| WO2014143780A1 | 2014-09-18 | |||
| WO2019195637A1 | 2019-10-10 |
| CN203769232U | 2014-08-13 |
FENG, C.: "Bilayer porous polymer for efficient passive building cooling", NANO ENERGY, vol. 85, no. 105971, July 2021 (2021-07-01), XP055941676, DOI: https://doi.Org/10.1016/j.nanoen.2021.105971
ZHAO, B. ET AL.: "Radiative cooling: A review of fundamentals, materials, applications, and prospect s", APPLIED ENERGY, vol. 236, 15 February 2019 (2019-02-15), pages 489 - 513, XP085582648, DOI: https://doi.org/l0.1016/j.apenergy. 2018.12.01 8
EMDADI ZEYNAB, ASIM NILOFAR, AMBAR YARMO MOHD, SHAMSUDIN ROSLINDA, MOHAMMAD MASITA, SOPIAN KAMARUZAMAN: "Green Material Prospects for Passive Evaporative Cooling Systems: Geopolymers", ENERGIES, vol. 9, no. 8, pages 586, XP093035480, DOI: 10.3390/en9080586
| REIVINDICACIONES 1. Un revestimiento termo-óptico que comprende de dos capas: una capa interior diseñado para generar unaalta reflexión solar más una alta emisión infrarroja de onda larga, la cual contiene una mezda de compuestos químicos tales como: óxido de caldo (3), óxido de silicio (4), óxido de aluminio (5) y carbonato de caldo disueltos en salmuera (7) y una capa exterior diseñada para disipar el calor latente de vaporización mediante enfriamiento evaporativo, la cual contiene un sellante transparente, altamente higroscópica (2), a base de alcohol polivinílico (8) dopado con óxido de grafeno (9) disuelto en agua 2. La capa interior del revestimiento termo-óptico descrita en la reivindicación 1 (1), está diseñada para la reflexión de la potencia solar y al mismo tiempo, la emisión infrarroja de onda larga, la cual contiene una mezda de compuestos químicos tales como: óxido de calcio disuelto bajo una concentración entre 0.1 y 80% m/v (3), óxido de silicio entre 0.1 y 50% m/v (4), óxido de aluminio entre 0.1 y 5% m/v (5) y carbonato de calcio entre 0.1 y 10% m/v o cualquier otro componente químico que presente entre sus propiedades ópticas: un índice de reflectanda superior de 0.85, un índice de emitanda superior de 0.75, un hdice de absortanda inferior de 0.1 y un hdice de transmitanda superior de 0.7 bajo un rango de longitud de onda entre 7 y 14 micrómetros (6) disueltos en salmuera (7) bajo una concentración comprendida entre 1 y 6 molar. 3. La capa exterior del revestimiento termo-óptico descrita en la reivindicación 1 es un sellante transparente, altamente higroscópica (2), a base de alcohol polivinílicoo (8) dopado con óxido de grafeno (9) bajo una concentración de 0.1 y 10% m/v disuelto en agua hasta una oonoentradón de 50% m/v (10), diseñada para la expulsión de calor latente de vaporización y reforzar sus propiedades mecánicas, termodinámicas y ópticas. |
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invendón se reladona en el campo de sistemas de enfriamiento pasivo. Particularmente, la divulgadón se encuentra en el marco de los sistemas de disipadón térmica, hadendo específica referenda a un sistema de revestimiento de alta reflectanda solar y emisión infrarroja que puede posicionarse en múltiples tipos de cubiertas, paredes, tuberías, ducterías, máquinas, sistemas, etc.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las construcciones y edificaciones convencionales se encuentran hechas de materiales de baja resistencia térmica, baja reflectividad y alta absortancia, tales como concreto, ladrillo, plásticos, maderas y cerámicos, por ende la transferencia decalor entre el exterior e interior de la edificación es muy alta en las zonas tropicales, dando como resultadoun incremento sustancial de la temperatura de los espacios interiores durante las horas diurnas, ocasionando un estrés térmico entre los ocupantes que conllevará a un alto consumo energético de los sistemas de acondicionamiento de aire y/o ventilación para alcanzarun nivel óptimo de confort
Los sistemas de aislamiento térmico convencionales surgen como una solución que consta de materiales con alta resistencia térmica que actúan como barreras para retardar la transferencia de calor con el fin de mantener una carga térmica estable durante las horas diurnas y así facilitar la expulsión de calor de los espacios interiores hada el ambiente a través de los sistemas de dimatizadón y/o ventiladón. Existe una diversidad de materiales que pueden emplearse como aislantes térmicos debido a su alta inercia térmica tales como los bloques de lana mineral, tablero de corcho, aserrín, entre otros materiales pueden ser fijados mediante anclajes expansivos, clips de fijación, adhesivos, masillas, aplicación directa sobre la superficie, lengüetas que conectan capas del material, rastreles, emulsiones asfálticas, entre otros en paredes y techos de construcciones.
Los dos métodos de amortiguación térmica más utilizados en la actualidad son los sistemas de aislamiento de masa y las barreras de radiación, los primeros tales como el poliisodanurato, la espuma de polietilen o, la espuma de poliuretanoy la fibra de vidrio no satisfacen de forma eficiente, debido a que sus propiedades aislantes en el mediano y largo plazo se pierden a causa de la fatiga y el envejecimiento al estar expuestos a la radiación solar, humedad relativa, ventosidad y salinidad, según la zona climática.
Del mismo modo, los materiales tales como lana, fibra de madera, celulosa, pueden ser empleados para aislar puertas y ventanas. También, láminas hechas de materiales reflectantes como aluminio, paneles de yeso, láminas de acero, entre otros, sonfijadasen el techo de estructuras con el fin de reducir la transferencia de calor hacia el interior de la edificación; en este caso, dichos materiales cuentan con una alta reflectividad que permiten una alta resistencia al calor.
Es bien sabido en el arte que entre el 80 y el 93% de la energía térmica que reciben las cubiertas procede de la potencia infrarroja proveniente del Sol, mientras el 7 al 20% de la energía restante corresponde al intercambio calórico entre el flujo de aire extemo y la superficie de la cubierta, más la transferencia de energía entre el material aislante en contacto directo con la cubierta. Debido a lo anterior, existen múltiples diseños de sistemas de aislamientos térmicos en el mercado, la mayoría retardan el traslado calórico por conducción y convección, sin embargo, no disipan ni bloquean totalmente la energía calórica bajo condiciones de alta temperatura ambiental.
Por otra parte, las barreras de radiadón, comprende una capa exterior metálica generalmente fabricada en aluminio, el cual es un excelente reflector solar, pero un mal aislante térmico, debido a su alta conductividad que afecta el rendimiento de las capas aislantes interiores.
El hecho de que la mayoría de los sistemas aislantes se encuentren instalados en contacto directo po r d e bajo d e la superfidede las cubiertas ocasiona una inevitable y no deseada transferenda de calor hada el interior de la edificadón en la medida que aumenta la potenda solar redbida por la cubierta.
Teniendo en cuenta el informe del Grupo Intergubemamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC, por su siglas en Inglés) publicado en 2021 se proyecta un aumento de la temperatura promedio global que superará los 1.5°C con respecto a la era preindustrial durante los próximos 20 años, de manera que los sistemas actuales de aislamiento térmico serán cada vez más insuficientes, en consecuencia, existe la necesidad en desarrollar sistemas de enfriamiento pasivo en lugar de sistemas de aislamiento térmico y esto posible gracias a los principios ópticos de enfriamiento radiativo fotónico y la tecnología PCM (Phase-Change Material) traducido literalmente como “materiales de transición de fase”.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención divulga un revestimiento con propiedades termodinámicas y ópticas especificas diseñado para un enfriamiento radiativo mediante la reflexión de la radiación proveniente del Sol, una alta emisión infrarroja de onda larga, más la expulsión de calor latente de vaporización por condensación, logrando una altísima disipación de calor y posterior enfriamiento, incluso por debajo de la temperatura ambiente bajo exposición solar, en función de las variables climatológicas tales como índice UV, humedad, nubosidad y velocidad del viento, contribuyendo así en el ahorro energético de los sistemas de acondicionamiento de aire y ventilación.
La presente invención también se presenta como una soludón de geoingeniería en el caso de extender su aplicadón a gran escala, pues contribuye en la adsorción de dióxido de carbono y en la mitigadón del calentamiento global al reflejar la radiadón solar y al mismo tiempo, emitir radiadón infrarroja de onda larga escapando de la atmósfera sin ser absorbidas por los gases de efecto invernadero, dado que viajan bajo dos rangos de longitudes de onda comprendidos entre 0.3 a 3 micrómetros y 8 a 13 micrómetros respectivamente, conoddos como ventanas atmosféricas.
La presente invención comprende de dos capas: una capa interior reflectiva-emisora (1), la cual contiene una mezcla de compuestos químicos tales como: óxido de calcio disuelto bajo una concentración entre 0.1 y 80% m/v (3), óxido de silicio entre 0.1 y 50% m/v (4), óxido de aluminio entre 0.1 y 5% m/v (5) y carbonato de calcio entre 0.1 y 10% m/v u otro componente químico que presente entre sus propiedades ópticas un índice de reflectanda mayor de 0.85, un índice de emitancia mayor de 0.75, una absortanda menor de 0.1 y una transmitanda mayor de 0.5 bajo un rango de longitud de onda entre 7 y 14 micrómetros (6) disueltos en salmuera (7) bajo una concentradón comprendida entre 1 y 6 molar y una capa exterior transparente, altamente higroscópica (2), a base de alcohol polivin ílico (8) dopado con óxido de grafeno (9) bajo una concentradón de 0.1 y 10% m/v disuelto en agua hasta una concentradón de 50% m/v (10), diseñada para la expulsión de calor latente de vaporizadón y reforzar sus propiedades mecánicas, termodinámicas y ópticas. Las capas pueden ser aplicadas mediante brocha, rodillo o aspersión preferiblemente sobre una capa de un imprimante acrílico o epóxico, la cual su superficie debe estar previamente limpia y seca, su aspecto final será deliberadamente áspero a escala micrométrica con el propósito de aumentar la superficie de contacto e inducir una transferencia convectiva bajo régimen turbulento que en adición a la adsorción del vapor de agua contenido en el aire; generará un enfriamiento evaporativo efectivo, revirtiendo así el problema de la alta humedad ambiental en ventaja.
La presente invención además de ser aplicable para cubiertas y paredes de viviendas y edificaciones, cuenta con potencial de aplicación sobre la superficie de contenedores refrigerados, tuberías, ducterías, máquinas térmicas, intercambiadores de calor, calderas, equipos eléctricos, bases de ventilación para paneles solares fotovoltaicos, term oso lares y termodinámicos tanto flexibles como rígidos, así mismo como escudo contra la radiación ionizante adicionando partículas de plomo o barita.
Las ventajas de la presente invención destacan su funcionalidad todo-clima, índices de toxicidad, corrosividad e inflamabilidad mínimoso nulosentresuscomponentesquímicos, cumpliendo así con las exigencias de sustentabilidad, seguridad y salubridad, además es de rápida producción, bajo costo, fácil transporte, almacenamiento seguro, rápida aplicación y mantenimiento simple, queen comparación con los meta -materiales cuánticos requieren de una fabricación de múltiples capas a escala nanométrica que traen como consecuencia altos costos de producción y su efectividad está limitada para ambientes fríos y templados.
Los beneficios de la presente invención aparte de expulsar pasivamente grandes cantidades de calor hada el espado exterior y ser descontaminante, también podría ser catalogado como bacteridda, fungidda, viciada y antialérgico, gradas al alto PH del óxido de caldo (+12) sumado a la transpirabidad de la capa exterior. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Con el objetivo de que la presente invención puede ser entendida fácilmente y puesta en práctica se hará referencia a las figuras adjuntas y a la descripción detallada de una o más realizaciones de la invención.
Con referencia a las figuras adjuntas:
La Figura 1 es un esquema general en corte de las capas de la presente invención.
La Figura 2 es una representación en corte de cada uno de los compuestos que conforman cada capa de la presente invención de la figura 1 .