ES2284299A1

ES2284299A1 - Lucernario difusor.

Info

Publication number: ES2284299A1
Application number: ES200401664A
Authority: ES
Inventors: Juan Caro Aguirre
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2007-11-01
Anticipated expiration: 2024-07-08
Also published as: ES2284299B1

Abstract

Lucernario difusor. De los utilizados en cubiertas de edificios y destinados a permitir el paso de la luz ambiental exterior para iluminar de forma natural el habitáculo situado bajo él, está básicamente constituido mediante un bastidor perimetral (1) que, con la colaboración de dos placas de naturaleza transparente o traslúcida (2-3), configura una cámara estanca (4) en la que se aloja un fluido a su vez transparente o traslúcido, que actúa como difusor, y que ve potenciado este efecto por la existencia en el interior de dicha cámara de una serie de corpúsculos (7), de pequeñas dimensiones, que con una naturaleza también transparente o traslúcida, pero que incluso pudiendo ser opacos, colaboran con el propio fluido en la difusión lumínica. De esta manera se consigue que la radiación solar (5), con independencia de cuál sea el ángulo con el que ataca el lucernario, en lugar de transmitirse directa y focalizadamente sobre una zona concreta del habitáculo, sufra un alto grado de difusión y seconvierta dentro de dicho habitáculo en una radiación (6) cenital, difusa y homogénea.

Description

Lucernario difusor.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere a un lucernario, de los utilizados en cubiertas de edificios y destinados a permitir el paso a su través de la luz ambiental exterior para iluminar de forma natural el habitáculo que cubre.

El objeto de la invención es conseguir un lucernario con un efecto difusor, de manera que sea cual fuere la inclinación con la que la radiación solar incide sobre el mismo, la luz se distribuya homogéneamente en el interior de tal habitáculo, mejorando las condiciones ambientales del mismo, desde el punto de vista de iluminación, por lo que el lucernario resulta especialmente idóneo para ser utilizado sobre zonas de trabajo en las que una correcta iluminación resulta imprescindible o adecuada para el desarrollo del
mismo.

Es también objeto de la invención conseguir un lucernario que actúe como barrera térmica, absorbiendo el calor generado por la radiación solar, bien para evitar que dicho calor llegue al interior del habitáculo en épocas y/o zonas calurosas, o para que llegue en forma de calefacción, por ejemplo a base de un circuito de agua con radiadores, permitiendo en el primer caso transformar el calor extraído por el lucernario en cualquier tipo de energía aprovechable.

Antecedentes de la invención

Es relativamente frecuente que cúpulas de edificios estén dotadas de un lucernario cenital para iluminación natural del espacio o habitáculo definido por dicha cúpula.

Existen normalmente edificios provistos de cubiertas planas, en los que con los mismos objetivos se establecen igualmente lucernarios que pueden afectar en mayor o menor cuantía a la superficie de la cubierta.

Estos lucernarios se materializan habitualmente en una placa de vidrio transparente o coloreada, que puede ser monopieza o modular, en este último caso con una estructura reticular de soporte, en función del tamaño del lucernario.

De acuerdo con lo anteriormente expuesto y cuando bajo los lucernarios se establecen por ejemplo puestos de trabajo, la radiación solar accede directamente al interior del habitáculo, de manera que se producen zonas de iluminación intensa y zonas en sombra, es decir que la iluminación interior carece por completo de homogeneidad, haciendo que las condiciones de trabajo dejen mucho que desear desde este punto de vista.

Por otro lado, estos lucernarios generan en el interior del habitáculo un efecto de invernadero, que en épocas calurosas hace prácticamente inutilizables aquellos puestos de trabajo que queden directamente expuestos a la radicación solar y que además fuerza a un elevado consumo energético para refrigeración del habitáculo.

Descripción de la invención

El lucernario que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, en los diferentes aspectos comentados.

Para ello, de forma más concreta y de acuerdo con la esencialidad de la invención, dicho lucernario, con cualquier tamaño y configuración perimetral, es decir con una configuración de planta circular, rectangular u otra, centra sus características en una estructura tipo sándwich, en la que participan dos placas rígidas y transparentes o traslúcidas, de metacrilato, vidrio o cualquier otro material apropiado, de contorno coincidente con el del lucernario o con el de un módulo del mismo, distanciadas entre sí para configurar entre ellas una cámara estanca en la que se establece un fluido a su vez transparente o traslúcido, que opcionalmente puede consistir también en un gel, de manera que esta estructura multicapa determina un efecto difusor para el lucernario, que hace que sea cual fuere la inclinación con la que la radiación solar ataca el lucernario, la luz acceda al interior del habitáculo de forma cenital y difuminada, mediante un efecto combinado de reflexión y refracción, que hace que la iluminación en dicho habitáculo resulte perfectamente homogénea.

Obviamente, el líquido utilizado para rellenar la citada cámara intermedia, además de cumplir la función difusora a que acaba de hacerse mención, debe ser capaz de soportar temperaturas extremas, en especial las temperaturas más bajas que puedan producirse en el invierno, en su zona de ubicación, sin que dicho líquido llegue a congelarse.

De acuerdo con otra de las características de la invención se ha previsto que en la citada cámara se establezcan una pluralidad de corpúsculos que, en función del porcentaje de ocupación en el seno de dicha cámara pueden ser transparentes, traslúcidos y/u opacos, colaborando decisivamente en el efecto difusor del lucernario y, en su caso, la captación de
calor.

La citada cámara estanca deberá estar no obstante comunicada con el exterior a base de sistemas valvulares que permitan absorber las pequeñas diferencias en el volumen que puedan producirse en el líquido difusor por efecto de los cambios de temperatura.

Como complemento de la estructura descrita, con carácter opcional y desde el punto de vista de aprovechamiento energético, se ha previsto que la citada cámara definida en el seno del lucernario forme parte de un circuito hidráulico, de manera que el líquido alojado en el seno de la misma actúe como medio captador térmico que absorba la energía de la radiación solar, de manera que dicho circuito, con la colaboración de un intercambiador térmico o por cualquier otro medio convencional apropiado, puede ceder el calor absorbido en el lucernario a un circuito de calefacción al propio habitáculo al que pertenece dicho lucernario, a un sistema de producción de agua caliente, a un sistema generador de energía eléctrica,
etc.

Obviamente cuando por las dimensiones del lucernario éste adopte una estructuración modular y cuando se pretende este aprovechamiento energético, los citados módulos estarán a su vez debidamente interconectados para obtener un circuito único con mayor capacidad de absorción de calor. Como es lógico, tanto en uno como en otro caso el citado circuito de captación térmica estará asistido por la correspondiente bomba de circulación de fluido.

Se ha previsto también la posibilidad de disponer sobre la cara superior o sobre la cara inferior del lucernario propiamente dicho un revestimiento a base de placas fotovoltaicas provistas de un soporte de naturaleza traslúcida, de manera que con este revestimiento se consigue a su vez un doble objeto, por un lado potenciar aún más el efecto difusor de la radiación solar y por otro potenciar también la captación de energía, obteniendo en este caso directamente energía eléctrica suministrada a una batería de
acumuladores.

Dado que la tecnología actual lo permite, las citadas placas fotovoltaicas pueden tener un soporte además de traslúcido de naturaleza textil, lo que permite un alto grado de deformabilidad para las mismas, en orden a su adaptación a superficies curvas, como por ejemplo cúpulas semiesféricas o de cualquier otra configuración, en cuyo caso y como es evidente los módulos que participan en la estructura tipo sándwich presentarán también sus placas rígidas con la misma configuración curva.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La figura 1.- Muestra una representación esquemática en sección diametral de un lucemario difusor, realizado de acuerdo con la presente invención, de acuerdo con un ejemplo de realización práctica en el que dicho lucernario por estar destinado a una cúpula o similar, es de naturaleza monopieza.

La figura 2.- Muestra una representación esquemática en planta de un lucernario modular, en el que participan una pluralidad de módulos similares al de la figura anterior, debidamente interconectados entre sí formando un circuito de captación
térmica.

Realización preferente de la invención

A la vista de las figuras reseñadas y en especial de la figura 1, puede observarse como el lucernario difusor que la invención propone está constituido a partir de un bastidor perimetral (1), con cualquier tamaño y configuración, al que son solidarias una pareja de placas rígidas (2) y (3), transparentes o traslúcidas, paralelas y sustancialmente distanciadas entre sí, que como anteriormente se ha dicho pueden ser de vidrio, metacrilato o cualquier otro material apropiado, determinando entre ellas y con el propio bastidor (1) una cámara estanca (4) ocupada por un fluido, que a su vez puede ser transparente o traslúcido, que preferentemente será un líquido pero que igualmente podría ser un gel, en cualquier caso actuante como difusor lumínico, de manera que sea cual fuere el ángulo de incidencia de la radiación solar (5) sobre el lucernario se consigue en el interior del habitáculo una radiación difusa y cenital (6), que optimiza las condiciones de iluminación del mismo.

Este efecto difusor está potenciado con la existencia en el interior de la citada cámara (4) y convenientemente distribuidos en el seno del fluido que la ocupa, de una pluralidad de corpúsculos (7), que pueden ser de configuración regular o irregular, que pueden ser transparentes, traslúcidos y/u opacos y que, como también se ha dicho con anterioridad, colaboran decisivamente en el efecto difusor del
lucernario.

El fluido que ocupa la cámara (4) debe ser de naturaleza tal que soporte las más bajas temperaturas ambientales que puedan darse en el exterior del lucernario, bien en base a su propia naturaleza o a la incorporación al mismo de un producto anticongelante de características adecuadas.

Para evitar posibles problemas en la estructura del lucernario derivados de las variaciones volumétricas del citado fluido en función de la temperatura, se ha previsto que dicho lucernario incorpore al menos una chimenea de equilibrio (8), dotada de un sistema valvular (9), que permita la eventual comunicación entre el interior y el exterior de la cámara (4), para compensar posibles diferencias de presión.

Preferentemente existirá dos chimeneas de equilibrio, con sistemas valvulares opuestos, uno de entrada y otro de salida a la cámara (4).

En grandes superficies acristaladas, como por ejemplo en grandes cubiertas planas, el lucernario adoptará una estructuración modular, a base de una pluralidad de módulos (10) como el representado en la figura 2, convenientemente estabilizados sobre una estructura soporte (11), reticular, y tanto en uno como en otro caso el lucernario puede cumplir. paralelamente una función de captador energético, a cuyo efecto las cámaras (4) definidas en cada uno de los módulos (10) estarán debidamente interconectadas entre sí mediante manguitos (12) que mantengan la estanqueidad, de manera que dichas cámaras (4) queden interconectadas en serie definiendo un circuito hidráulico, con una salida (13) y un retorno (14), entre los que se intercala un intercambiador térmico (15) y una bomba de circulación (16), de manera que el fluido que ocupa la cámara o las diferentes cámaras (4) a su paso por el intercambiador (15) cede el calor a un serpentín (17) que aprovecha dicho calor para obtener agua caliente a expensas de la energía debida a la radiación solar, o para obtener cualquier otra forma de energía, mediante medios de transformación apropiados.

Esta captación térmica no sólo determina un aprovechamiento energético sino que además hace que el nivel térmico en el seno del habitáculo correspondiente al lucernario se vea sustancialmente rebajado, evitando costos de climatización a base de equipos refrigeradores.

En esta línea de captación de energía, se ha previsto además que, tal como se ha representado esquemáticamente en la figura 2, sobre la cara superior de la estructura descrita para el lucernario se establezca un revestimiento (18), a base de placas fotovoltaicas especiales, concretamente de placas provistas de soportes traslúcidos, que como anteriormente se ha dicho pueden ser incluso de naturaleza textil, de manera que dichas placas fotovoltaicas, además de permitir el paso de la luz a su través y de participar en la difusión de la misma, generan energía eléctrica suministrada a una batería de acumuladores (19), de capacidad apropiada, desde donde dicha rejilla eléctrica puede ser utilizada para alimentar las propias instalaciones a las que pertenece el lucernario, y cuyo posible excedente puede ser suministrado a la red general de distribución eléctrica.

Sólo resta señalar por último que el efecto difusor del lucernario no sólo es aplicable a la radiación solar, sino que puede conseguirse un efecto similar desde el punto de vista de iluminación, durante la noche, si los focos de iluminación se sitúan por fuera del lucernario, en lugar de hacerlo en el interior del mismo, como es convencional. Esto optimiza a su vez el aprovechamiento energético dado que la iluminación exterior produce una energía adicional, es decir una energía fotovoltaica, aprovechable por el revestimiento traslúcido (18) de placas fotovoltaicas, de manera que parte de la energía generada por los focos de iluminación, retorna a la batería de acumuladores (19) que la está produciendo.

Claims

1. Lucernario difusor, del tipo de los que con carácter monopieza o con una estructura modular se utilizan en cubiertas de edificios para permitir el paso a su través de la luz ambiental exterior, caracterizado porque dicho lucernario, o en su caso cada módulo del mismo, está estructurado mediante un bastidor perimetral (1), al que son solidarias una pareja de placas paralelas (2) y (3), de naturaleza transparente o traslúcida, que sustancialmente distanciadas entre sí definen una cámara intermedia y estanca (4), ocupada a su vez por un fluido también de naturaleza transparente o traslúcida, que actúa como difusor, de manera que sea cual fuere el ángulo de inclinación con que la radiación solar (5) ataca el lucernario, se obtiene en el interior del habitáculo una radiación (6) cenital, difusa y homogénea.

2. Lucernario difusor, según reivindicación 1ª, caracterizado porque en el seno de la cámara (4), y más concretamente del fluido que la ocupa, se establece una pluralidad de corpúsculos (7), de formas regulares o irregulares y que pueden ser indistintamente de naturaleza transparente, traslúcida u opaca en función de su tamaño, que potencian el efecto difusor del lucernario.

3. Lucernario difusor, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las citadas placas (2) y (3) son de vidrio, metacrilato u otro material similar.

4. Lucernario difusor, según reivindicaciones 1ª y 2ª, caracterizado porque el fluido que ocupa la cámara (4), por su propia naturaleza o por la incorporación al mismo de aditivos adecuados, es capaz de soportar temperaturas inferiores a la temperatura ambiental exterior máxima prevista.

5. Lucernario difusor, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la citada cámara (4) cuenta con al menos una chimenea de equilibrio (8), dotada de medios valvulares (9) que permiten compensar las diferencias de presión entre dicha cámara (4) y el exterior, debidas a los cambios de temperatura que se producen a lo largo del tiempo.

6. Lucernario difusor, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque especialmente cuando adopta una estructuración modular, a base de una pluralidad de módulos (10) montados sobre una estructura soporte reticular (11), las cámaras (4) de dichos módulos están comunicadas entre sí, en serie, con la colaboración de manguitos (12), determinando un circuito cerrado, con una salida (13) y un retomo (14), entre los que se establece un intercambiador térmico (15) y una bomba (16) de circulación de fluido, de manera que el citado intercambiador (15) absorbe la energía solar captada por el fluido que ocupa las cámaras (4) y, a través de un serpentín (17) o similar, se asocia a un circuito de producción de agua caliente o a cualquier otro mecanismo convencional de transformación de energía.

7. Lucernario difusor, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los citados módulos pueden adoptar una configuración plana o una configuración curva, en función de las características formales previstas para la cubierta.

8. Lucernario difusor, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque sobre la cara superior y la cara inferior de los citados módulos (10), preferentemente sobre su cara superior, se establecen una pluralidad de placas fotovoltaicas (18), del tipo de las que sus células fotovoltaicas están instaladas sobre un soporte traslúcido, de manera que tales placas participan en el efecto difusor del lucernario, a la vez que generan directamente energía eléctrica suministrada a una batería de acumuladores (19).

9. Lucernario difusor, según reivindicación 8ª, caracterizado porque el soporte de las células fotovoltaicas participante en las placas fotovoltaicas (18) es de naturaleza textil.