobre la pared maciza 12 no enlucida manteniendo de un espacio intermedio de ventilación posterior 13. El elemento ATT 10 tiene un peso de aproximadamente 10 Kg por m^{2}. Este pequeño peso permite usar armazones plegables del tipo constructivo conocido, tanto que se ofrece la posibilidad de protección frente a sobrecalentamiento, por ejemplo, por abatimiento regulado termostáticamente de elementos individuales (no necesariamente todos) de la pared maciza 12 (compárese figura 4). Dispositivos apropiados, que se autoregulan termostáticamente se emplean, por ejemplo, para aireación automática de invernaderos.

Según la figura 2, el elemento ATT 10' de otra forma de realización presenta un cristal 1' y una chapa absorbente 2' rígida propia, la cual se mantiene a distancia mediante un distanciador 3'. El espacio intermedio, de por ejemplo 11 mm de ancho, está relleno de nuevo, por ejemplo con criptón. Hacia fuera, es decir, delante de la primera placa 1' se encuentra un segundo cristal 4' de, por ejemplo, VSP de 5 mm de grosor, que está separado una distancia de 8-20 mm del primer cristal 1' por un distanciador 5' relleno con agente secador, también usado con la técnica de vidrio aislado. El espacio intermedio 6' entre la primera y la segunda plancha 4' está relleno de nuevo preferiblemente con un gas noble, por ejemplo, criptón. La cara exterior de la plancha 1' exterior puede llevar un recubrimiento que reduce la emisión.

Según una variante de realización, no señalada en la figura 2, de esta ampliación, el espacio intermedio 6' puede contener también adicionalmente un relleno de aerogel o estar equipado con otras estructuras que suprimen la convección, como paquetes de tubitos de plástico. Además, según otra variante puede estar previsto en lugar del cristal 1' una placa transparente rellena con aerogel en forma de una, así llamada, placa de doble puente.

Según otra forma de realización del elemento ATT 10'' según la invención, el cual está representado esquemáticamente en corte transversal en la figura 3, se fabrica asimismo una unión de borde 3'', 5'' en la técnica del vidrio aislante con un vidrio de seguridad en una plancha 4'' exterior, un vidrio de seguridad de una plancha 1'' intermedio y una placa absorbente 2'' interior, rígida propia. El espacio intermedio 6'' entre el cristal exterior y el intermedio tiene aproximadamente 95 mm de ancho. Este espacio intermedio contiene un paquete de tubitos de vidrio 7''. Los tubitos de vidrio 9'' son tubitos de vidrio de pared delgada con una longitud de aproximadamente 80 mm y un diámetro de 10 mm. También encuentran uso los tubitos 9'' con otras longitudes cualesquiera. El espacio intermedio 6'' se cambia también correspondientemente. Las propiedades ópticas de los tubitos de vidrio 9'' permiten pasar más del 80% de la energía solar lumínica incidente hasta la placa absorbente 2''. Junto a los tubitos de vidrio 9'' se deja libre todavía en el mismo espacio intermedio una columna de aire de aproximadamente 15 mm de ancho. La utilización de tubitos de vidrio 9'' es especialmente beneficiosa porque no pueden almacenar nada de agua, son no combustibles, resistentes a la temperatura y rayos ultravioletas, geométricamente exactos en la construcción y estáticamente firmes propios.

En el ejemplo de realización representado en la figura 4 está dispuesto de modo plegable un elemento ATT 10, según la figura 1, delante de la pared maciza 12. Para ello está colocado en el final superior o en otra zona superior de la pared sólida 12 un soporte 16 que sobresale verticalmente, en el que está sujeto el final de la pieza vertical del ángulo de fijación 11 en la parte posterior a través de un eje de giro 17. Para girar automática o semiautomáticamente el elemento ATT 10 de la pared sólida 12 está previsto un cilindro elevador 18, que un final está articulado en una zona correspondiente del ángulo de fijación 11 y que otro final se apoya móvil girable en la pared sólida 12 en forma no representada individualmente. La figura 4 muestra tanto la posición final paralela retirada, como también la posición final girada, siendo posible cualquier posición de giro intermedia.

Se entiende que el elemento ATT 10, correspondientemente a la figura 4, puede estar dispuesto de modo giratorio en lugar de por la cara inferior también por la cara superior. Además se entiende que también el elemento ATT 10' y/o elemento ATT 10'' pueden estar dispuestos de modo giratorio de una pared 12 en la forma representada en la figura 4.

Las propiedades según la invención de las cuatro formas de realización 10, 10' y 10'' descritas arriba están resumidas en la tabla 1.

TABLA 1

1

Gas noble: Argón, criptón o xenón

En lugar de un relleno con gas noble es posible también un relleno con aire. En este caso puede proveerse el espacio intermedio en cuestión con un compensador de presión del tipo constructivo conocido respecto al aire exterior.

La forma de realización mostrada en la figura 1 presenta, con costes de construcción pequeños y peso reducido, siempre todavía valores k de 0,7 a 1,0 W/m^{2} K. Las formas de realización mostradas en las figuras 2 y 3 aportan una mejora clara del valor k. A este respecto, el grosor total del elemento 10' de la figura 2 es prácticamente la mitad de aquel de un elemento ATT ya conocido. Especialmente sin embargo \leq 50 mm, es decir, un elemento semejante puede integrarse todavía en las construcciones de armazón habitual en el mercado. El grosor total del elemento ATT 10'' de la figura 3 es sólo poco mayor que aquel de un elemento ATT ya conocido (aprox. 110 mm en lugar de aprox. 100 mm).

Todas las formas de realización descritas anteriormente producen las ventajas siguientes:

El absorbedor está cerrado herméticamente y con ello protegido frente a la intemperie y la suciedad, de modo que pueden usarse también capas absorbentes muy eficientes. Las propiedades selectivas del absorbedor permanecen a la larga. Lo mismo sirve para sus propiedades de absorción en la zona de radiación solar. Asimismo, es posible la composición de color de la capa selectiva hacia fuera.

El absorbedor está integrado en el elemento ATT 10, 10', 10''. Luego puede alcanzarse un grado de prefabricación elevado y el elemento ATT 10, 10', 10'' puede montarse sobre la pared del edificio 12 cruda, no enlucida; en la obra la operación suprime enlucido o pintura.

El elemento ATT 10, 10', 10'' puede ventilarse por detrás sin peligro de ensuciamiento y con ello la disminución de transmisión, por ejemplo, con objeto de enfriamiento en verano.

La transmisión de calor de la chapa absorbente 2, 2', 2'' hacia la pared 12 sólida situada detrás no se realiza más por conducción de calor, como este es el caso, cuando el enlucido absorbente o la capa absorbente está en contacto con la pared sólida, sino por radiación, convección de gas y conducción de gas. Por esto puede escogerse la transmisión de calor mediante un recubrimiento posterior para la realización de la chapa absorbente o del cristal absorbente entre aprox. 2 hasta 8 W/m^{2} K. Si se utiliza, por ejemplo, una chapa absorbente de cobre, entonces la transmisión de calor del absorbedor hacia la pared es de 2 W/m^{2} K en una cara posterior de cobre pulido, hasta 8 W/m^{2} K en un cobre lacado, con vidrio pulido como cara posterior la transmisión de calor es de 8 W/m^{2} K.

Se entiende que la ventilación posterior, que sirve a la protección frente a sobrecalentamiento, puede usarse también para calentamiento de espacios.

Según ejemplos de realización no representados, la placa absorbente 2, 2' o 2'' puede estar provista con tubos agua circulante para formación de un colector de fachada o absorbedor. Además, la cubierta de vidrio delantera, es decir, de la cara exterior, puede estar formada como plancha prismática o estar provista con una semejante para alcanzar una protección frente a sobrecalentamiento estacional.

En otra forma de realización no representada, el espacio intermedio de aire entre el absorbedor y la cubierta transparente puede ser también mayor de 20 mm. Especialmente para la construcción según la fig. 1 puede ser, por ejemplo, 2 x 20 mm = 40 mm. En este caso puede instalarse para protección frente a sobrecalentamiento en el espacio intermedio de capa una persiana de láminas, cuyas láminas, por ejemplo, están construidas de aluminio abrillantado y que deben regularse, de forma que por una parte, dirigen óptimamente la energía solar sobre el absorbedor por sus propiedades reflectantes de la luz, y por otro lado pueden cerrarse totalmente durante la noche. En este caso trabajan como reflectores de rayos infrarrojos, de modo que se reduce correspondientemente el valor k de construcción.

Los tubitos pueden ser beneficiosos en corte con forma de anillo, círculo o alvéolo, o presentar otra forma. En lugar de vidrio puede utilizarse para los tubitos también un plástico apropiado.

Todas las variantes de realización pueden proveerse en lugar de montaje delante de una pared maciza con un intersticio de aire situado entre medias, también con aislamiento térmico en la parte posterior (por ejemplo espuma de poliuretano) y construirse como panel en una construcción de fachada correspondiente. En este caso se aplica el aislamiento térmico directamente en la parte posterior sobre la chapa absorbente.

Claims (15)

1. Dispositivo de aislamiento térmico transparente (10) para calentamiento solar de edificios, con una cristal (1) y un absorbedor (2) dispuesto a distancia por una unión de borde (3) con técnica de vidrio aislante y por un espacio intermedio relleno con un gas noble, caracterizado porque el absorbedor consta de una placa absorbente (2, 2', 2'') metálica interior rígida propia, que está unida directamente a la unión de borde (3, 3', 3'') y porque entre la placa absorbente (2, 2', 2'') y la pared del edificio (12) está dispuesto un espacio intermedio de aire (13).

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la placa absorbente (2, 2', 2'') consta de una chapa absorbente recubierta que absorbe la luz sobre la cara hacia el espacio intermedio.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque delante del (primer) cristal (1', 1'') está dispuesto hacia fuera un segundo cristal (4', 4'') y porque el primer y el segundo cristal están unidos mediante una segunda unión de borde (5', 5'') con la técnica del vidrio aislante.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque el espacio intermedio (6') entre el primer (1') y el segundo (4') cristal está relleno con un gas noble.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque el primer cristal (1') está recubierto.

6. Dispositivo según la reivindicación 3, caracterizado porque el espacio intermedio (6'') entre el primer (1'') y el segundo (4'') cristal está relleno con tubitos (7'') de vidrio o plástico recubiertos, dispuestos horizontalmente.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque el espacio intermedio (6'') entre el primer (1'') y el segundo vidrio (4'') presenta un intersticio de aire (8'') junto a los tubitos (7'').

8. Dispositivo según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque los tubitos (7'') tienen una sección transversal con forma de círculo o alvéolo.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cara de la placa absorbente (2, 2', 2'') dirigida frente a la pared del edificio (12) presenta una capa para regulación de la transmisión de calor.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la placa absorbente (2, 2', 2''), el cristal (n) (1, 1', 1'' 4', 4'') y la o las uniones de borde (3, 3', 3'' 5' 5'') están sujetas en un armazón o en un ángulo de sujeción (11) trasero y unidas con el muro del edificio (12) sólo a través del armazón o del ángulo de sujeción (11).

11. Dispositivo según reivindicación 10, caracterizado porque está sujeto de modo plegable en el muro del edificio (12).

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la placa absorbente (2, 2', 2'') está provista con tubos preferiblemente de agua circulante.

13. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la cubierta de vidrio exterior (1, 4', 4'') está provista con una plancha prismática o está sustituida por una semejante.

14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la placa absorbente (2, 2', 2'') está provista en la cara posterior con un aislamiento térmico y el panel que así resulta es usado como elemento de pared (sin pared maciza).

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está dispuesta una persiana de láminas o una persiana arrollable entre la placa absorbente (2, 2', 2'') y el cristal (1, 1', 1'').