ES2284299A1 - Lucernario difusor. - Google Patents
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
térmica.
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.
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 (9)
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.
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