ES2582506T3 - Un bloque de vidrio integrado de células solares híbridas y un panel pretensado hecho de bloques de vidrio ensamblados en seco para la construcción de cerramientos translúcidos de edificios - Google Patents

Un bloque de vidrio integrado de células solares híbridas y un panel pretensado hecho de bloques de vidrio ensamblados en seco para la construcción de cerramientos translúcidos de edificios Download PDF

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ES2582506T3
ES2582506T3 ES13722576.9T ES13722576T ES2582506T3 ES 2582506 T3 ES2582506 T3 ES 2582506T3 ES 13722576 T ES13722576 T ES 13722576T ES 2582506 T3 ES2582506 T3 ES 2582506T3
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Alessandra GARRAFFA
Giuseppe GIAMBANCO
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Abstract

Una estructura de bloque de vidrio integrado de células solares híbridas, que comprende: - al menos una carcasa de vidrio (0) que tiene al menos una superficie transparente a la luz (2) destinada a ser expuesta a radiaciones solares, - un dispositivo de células solares sensibilizadas con colorante (DSC) (3, 8) asociado a dicha superficie (2) como para recibir radiaciones solares que pasan a través de dicha superficie, teniendo dicho dispositivo contactos eléctricos, - al menos un orificio (7, 11, 15, 17) que permite el paso a una zona externa del bloque de vidrio de conexiones eléctricas que conducen a dichos contactos de dispositivo; en la que dicha superficie transparente a la luz es una superficie externa transparente a la luz (2) en un lado del bloque de vidrio destinada a estar expuesta a radiaciones solares, siendo dicha superficie externa (2) conductora para actuar como electrodo de una capa superpuesta de células solares híbridas (3), estando aplicada una placa de vidrio conductora de cierre (4) sobre dichas células (3) para formar un hueco, teniendo la placa de cierre (4) uno o más orificios (5) a través de los cuales se introduce un electrolito en dicho hueco.

Description

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DESCRIPCION
Un bloque de vidrio integrado de celulas solares hibridas y un panel pretensado hecho de bloques de vidrio ensamblados en seco para la construccion de cerramientos translucidos de edificios
Campo de la invencion
La invencion se refiere a bloques de vidrio y celulas solares hibridas y tambien a dispositivos innovadores que tienen tales bloques de vidrio y celulas solares hibridas ensamblados en seco en paneles para la construccion de cerramientos de edificios translucidos. El campo de aplicacion es el sector de la construccion y edificacion.
Tecnica antecedente
Un bloque de vidrio esta compuesto por dos carcasas de vidrio, obtenidas por presion de una gota de vidrio fundido en un sello y unidas entre si a traves de procesos de encolado calientes o frios, creando una cavidad interna. El bloque de vidrio permite el paso de la luz en diversos porcentajes en funcion del color del vidrio y el acabado de las caras de las carcasas de vidrio.
Los bloques de vidrio pueden ser preferidos al vidrio plano tradicional para la construccion de cerramientos de edificios translucidos, debido a su mejor rendimiento en terminos de aislamiento termico y acustico, resistencia al fuego (debido a la presencia de la cavidad), transmision de luz y modularidad.
Un modulo solar sensibilizado con colorante puede estar compuesto por una serie de celulas solares sensibilizadas con colorante (DSC), tambien conocidas como celulas solares hibridas.
La estructura tipica de una celula solar sensibilizada con colorante se compone de un sustrato transparente (por ejemplo, vidrio) hecho conductor con una fina capa de oxido conductor transparente (TCO) (por ejemplo FTO, oxido de estano con fluor inyectado) y a continuacion recubierto con una pelicula mesoporosa de un material semiconductor, comunmente el atoxico y biocompatible TiO 2. Las moleculas de colorante fotoactivas son absorbidos en la superficie de TiO 2, que constituye el fotoanodo del dispositivo de DSC; a continuacion, la celula se cierra con un contra-electrodo de un superestrato de FTO transparente recubierto con una pelicula de platino con la funcion de catalizador. Al final, el dispositivo se cierra hermeticamente mediante un sellador (por ejemplo, resinas o vidrios porosos) y se llena con una solucion de electrolito, completando la celula y activando el mecanismo de funcionamiento.
Una DSC funciona mediante excitaciones moleculares opticas, transferencias de iones y electrones, con un proceso que imita la fotosintesis de las plantas.
Las tecnologias de DSC han alcanzado recientemente niveles globales de eficiencia (tanto en lo que respecta a las celulas como a los modulos) que son comparables a la tecnologia solar a base de silicio que domina el mercado hoy en dia.
El estado de la tecnica ya ha presentado algunos productos de DSC en el mercado. Estos modulos se venden en componentes o paquetes completos tambien adecuados para la integracion en la construccion.
El sistema tradicional de ensamblaje humedo tradicional utilizado para construir paneles / paredes / techos de bloque de vidrio no es adecuado para la construccion de cerramientos de edificios de gran altura fabricados, en particular, de paneles de bloque de vidrio instalados fuera del plano vertical de la estructura del edificio. Los paneles prefabricados de bloque de vidrio ensambladas con mortero y varillas de acero, debido a su estructura, pueden asimilarse a los muros de mamposteria, con las desventajas tipicas relacionadas con la tension debida a las fuerzas perpendiculares a la superficie de la pared. La fuerza del viento horizontal que actua sobre los paneles, de hecho, origina deformaciones de flexion de entidad variable en funcion de diferentes factores. Por tanto, la no idoneidad del sistema de ensamblaje humedo para la construccion de cerramientos de edificios de bloque de vidrio, especialmente en edificios altos, puede reconocerse facilmente.
El analisis del estado de la tecnica puso de relieve la existencia de varias patentes que muestran diferentes soluciones para la construccion de paneles de bloque de vidrio ensamblados en seco prefabricados. Sin embargo, por lo general se refieren a la aplicacion interior y no a la construccion de fachadas de edificios. Entre las soluciones mas significativas, pueden mencionarse las que se refieren a los perfiles continuos o parcialmente continuos, que actuan como estructura de soporte de los paneles. Estos perfiles estan situados entre los bloques de vidrio, que colaboran activamente para aumentar la resistencia mecanica del panel ademas de servir como elementos de cierre (es decir Earl Thompson, conjunto de construccion de bloque de vidrio, patente n.° US 5010704, 30 de abril de 1991). Las patentes relacionadas con este tipo de sistemas de ensamblaje en seco difieren esencialmente una de la otra en el material utilizado para fabricar los elementos de soporte (es decir, acero, aluminio, plastico) y en su forma. Los perfiles de aluminio o de plastico pueden disponer de una carcasa especial para la colocacion de las varillas de refuerzo con el fin de permitir la construccion de paneles / paredes capaces de soportar tensiones mecanicas
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bastante elevadas. Entre todas las patentes analizadas, solo la perteneciente a Shimizu Construction Co. Ltd (n ° JP 5230899 (A) de 1993) preve la construccion de paneles de bloque de vidrio que esten pretensados en dos direcciones (vertical y horizontal).
El documento EP 2065531 es otro documento de la tecnica anterior que muestra ladrillos de vidrio que incorporan celulas solares. Los ladrillos de vidrio se pueden utilizar para construir las paredes de ladrillo de contorno.
Lista de dibujos
En los dibujos:
- las figuras 1.1 -3.3a muestran varias realizaciones de un bloque de vidrio de acuerdo con la invencion;
- las figuras 4 y 5 muestran bloques de vidrio no de acuerdo con la invencion;
- las figuras 6-9 muestran un panel de acuerdo con la invencion.
En particular:
- la figura 1.1 muestra una vista despiezada axonometrica de la configuracion de bloque de vidrio descrita en la descripcion como hipotesis 1 y presentada en el punto [0014];
- la figura 1.2 muestra una vista frontal de dicha configuracion;
- la figura 1.3 muestra una seccion transversal a mayor escala de un detalle en dicha configuracion;
- la figura 1.1 muestra una vista despiezada axonometrica de la configuracion de bloque de vidrio descrita en la descripcion como una hipotesis 1 a y presentada en el punto [0017];
- la figura 1.2a muestra una vista frontal de dicha configuracion;
- la figura 1.3a muestra una seccion transversal a mayor escala de un detalle en dicha configuracion;
- la figura. 2.1 muestra una vista axonometrica despiezada de la configuracion de bloque de vidrio descrita en la descripcion como la hipotesis 2 y presentada en el punto [0018];
- la figura 2.2 muestra una vista frontal de dicha configuracion;
- la figura 2.3 muestra una seccion transversal a mayor escala de un detalle en dicha configuracion;
- la figura 2.1 a muestra una vista axonometrica despiezada de la configuracion de bloque de vidrio descrita en la descripcion como hipotesis 2a y presentada en el [0020] punto;
- la figura 2.1a muestra una vista frontal de dicha configuracion;
- la figura 2.2a muestra una seccion transversal a mayor escala de un detalle en dicha configuracion;
- la figura 3.1 muestra una vista despiezada axonometrica de la configuracion de bloque de vidrio descrita en la descripcion como hipotesis 3 y presentada en el punto [0022];
- la figura 3.2 muestra una vista frontal de dicha configuracion;
- la figura 3.3 muestra una seccion transversal a mayor escala de un detalle en dicha configuracion;
- la figura 3.1 a muestra una vista axonometrica despiezada de la configuracion de bloque de vidrio descrita en la descripcion como hipotesis 3a y presentada en el [0024] punto;
- la figura 3.2a muestra una vista frontal de dicha configuracion;
- la figura 3.3a muestra una seccion transversal a mayor escala de un detalle en dicha configuracion;
- la figura 4.1 muestra una vista axonometrica despiezada de un bloque de vidrio no de acuerdo con la invencion y se describe en la descripcion como hipotesis 4 y se presenta en el punto [0027];
- la figura 4.2 muestra una seccion transversal de dicha configuracion;
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- la figura 4.3 muestra una vista frontal de dicha configuracion;
- la figura 4.4 muestra una seccion transversal a mayor escala de un detalle en dicha configuracion;
- la figura 5.1 muestra una vista frontal de la configuracion desensamblada del perfil de plastico descrito en la descripcion como "cinta termica" y presentado en el punto [0026], en este caso ensamblado con un modulo de DSC;
- la figura 5.2 muestra una vista frontal de la configuracion ensamblada de dicho perfil de plastico;
- la figura 5.3 muestra una seccion transversal horizontal de dicho perfil de plastico;
- la figura 5.4 muestra una vista lateral de la configuracion desensamblada de un bloque de vidrio no de acuerdo con la invencion y descrito en la descripcion como hipotesis 4 y presentado en el punto [0027];
- la figura 5.5 muestra una vista lateral de la configuracion ensamblada de dicho bloque de vidrio;
- la figura 6 muestra una vista frontal y superior de un panel segun la invencion presentada en el punto [0033];
- la figura 7 muestra una vista frontal y superior a mayor escala y una seccion transversal de un detalle de dicho panel;
- la figura 8.1 muestra una vista superior y una seccion transversal de unos perfiles verticales de dicho panel;
- la figura 8.2 muestra una vista superior y dos secciones transversales de un perfil horizontal de dicho panel;
- la figura 9 muestra una vista en 3D despiezada de dicho panel;
Descripcion detallada
La aplicacion de las celulas solares hibridas en el bloque de vidrio puede ocurrir de varias maneras. Las DSCs pueden aplicarse por deposicion en la superficie externa de una de las carcasas de vidrio (hipotesis 1 y 2) o en la interna (Hipotesis 3); puede ensamblarse por separado sobre un soporte especifico y luego fijarse al bloque de vidrio en el lado externo de las carcasas de vidrio (hipotesis 1 a, 2a) o en el interno (hipotesis 3a) o entre las dos carcasas que componen el propio bloque mediante el uso de una empaquetadura perfilada especial de plastico, que funciona tambien como una "cinta termica", en el que las carcasas de vidrio estan encoladas en frio (hipotesis 4). La deposicion de las capas activas se puede producir a traves de procesos de impresion por serigrafia simples, que tambien permiten el diseno de los modulos de DSC especialmente conformados.
Para el proposito de esta invencion, el proceso de produccion depende de la forma en que se aplica el modulo solar en el bloque de vidrio.
Cada una de las hipotesis se refiere a una configuracion de bloque de vidrio diferente. De cada hipotesis de bloque de vidrio integrado con DSC, salen dos conexiones electricas (+/-) para la conexion con otros modulos fotovoltaicos / bloques de vidrio y para la creacion de un panel fotovoltaico ensamblado en seco (18) (figura 6), que puede utilizarse para la construccion de cerramientos translucidos. Las cavidades horizontales y verticales que resultan de la yuxtaposicion de los bloques de vidrio contiguos albergaran perfiles de plastico (20, 21) que contienen varillas de acero de refuerzo (23) del panel (18) y las interconexiones electricas.
La hipotesis 1 (figuras 1.1, 1.2, 1.3) preve la modificacion de la forma de una de las carcasas de vidrio (0), supuestamente la expuesta al sol, para la integracion con DSC. La configuracion de la cara (2) de la carcasa de vidrio (0) tiene un borde (1) que rodea todo el perimetro de la cara externa, como un marco. La cara (2) se puede revestir con diferentes TCOs. El borde (1) tiene un espesor adecuado, con el fin de permitir la integracion de la hoja de vidrio (4) previamente revestida con TCO y una capa de catalizador y se utiliza para cerrar las celulas (3), que se deponen en la zona plana (2 ) de la carcasa de vidrio (0). El borde resta area eficiente para la deposicion, pero puede ser util para fijar mejor la hoja de vidrio y la proteccion de sus bordes. El conjunto de encolado en caliente tradicional del bloque de vidrio se mantiene: de hecho, la deposicion de las celulas (3) se realiza despues del ensamblaje del bloque de vidrio. La separacion de los procesos de ensamblaje del bloque de vidrio a partir de la deposicion de las capas de DSC es una ventaja en la realizacion del producto. El llenado de electrolito se puede realizar, despues del ensamblaje de los electrodos transparentes y el sellado del dispositivo, a traves de orificios (5) en la superficie de la hoja de vidrio de cierre (4), que es necesario para la proteccion y el funcionamiento de las celulas (3). Los orificios deben cerrarse mediante un sellador transparente. El dispositivo esta cerrado hermeticamente por medio de un sellador (6) con el fin de protegerlo de los agentes atmosfericos y fijar la lamina de vidrio de cierre (4) en la carcasa de vidrio (0). Para la conexion electrica (+/-) que sale del dispositivo, esta previsto al menos un orificio (7) a traves de la carcasa de vidrio (0). En el caso de un panel fotovoltaico ensamblado en seco translucido (18), las conexiones electricas se pueden agrupar y ocultar dentro de perfiles de plastico (20, 21), alojados en los espacios entre bloques de vidrio yuxtapuestos.
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En la hipotesis 1 descrita el punto [0014], tambien se puede explorar la posibilidad de sustituir el electrolito liquido con materiales polimericos cuasi-solidos (geles), de forma que el problema de la encapsulacion y la evaporacion del electrolito liquido se puede evitar y la deposicion pueda producirse a traves de otros procesos.
Tambien es posible prever la inversion de los electrodos y por tanto del proceso de deposicion de DSC (3) con el fin de garantizar una mayor eficiencia y un proceso mas facil de fabricacion del dispositivo, depositando el catalizador en la zona plana (2) de la carcasa de vidrio (0) y aplicando las celulas (3) sobre la lamina de vidrio (4), previamente recubierta de TCO. De esta manera, las capas activas estarian expuestas en el lado externo del bloque de vidrio captando al final una mayor tasa de radiacion solar.
La hipotesis 1a (figuras 1.1a, 1.2a, 1.3a) preve la posibilidad de integrar en la carcasa de vidrio modificada (0), descrita en la hipotesis 1, un modulo de DSC completo (8) ya fabricado en el que los dos electrodos esten fabricados de hojas de vidrio conductoras. Puede colocarse en la zona plana (2) de la carcasa de vidrio (0), enmarcada por el borde (1). La hipotesis 1a, por un lado, significa un mayor uso de vidrio y, por otro lado, tambien puede conducir a una simplificacion de la produccion del dispositivo (modulo de DSC mas bloque de vidrio).
La hipotesis 2 (figuras 2.1, 2.2, 2.3) preve la modificacion de la carcasa de vidrio (0) y la integracion de la DSC con el bloque de vidrio ya ensamblado. Esta solucion aumenta el area activa para la deposicion de la DSC. Toda la cara (9) de la carcasa de vidrio (0) esta aplanada, de modo que, posiblemente, puede ofrecer una zona plana completa para la deposicion de las celulas solares (3). Representa el sustrato transparente del dispositivo solar, que esta cerrado mediante una lamina de vidrio (10) moldeada de forma apropiada y fijada a la propia carcasa de vidrio (0) por medio de un sellador (6) aplicada en un borde que rodea todo el perimetro de las DSCs. Trabajando con dos superficies planas, en contacto una con la otra, puede simplificar el proceso de inyeccion de electrolito que puede utilizar la union entre los electrodos y evitar el proceso de perforacion de un orificio en la superficie de la hoja de vidrio de cierre (10). Para la conexion electrica (+/-) que sale del dispositivo, se han previsto al menos un orificio (11) a traves de la carcasa de vidrio (0). En el caso de un panel fotovoltaico ensamblado en seco translucido (18), las conexiones electricas se pueden agrupar y ocultar dentro de perfiles de plastico (20, 21), alojados en los espacios entre bloques de vidrio yuxtapuestos.
Para la hipotesis 2 tambien es posible prever la sustitucion del electrolito, tal como se describe en el punto [0015]. Tambien es posible prever la inversion de los electrodos como se describe en el punto [0016].
La hipotesis 2a (figuras 2.1a, 2.2a, 2.3a) preve la posibilidad de integrar en la cara modificada (9) de la carcasa de vidrio (0) como se describe en la hipotesis 2 un modulo de DSC completo (8) ya fabricado. Se fija en la cara plana (9) de la carcasa de vidrio (0). Esto significa un mayor uso de vidrio; de hecho, la superficie de la carcasa de vidrio (0) no constituye el sustrato de las celulas, pero, al mismo tiempo, esta hipotesis puede conducir a una simplificacion de la produccion de este dispositivo (modulo de DSC mas bloque de vidrio).
Un punto debil en las configuraciones del bloque de vidrio descritas en los puntos [0018] y [0020] puede representarse por los bordes de la hoja de vidrio superior, que se coloca en la zona plana (9) de la carcasa de vidrio (0) del bloque de vidrio ya ensamblada. A continuacion, puede ser necesario un elemento de proteccion, como una empaquetadura que pueda proteger el dispositivo de la posible descomposicion debido a los agentes atmosfericos y tambien garantizar la resistencia mecanica de los bordes. El marco de proteccion (12) puede estar fabricado de material plastico y esta fijado al perimetro de la carcasa de vidrio (0) con una union mecanica, por ejemplo a traves de un canal en la parte posterior de la carcasa de vidrio (0) y/o a traves de una encolado en frio. Para la hipotesis 2a descrita en el punto [0020], este marco protector puede implicar una simplificacion en el ensamblaje del bloque de vidrio y en el mantenimiento y/o sustitucion del dispositivo.
En la hipotesis 3 (figuras 3.1, 3.2, 3.3) la forma de la carcasa de vidrio (0) se mantiene: su cara plana interna (13) funciona como el sustrato para la deposicion de las celulas (3). A continuacion, una hoja de vidrio (14) de una forma apropiada se utiliza para cerrar el dispositivo. La posicion de las celulas dentro de la cavidad del bloque de vidrio, por un lado, es una gran ventaja en terminos de durabilidad del dispositivo; de hecho, esta protegida del ambiente externo y, en consecuencia, de los agentes atmosfericos (como la lluvia, el granizo, el viento) y otros agentes quimicos o mecanicos. Por otro lado, la deposicion de las celulas (3) no se puede producir cuando el bloque de vidrio esta ensamblado y, por otra parte, el encolado en caliente tradicional de las dos carcasas de vidrio (0), con sus altas temperaturas (900 ° C), seria fatal para las DSCs, por lo que se debe utilizar un ensamblaje en frio, por medio de resinas. Despues del ensamblaje del electrodo -constituido por la hoja de vidrio (14)- y el sellado (6) del dispositivo, el llenado de electrolito se puede hacer a traves de orificios (5) en la superficie de la hoja de vidrio de cierre (14), que a continuacion debe ser sellarse. Las conexiones electricas (+/-) iran por el interior de la cavidad del bloque de vidrio, saliendo a traves de al menos un orificio (15) perforado en la resina de la union entre las dos carcasas de vidrio (0).
Para la hipotesis 3 tambien es posible prever la sustitucion del electrolito, tal como se describe en el punto [0015].
La hipotesis 3a (figuras 3.1a, 3.2a, 3.3a) preve la integracion de un modulo de DSC ya fabricado (8) en la cara
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interna plana (13) de una de las carcasas de vidrio. Esto significa un mayor uso de vidrio; de hecho, la superficie interna de la carcasa de vidrio (0) no constituye el sustrato de las celulas, pero, al mismo tiempo, esta hipotesis puede conducir a una simplificacion de la produccion de este dispositivo (modulo de DSC mas bloque de vidrio).
La hipotesis 4 (figuras 4.1,4.2, 4.3, 4.4,) es una realizacion no de acuerdo con la invencion y se basa en una nueva configuracion del bloque de vidrio para la optimizacion del rendimiento termico del producto, que consiste en la subdivision de la cavidad interna del bloque de vidrio, con el fin de reducir la transmitancia y, en particular, la conveccion, a traves de la insercion de una hoja fabricada de vidrio o de diferentes materiales de alto nivel aislante semitransparentes, tales como policarbonato + aerogel, aerogel o policarbonato dentro del propio bloque de vidrio.
Un "cinturon termico" (16) se utiliza para la insercion de la lamina aislante y para la creacion de una rotura de puente termico (figuras 5,1, 5,2, 5,3). Esta fabricado de un perfil de plastico en el cual las dos carcasas de vidrio (0) estan encoladas en frio (figuras 5,4, 5,5).
En la hipotesis 4 (figuras 4.1, 4.2, 4.3, 4.4) un modulo de DSC (8) se inserta en el "cinturon termico" (16) la sustitucion de las hojas de diferentes materiales mencionados en el punto [0025]. El "cinturon termico" ofrece el soporte para el modulo de DSC a traves de un sistema de facil ensamblaje. La parte en forma de U de la "cinta termica" (16a) aloja el modulo de DSC (8) y se cierra con una parte superior (16b) por medio de un sistema de conexion macho y hembra. A continuacion, las carcasas de vidrio (0) se encolan en frio a la "cinta termica" ensamblada.
En la hipotesis 4 el "cinturon termico" (16) tambien presenta al menos un orificio (17) para la conexion electrica (+/-) que sale del dispositivo. Los orificios para los cables estan situados en el perfil superior (16b) de la "cinta termica".
El dispositivo de DSC, siendo bifacial y colocado en el centro del bloque de vidrio, puede absorber facilmente la luz que viene del ambiente externo asi como del interior. La cara interna de las carcasas de vidrio (0) puede terminarse o modificarse con el fin de permitir la optimizacion de la luz que llega al modulo de DSC. De lo contrario, las dos carcasas de vidrio (0) pueden permanecer invariables. Sin embargo, es posible prever la modificacion de la dimension de las caras laterales de las carcasas de vidrio (0) con el fin de obtener diferentes dimensiones de la cavidad dentro del bloque de vidrio, de acuerdo a los diferentes niveles de aislamiento termico / acustico del producto. Esta hipotesis representa una ventaja en terminos de la produccion industrial, ya que es posible utilizar modulos de DSC listos para su uso, a medida para la integracion en el "cinturon termico", y a continuacion proceder facilmente con el ensamblaje de las carcasas de vidrio.
Para la construccion del panel translucido (18) fabricado de bloques de vidrio (19), tanto tradicionales como fotovoltaicos integrados, como los descritos en los puntos de [0014] a [0029], tambien se dispone de un innovador sistema de ensamblaje en seco en la presente invencion.
El nuevo sistema de ensamblaje en seco supera los limites derivados del sistema tradicional de ensamblaje humedo, lo cual confiere una resistencia mecanica adecuada a los paneles. La invencion aprovecha el rendimiento relacionado con la resistencia mecanica de los bloques de vidrio que pueden comportarse como componentes activos del panel en respuesta a las tensiones externas.
La tecnica de pretensado esta en la base de la presente invencion, y preve el pretensado del panel solo en la direccion vertical, que corresponde a su dimension frecuente. Esto permite la predisposicion de los elementos necesarios para el pretensado solamente en la parte superior y la parte inferior del panel y la posibilidad de colocar los paneles lado a lado el mantenimiento una union muy delgada y la continuidad de las bandas horizontales que constituyen el propio cerramiento del edificio. El pretensado aplicado al panel de bloque de vidrio genera un estado de tension opuesto al debido a las fuerzas horizontales (es decir, de accion de terremoto o viento): la superposicion de los dos estados de tension (pretensado + fuerza horizontal) determina una mayor resistencia del panel bajo la accion de fuerzas externas.
Los efectos debidos al pretensado del panel tambien permiten la posibilidad de instalarlo en una posicion horizontal con el fin de construir, por ejemplo, techos translucidos. En este caso, el pretensado equilibraria la accion debido a las cargas verticales (peso propio, cargas accidentales, nieve, viento, etc.).
El panel (18) esta fabricado de bloques de vidrio ensamblados en seco (19), tanto tradicionales como fotovoltaicos, como los descritos en los puntos [0014] a [0029] (figura 6). Dentro de la cavidad entre dos bloques de vidrio contiguos, hay una estructura de soporte fabricada de material plastico. La estructura de soporte esta fabricada de elementos horizontales continuos (20) con una longitud igual a la base del panel (18) y de elementos verticales (21) con una longitud igual a la dimension del bloque de vidrio (19) (figura 9). Los elementos verticales (21) estan provistos de orificios (22) para el paso de las varillas de acero de refuerzo verticales (23) que se utilizan para el proceso de pretensado (figura 8.1). Los perfiles horizontales (20) tambien estan provistos de orificios (24) para el paso de las varillas de acero de refuerzo verticales (23) (figura 8.2). La estructura de soporte (20, 21), moldeada de acuerdo a la forma de la cavidad entre bloques de vidrio (19), se adhiere a las caras laterales de los bloques de vidrio y la distancia de sus alas pequenas que sobresalen con uniones con un grosor de solo 2 mm (25) (figura 7). La
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estructura de soporte (20, 21) tiene diferentes funciones: se necesitan los perfiles verticales (21) para el paso de las varillas de acero de refuerzo (23) necesarios para el pretensado; se necesitan los perfiles horizontales (20) para impartir y distribuir uniformemente el efecto del pretensado en las filas bloques de vidrio (figura 9); cuando los bloques de vidrio son fotovoltaicos integrados, como los descritos en los puntos [0014] a [0029], los perfiles horizontales (20) se modifican con el fin de alojar las conexiones electricas del panel. Para el pretensado del panel (18) una placa de acero (26) se coloca en la parte superior y la parte inferior del panel (18) en una placa de plastico (27), necesaria para separar la placa de acero de las caras laterales de los bloques de vidrio (19). La placa de plastico (27) esta inclinada sobre una capa de resina que se fija a las caras laterales de los bloques de vidrio.
Las dos placas anteriores (26, 27) estan provistas de orificios para el paso de las varillas de acero (23) que estan tensadas a traves de tuercas de sujecion (28), despues de la colocacion de arandelas de acero (29) entre la placa de acero (26) y las tuercas de sujecion (28) (figura 7). La invencion permite ensamblar facilmente bloques de vidrio para la construccion de paneles que pueden tener diferentes dimensiones tambien de acuerdo con las diferentes dimensiones de los propios bloques de vidrio.
El ensamblaje del panel que puede ocurrir dentro de la fabrica y no en el emplazamiento de la obra (como suele ocurrir para el ensamblaje humedo de bloques de vidrio tradicionales), permite la racionalizacion del proceso constructivo, garantizando la calidad del producto y reduciendo el tiempo y coste para la construccion de fachadas y techos translucidos. Ademas, el uso de la tecnica de pretensado garantiza un alto rendimiento mecanico del panel, asi como una alta calidad en relacion con el aspecto del edificio. Resumiendo la descripcion anterior, se divulga un bloque de vidrio integrado con celulas solares hibridas (tambien conocidas como celula solar sensibilizada con colorante - DSC) y un panel ensamblado en seco fabricado de bloques de vidrio tradicionales o integrados con DSC. La combinacion del bloque de vidrio y el modulo de DSC, permite la mejora del rendimiento del bloque de vidrio en terminos de ahorro de energia y produccion. El producto final completo posee las cualidades de los dos componentes (bloque de vidrio y modulo de DSC) que estan optimizados para producir energia limpia. La transparencia y el aislamiento termoacustico del bloque de vidrio pueden ser modulados de acuerdo con los requisitos especificos de cada caso de instalacion. Dado que las DSCs se pueden imprimir en diferentes colores y con diferentes patrones, es posible intervenir tambien en el aspecto estetico del bloque de vidrio y hacer facilmente dibujos en las fachadas de los edificios, gracias a la modularidad del bloque de vidrio y el panel. Por otra parte, las DSCs pueden ser energeticamente activas en diferentes condiciones de luz (incluso con luz difusa, convirtiendo tambien la luz artificial interna) y con independencia del angulo de la radiacion solar.
La invencion presenta siete hipotesis de la integracion de las DSCs con bloque de vidrio y el sistema para ensamblar el nuevo producto y/o el bloque de vidrio tradicional en paneles pretensados, que constituyen el cerramiento del edificio, incluso en edificios de gran altura. Este sistema de ensamblaje implica ahorros favorables en terminos de costes y materiales, ya que ya no son necesarios otros elementos tecnicos para la construccion del cerramiento del edificio. La estructura de soporte del panel esta constituida por perfiles de plastico que se colocan en las cavidades horizontales y verticales resultantes de la yuxtaposicion de los bloques de vidrio. La estructura de soporte contiene varillas de acero de refuerzo y conexiones electricas (en caso de bloques de vidrio integrados con DSC para la construccion de paneles fotovoltaicos). Para superar los limites debidos al sistema de ensamblaje humedo, utilizado tradicionalmente para montar bloques de vidrio, se aplica una fuerza de pretensado a las varillas de acero con el fin de conferir al panel una resistencia mecanica adecuada contra las acciones perpendiculares a su plano de instalacion, tales como el viento y terremotos. En esta configuracion se aprovecha la resistencia mecanica de los bloques de vidrio. El pretensado unidireccional (a lo largo de la dimension frecuente del panel) se obtiene a traves del agarre de las tuercas insertadas en las varillas de acero, oponiendose a las placas de acero colocadas en la parte superior y la parte inferior del panel. Las placas de acero se colocan en placas de plastico fijadas a las caras laterales de los bloques de vidrio por medio de resinas.

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    REIVINDICACIONES
    1. Una estructura de bloque de vidrio integrado de celulas solares hibridas, que comprende:
    - al menos una carcasa de vidrio (0) que tiene al menos una superficie transparente a la luz (2) destinada a ser expuesta a radiaciones solares,
    - un dispositivo de celulas solares sensibilizadas con colorante (DSC) (3, 8) asociado a dicha superficie (2) como para recibir radiaciones solares que pasan a traves de dicha superficie, teniendo dicho dispositivo contactos electricos,
    - al menos un orificio (7, 11, 15, 17) que permite el paso a una zona externa del bloque de vidrio de conexiones electricas que conducen a dichos contactos de dispositivo;
    en la que dicha superficie transparente a la luz es una superficie externa transparente a la luz (2) en un lado del bloque de vidrio destinada a estar expuesta a radiaciones solares, siendo dicha superficie externa (2) conductora para actuar como electrodo de una capa superpuesta de celulas solares hibridas (3), estando aplicada una placa de vidrio conductora de cierre (4) sobre dichas celulas (3) para formar un hueco, teniendo la placa de cierre (4) uno o mas orificios (5) a traves de los cuales se introduce un electrolito en dicho hueco.
  2. 2. Una estructura de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que la superficie externa (2) esta provista de un borde periferico (1) que tiene un espesor superior a la superficie, estando dicha capa de celulas solares hibridas (3) y dicha placa de cierre (4) contenidas dentro del espesor de dicho borde (1).
  3. 3. Una estructura de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-2, en la que dicho dispositivo es un modulo pre- ensamblado de celulas solares sensibilizadas con colorante (DSC) (8).
  4. 4. Una estructura de bloque de vidrio integrado de celulas solares hibridas, que comprende:
    - al menos una carcasa de vidrio (0) que tiene al menos una superficie transparente a la luz (9) destinada a estar expuesta a radiaciones solares,
    - un dispositivo de celulas solares sensibilizadas con colorante (DSC) (3, 8) asociado a dicha superficie (9) como para recibir las radiaciones solares que pasan a traves de dicha superficie, teniendo dicho dispositivo contactos electricos,
    - al menos un orificio (7, 11, 15, 17) que permite el paso a una zona externa del bloque de vidrio de conexiones electricas que conducen a dichos contactos de dispositivos;
    en la que dicha superficie transparente a la luz es una superficie plana externa transparente a la luz (9) en un lado del bloque de vidrio destinada a estar expuesta a radiaciones solares, siendo dicha superficie plana externa (9) conductora para actuar como electrodo de una capa superpuesta de celulas solares hibridas (3), estando aplicada una hoja de vidrio conductora adicional (10) sobre dicha capa de celulas (3) por medio de un sellador (6) aplicado en un borde que rodea todo el perimetro de la capa (3) de forma que crea una union a traves de la cual se introduce un electrolito.
  5. 5. Una estructura de acuerdo con la reivindicacion 4, en la que dicha superficie transparente a la luz es una superficie plana externa transparente a la luz (9) en un lado del bloque de vidrio destinada a estar expuesta a radiaciones solares, siendo dicho dispositivo un modulo de celulas solares sensibilizadas con colorante (DSC) pre- ensamblado (8) aplicado a la superficie plana (9).
  6. 6. Una estructura de acuerdo con una de las reivindicaciones 4-5, en la que un marco de proteccion (12) esta fijado al perimetro de la carcasa de vidrio (0) con una union mecanica o por medio de encolado en frio.
  7. 7. Una estructura de bloque de vidrio integrado de celulas solares hibridas, que comprende:
    - al menos una carcasa de vidrio (0), que tiene al menos una superficie transparente a la luz (13) destinada a estar expuesta a radiaciones solares,
    - un dispositivo de celulas solares sensibilizadas con colorante (DSC) (3, 8) asociado a dicha superficie (13) como para recibir radiaciones solares que pasan a traves de dicha superficie, teniendo dicho dispositivo contactos electricos,
    - al menos un orificio (7, 11, 15, 17) que permite el paso a una zona externa del bloque de vidrio de conexiones electricas que conducen a dichos contactos de dispositivo;
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    en la que dos carcasas de vidrio (0) estan ensambladas mediante una union de resina que tiene orificios (15) que permiten el paso a una zona externa del bloque de vidrio de las conexiones electricas que conducen a dichos contactos de dispositivo, en la que dicha superficie transparente a la luz es una superficie interna transparente a la luz (13) de una carcasa de vidrio (0), siendo dicha superficie interna (13) conductora para actuar como electrodo de una capa superpuesta de celulas solares hibridas (3), estando aplicada una placa de vidrio conductora de cierre (14) sobre dichas celulas (3) mediante un sellado (6) para formar un hueco, teniendo la placa de cierre (14) uno o mas orificios (5) a traves de los cuales un electrolito se introduce en dicho hueco.
  8. 8. Una estructura de acuerdo con la reivindicacion 7, que comprende dos carcasas de vidrio (0) ensambladas mediante una union de resina que tiene orificios (15) que permiten el paso a un area externa del bloque de vidrio de conexiones electricas que conducen a dichos contactos de dispositivo, en la que dicha superficie transparente a la luz es una superficie interna transparente a la luz (13) de una carcasa de vidrio (0), siendo dicho dispositivo un modulo pre-ensamblado de celulas solares sensibilizadas con colorante (DSC) (8) aplicado a dicha superficie (13).
  9. 9. Un panel pretensado, caracterizado por el hecho de proporcionar una estructura de soporte que comprende:
    - perfiles de plastico (21,20) con orificios (22, 24), estando los perfiles dispuestos entre las filas de bloques de vidrio (19) de acuerdo con una direccion frecuente y con una direccion no frecuente,
    - varillas de acero de refuerzo (23) situadas dentro de dichos orificios (22) de los perfiles (21) dispuestas lo largo de dicha direccion frecuente y cruzando dichos orificios (24) de los perfiles (20) dispuestos a lo largo de dicha direccion no frecuente, estando las varillas de acero roscadas en sus extremos,
    - placas de acero (26) situadas en la parte superior y la parte inferior del panel en placas de plastico (27), con las placas de acero separadas de las caras laterales de los bloques de vidrio (19), estando las placas de acero y plastico (26, 27) provistas de orificios para el paso de las varillas de acero (23),
    - tuercas de sujecion de tension (28), que pueden enroscarse en los extremos de las varillas de acero para comprimir el panel solo a lo largo de dicha direccion frecuente;
    en el que dichos bloques de vidrio son bloques de vidrio segun al menos una de las reivindicaciones 1 -8.
  10. 10. Un panel pretensado segun la reivindicacion 9, en el que dichos perfiles (20) estan dispuestos para alojar interconexiones electricas de los bloques de vidrio de panel.
  11. 11. Un panel pretensado hecho de estructuras de bloque de vidrio ensambladas en seco (19) segun cualquier reivindicacion precedente 1-8 caracterizado por el hecho de proporcionar una estructura de soporte que comprende:
    - perfiles de plastico (21, 20) con orificios (22, 24), estando los perfiles dispuestos entre filas de bloques de vidrio de acuerdo con una direccion frecuente y con una direccion no frecuente,
    - varillas de acero de refuerzo (23) situadas dentro de dichos orificios (22) de los perfiles (21) dispuestas lo largo de dicha direccion frecuente y cruzando dichos orificios (24) de los perfiles (20) dispuestos a lo largo de dicha direccion no frecuente, estando las varillas de acero roscadas en sus extremos,
    - placas de acero (26) situadas en la parte superior y la parte inferior del panel en placas de plastico (27), con las placas de acero separadas de las caras laterales de los bloques de vidrio (19), estando dichas placas de acero y plastico (26, 27) provistas de orificios para el paso de las varillas de acero (23),
    - tuercas de sujecion de tension (28), que pueden enroscarse en los extremos de las varillas de acero para comprimir el panel solo a lo largo de dicha direccion frecuente.
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