FOTOVOLTAICA EN CUBIERTA [2] SECTOR DE LA TÉCNICA

[3] La presente invención se encuadra en el sector técnico de la arquitectura sostenible, más concretamente en el diseño de estructuras para la optimizaciάi de sistemas de producción de energía eléctrica por captación de radiación lumínica solar mediante sistemas o módulos foto voltaicos.

[4] ESTADO DE LA TÉCNICA

[5] Actualmente se realiza la integración de módulos solares fotovoltaicos en diferentes elementos estructurales ya construidos, o bien no construidos a tal efecto: cubiertas como en las solicitudes de patentes europeas E93903015 y E96909475 y fachadas de edificaciones, estructuras publicitarias como las de la patente DE19970122201055, marquesinas de aparcamientos, vehículos como en el modelo de utilidad español U 1008471, y otros elementos.

[6] Así, el modelo de utilidad español ES 1069238U describe un adaptador para techo solar para ensamblar un panel captador de energía solar sustancialmente plano con tejas curvas que tengan una sección en arco. La solicitud de patente europea EP00940495 describe una teja solar que comprende un panel exterior extraíble que comprende medios fotovoltaicos y una estructura interior de soporte, estando el panel exterior unido de manera deslizante a la estructura interior de soporte.

[7] La solicitud de patente europea EP99201117 ilustra un dispositivo para soportar un panel solar sobre una cubierta inclinada, el cual actúa también 'prácticamente' como teja para la cubierta.

[8] En el modelo de utilidad español ES1026207U se describe una cubierta para tejados con colector solar integrado caracterizada por estar constituida por varias capas o laminas diseñadas de tal forma que constituyen por su simple unión: el aislamiento térmico, el colector solar, y la cubierta impermeable y decorativa.

[9] La patente ES2153796 describe un revestimiento generador de energía fotovoltaica constituido a partir de un soporte cerámico de los empleados habitualmente en construcción de exteriores, en cuya cara vista se fijan células foto voltaicas y se dispone un recubrimiento transparente resistente a los agentes atmosféricos, y en la cara inferior se incluye una caja hermética para interconectar las células foto voltaicas de los diferentes soportes cerámicos entre sí. Los soportes cerámicos se pueden montar formando fachadas, tejados o solados.

[10] En la patente ES2186588 se describe un colector solar térmico modular para cubiertas de tejados, cuya finalidad es la de realizar el calentamiento de un termofluido para aplicaciones de calefacción j/o agua caliente sanitaria, aprovechando la energía solar. El colector comprende unos módulos prismáticos de planta trapezoidal destinados a fijarse sobre unas vigas de soporte del tejado.

[11] La patente ES2002921 tiene por objeto una cubierta solar sustitutiva del tejado de edificios integrada por cavidades en las que se han previsto unas superficies reflectoras y otras absorbentes sobre las que incide la irradiación solar y en las que se han incluido canales por los que circula un liquido caloportador, con una tubería de vertido en la porción superior de cada cavidad para conseguir el calentamiento y refrigeración de fluidos y un sistema de extracción, por ventiladores, del aire caliente contenido en estas cavidades.

[12] Dadas las limitaciones espaciales para la instalación de sistemas de producción fotovoltaica en las cubiertas de edificaciones, sería deseable poder realizar instalaciones optimizando el aprovechamiento de la superficie de las cubiertas pudiendo instalar así la mayor potencia posible que permita la técnica.

[13] La presente patente propone una edificación cuyo objetivo primario es el aprovechamiento de su cubierta misma para la generación de energía solar fotovoltaica, adaptáidose a su configuración los diferentes usos para los que sea dispuesta. Al contrario que las edificaciones que se diseñan en base a criterios funcionales (de su actividad) y estéticos, la eficiencia en la producción eléctrica es el criterio principal a la hora de construir esta estructura, atendiendo a la orientación, la forma y la pendiente de la cubierta.

[14] DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[15] La edificación optimizada para la generación de energía solar fotovoltaica en cubierta objeto de la presente invención es una construcción que permite implementar en su cubierta instalaciones de generación de energía eléctrica mediante captación de radiación lumínica del sol, proporcionando el máximo ratio entre superficie disponible y potencia instalada.

[16] Está basada en tres aspectos que definen su diseño:

[17] 1. - La cubierta se estructura en un solo plano, inclinado en un eje horizontal

(cubierta a un agua). Lo que no significa que tenga que presentar una forma rectangular o regular.

[18] 1. - La cubierta está orientada con su parte más próxima al suelo en dirección Sur cuando la instalación se encuentra en el hemisferio norte, minimizando al máximo la desviación de su centro respecto a este punto cardinal.

[19] 1. - El cierre superior de la estructura o cubierta es el propio sistema de captación fotovoltaica.

[20] Independientemente de las paredes o cerramientos, la cubierta presenta una inclinación variable en el plano vertical, ascendiendo desde la cara sur de la edificación hasta la pared norte. Esta disposición tiene dos objetivos: la adecuada orientación de los módulos de captación fotovoltaica que se encuentran integrados en la cubierta, y la auto-limpieza de sus superficies cuando llueve.

[21] De este modo también se consigue instalar el mayor número de paneles de forma eficiente en la cubierta.

[22] La inclinación o pendiente de la cubierta depende de la orografía del terreno, de su ubicación geográfica y de la normativa urbanística que rige la zona en la que se ubica la explotación

[23] En base al uso que se vaya a hacer del edificio, se construirá usando materiales diferentes, tanto en la cubierta como en los paramentos, columnas, y demás elementos estructurales.

[24] La instalación de paneles integrados, se realiza utilizando los propios sistemas de captación fotovoltaicos como elemento cobertor, o cierre superior de la estructura. En este caso, dependiendo de las necesidades de la instalación, esta cubierta fotovoltaica puede o no permitir el paso de luz, instalando sistemas semitransparentes o jugando con zonas transparentes, translúcidas y opacas. Además, para proteger estos sistemas de agentes procedentes del interior (gases, agentes corrosivos, móviles sólidos, etc.) puede llevar una capa interna, o una malla que los proteja de impactos (pabellones deportivos y similares).

[25] BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[26] Para mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria, se acompañan unos dibujos, en los que, a título de ejemplo, se representa un caso práctico de realización de la invención

[27] 1. - Figura 1: vista de alzado lateral de la edificación objeto de la presente invención

[28] 1. - Figura 2: vista frontal de la edificación objeto de la presente invención

[29] 1. - Figura 3: vista de una en perspectiva superior de la edificación

[30] 1. - Figura 4: vistas de una perspectiva superior de los desgloses de capas constitutivas de la edificación [31] 1. - Figura 5: vista de una perspectiva superior de la edificación con una representación gráfica de los puntos cardinales que determinan su orientación

[32] DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERIDA

[33] A continuación se detalla una realización preferente de la invención, que habrá de entenderse en sentido amplio y no limitativo.

[34] En la figura 1 se observa una edificación con una cubierta (1) orientada hacia el sur, definida por un plano inclinado que rota sobre un eje horizontal y en el cual el punto central de su lado más próximo al suelo, lado sur, está orientado lo más exactamente posible hacia este punto cardinal. En la figura 1 se observa también la fachada lateral o paramento (2), la fachada sur (3) y la fachada norte (4) de la edificación, así como los puntos cardinales Sur y Norte que indican la orientación de la estructura.

[35] En la figura 2 se representa una vista frontal de la edificación en la que se distinguen lo mismos elementos que en la figura 1, y los puntos cardinales Este y Oeste que definen la orientación

[36] En la figura 3 se representa los puntos cardinales, la cubierta (1) con unas estructuras o vigas de soporte transversales respecto al eje sur-norte (la), unas vigas paralelas a este eje (Ib) y una estructura de enrejillado (Ic) que se apoya sobre las anteriores y en la que ensamblan sistemas de captación fotovoltaica (Id) (ver figura 4 y 5). En la fachada oeste de la edificación se observan los paramentos laterales (2) en los que se distinguen unos pilares (2a) que soportan el peso de la cubierta (1) y el cerramiento (2b). También se observa la fachada sur (3) con pilares (3a) que también soportan parte del peso de la cubierta (1) y el cerramiento (3b).

[37] Los paramentos laterales (2,3,4), que cierran el perímetro vertical de la estructura, se sirven de los pilares para estructurar un cerramiento (2b), que puede ser de diferentes materiales, según las necesidades asociadas a la actividad a la que se destina la edificación En este caso podría ser ventanal de cristal o metacrilato transparente, con perfilería de aluminio, tipo muro cortina.

[38] En las figuras 3 y 4 se observan las vigas (la,lb) que estái constituidas de metal o cualquier material rígido capaz de soportar el peso de la superestructura. Unas se orientan de este a oeste (la) mientras las otras lo hacen de norte a sur (Ib). Como se observa en las figuras 3 y 4-C, las vigas (la, Ib) constituyen la base sólida que transmite las cargas al suelo a través de los pilares (2 ^a ,3a) y sobre las que se apoya una estructura de enrejillado de tipo muro cortina (Ic) (figura 3) de material más ligero constituido por listones que se cruzan perpendicularmente, forma rectángulos iguales. [39] Esta superestructura tiene un perfil, y por tanto peso, mucho menor que las vigas, ya que está diseñado para integrar en cada uno de los espacios rectangulares que forman el enrejillado (Ic) un módulo de captación solar fotovoltaica (Id) (figura 4 y 5) y no va a soportar más cargas que éstos, los agentes meteorológicos, fauna avícola y el personal de mantenimiento a través de pasillos de servicio.

[40] En la figura 4 se representa un desglose en capas de la edificación, en la que se distingue: el esqueleto de la estructura formada por los pilares (2a,3a) que soportan el peso de las vigas transversales (la) y longitudinales (Ib) (figura 4-C); la estructura de enrejillado (Ic) de la cubierta (1) y los cerramientos de las fachadas sur (3a) y lateral (2a) (figura 4-B); y, el conjunto de módulos fotovoltaicos (Id) que se instalan a modo de cerramiento superior (figura 4-A y figura 3).

[41] La figura 5 representa una vista en perspectiva de una edificación en la que la cubierta (1) no presenta forma de rectángulo o cuadrado, existiendo por ello varios paramentos orientados al oeste (2) y la fachada sur (3) está dividida en tres módulos.

[42] En las figuras 3 a 5 aparece una representación gráfica de los puntos cardinales que determinan la orientación preferida de la cubierta de la edificación

[43] La pendiente de la cubierta viene definida por los requerimientos urbanísticos de la zona de edificación, se tratará siempre de aproximarse a la inclinación óptima de los módulos fotovoltaicos, respetando la altura máxima permitida del edificio. Para ello también se debe tener en cuenta la pendiente del terreno sobre el que se edifica.

[44] Los usos de la edificación objeto de la presente invención varían, desde invernaderos para el cultivo de plantas, frutas y hortalizas, hasta criaderos de animales y voladeros de aves, pasando por naves industriales, de almacenaje y logística, o viviendas y edificios públicos.

[45] En la presente realización preferente se ha descrito una integración pura en un edificio de nueva construcción, si bien también se puede realizar una superposición de los dispositivos fotovoltaicos sobre una cubierta convencional, respetando el resto de los parámetros.

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