ES1063712U - Muro de sotano prefabricado bioclimatico para edificacion. - Google Patents

Abstract

1. Muro de sótano prefabricado bioclimático para edificación, caracterizado porque comprende: - Dos losas de hormigón exteriores de pequeño espesor armadas con una parrilla o malla de acero corrugado, - armaduras transversales o celosías de acero corrugado para separación de dichas losas exteriores, - conductos serpenteantes o no por donde circulará el aire a refrigerar situados por el interior del sándwich y alternados con las zonas destinadas a las armaduras transversales, - rejilla de toma de aire del exterior o incluso del interior del sótano del edificio, - conducto de subida aislado térmicamente para llevar el aire refrigerado desde el sótano a la planta superior del edificio o vivienda a refrigerar, - rejilla de salida del aire a la habitación deseada, - conductos de conexión entre paneles que se colocan en obra para el caso de realizarse el muro bioclimático con varios paneles de muro prefabricados, -hormigón de relleno del muro sándwich de las zonas destinadas a las armaduras transversales que constituirán propiamente los nervios del muro comportándose estructuralmente como una sección en doble-T formada por las losas exteriores y dichos nervios interiores con una disposición espacial que podrá ser vertical y/o horizontal, - y finalmente todo el conjunto anterior se sitúa bajo la superficie de la tierra en los sótanos de los edificios actuando como muro resistente para contener las tierras a la vez que utiliza dicha tierra para que el aire que circula por el interior del muro le ceda calor durante los días del verano y actúe el conjunto como acondicionador de aire para la vivienda.

Description

Muro de sótano prefabricado bioclimático para edificación.

Objeto de la invención

La presente invención tiene por objeto un sistema de muro prefabricado sándwich resistente estructuralmente y a la vez acondicionador de aire destinado a los sótanos de los edificios, que toma aire del exterior del edificio o del interior del sótano y lo hace circular por el muro hasta enfriar dicho aire cediendo calor a la tierra o al propio sótano, para finalmente hacerlo subir a la vivienda a través de un conducto aislado térmicamente por la fachada del edificio que desemboca en una rejilla en la planta o habitación a enfriar.

Opcionalmente la succión del aire se puede realizar en una zona ajardinada de la fachada norte del edificio, u otra fachada en sombra, a la que también se le puede poner alguna fuente de agua, todo ello con el objeto de que el aire en esta zona esté más fresco por evaporación que el aire exterior normal.

También opcionalmente la fuerza de succión se puede lograr a través de un extractor solar tipo Trombe colocado en la fachada sur del edificio, o en el tejado inclinado o en una chimenea en la cubierta. Alternativamente se puede colocar en la rejilla que sube del sótano con el aire fresco un pequeño extractor eléctrico de baja potencia.

El objetivo de esta invención es reducir el consumo eléctrico de los aires acondicionados en verano entre un 50% a un 100% dependiendo de la longitud del muro, de su serpentín y de la profundidad hasta la que bajemos dicho muro pues a partir de 2 metros la temperatura en la tierra viene a ser estable todo el año fijándose en torno a los 15ºC aproximadamente en la zona centro de España por ejemplo. Es también el objetivo de esta invención no incrementar el coste de la construcción del edificio ni de los muros del sótano, lo que no logran los sistemas de enfriamiento basados en tubos enterrados bajo el jardín, persiguiendo con ello potenciar el uso de este sistema de enfriamiento natural para ahorro energético del planeta y reducción de la contaminación.

La presente invención se circunscribe dentro del ámbito de la construcción de edificios y más en concreto en los sistemas de acondicionamiento de aire basados en intercambiadores de calor tierra-aire.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de enfriamiento tierra-aire son conocidos en el ámbito arquitectónico de la construcción de viviendas bioclimáticas coexistiendo diferentes tipos de instalaciones basadas en tuberías enterradas en los jardines como son las de tubos de chapa galvanizada, de plásticos, canales de ladrillo enterrados, tubos cerámicos, etc., teniendo todos ellos el inconveniente de su elevado coste de instalación por la excavación necesaria, la colocación de los tubos, las conexiones, etc., sobre todo si lo comparamos con el coste de los aires acondicionados tradicionales. No obstante la amortización es rápida de sólo 3 o 4 años si la realizamos al precio del consumo eléctrico mensual de los aires acondicionados tradicionales. Sin embargo y por el momento, el usuario prefiere realizar una inversión menor en un aparato de aire acondicionado a realizar una inversión mayor en la colocación de tuberías por el jardín cuando en muchos casos no se dispone ni de jardín suficiente. Prefiere pagar más cada mes del verano en electricidad que un desembolso inicial fuerte.

Otros tipos de enfriamiento que aprovechan la estabilidad de temperaturas de la tierra son las llamadas bombas de calor geotérmicas, que utilizan agua con anticongelante u otros líquidos para el intercambio de calor con la tierra a través de tubos enterrados a cierta profundidad. Como los sistemas tierra-aire presentan el inconveniente del mayor coste de instalación, aunque posteriormente tienen menor consumo eléctrico lo que compensaría sobradamente, pero vuelve a ocurrir lo mismo con el gasto inicial que está dispuesto a pagar un usuario.

Por otro lado, buscando en las bases de datos sobre patentes publicadas en España de OEPMPAT o CIBEPAT el autor de esta invención no ha encontrado ningún muro prefabricado con serpentín interior para conducir aire e intercambiar calor con la tierra del trasdós o el propio sótano, más fríos que la vivienda superior o que el ambiente exterior. Tampoco ha encontrado instalaciones de refrigeración tierra-aire con tuberías enterradas en el jardín.

Como más representativas del estado de la técnica en España podemos citar entre otras las patentes ES2246476 y ES2019734 que consisten en tubos clavados en la tierra por donde se hace circular un líquido que se refrigera cediendo calor a la tierra circundante.

Para cumplir el objetivo de la invención de integrar el sistema de aire acondicionado para el verano dentro de los muros de sótano estructurales de la vivienda y así no ocupar espacio extra ni realizar excavaciones extras, podríamos pensar primero en los muros prefabricados macizos, los cuales presentan el problema de no poder calcularse y utilizarse de forma tradicional como muros de sótano de viviendas, ya que entre otros problemas, pesan demasiado para las grúas al ser macizos, requieren moldes más caros en su fabricación y más mano de obra por tener más altura de hormigonado al fabricarlo tumbado y con todo su espesor, en obra no puede empotrarse en el cimiento a la manera tradicional con armaduras de acero corrugado de conexión lo que impide su uso para contención de tierras en ménsula, y si la casa sólo tiene tierras por un lateral obliga a disponer contrafuertes rigidizadores para compensar los empujes del terreno sobre el muro y que la casa no se desplace. No permite el uso de zapatas excéntricas al no disponer de unión monolítica muro-cimiento y volcarse la zapata, además de que el asentamiento contra el cimiento no es bueno pues el muro sólo tocaría en dos o tres puntos sobre el cimiento obligándonos a verter un mortero de nivelación por la junta horizontal muro-cimiento lo cual no es habitual en la construcción de viviendas y presentaría muchas dificultades de ejecución para que fuera admitido por los Organismos de Control de Técnico. Además en el caso de pilares nacientes sobre el muro la transmisión de la carga vertical y los momentos flectores al propio muro no sería sencilla al no disponer de la posibilidad de hormigonar los arranques del pilar en el muro, y en cuanto a la junta muro-cimiento no estaría muy garantizada tampoco la transmisión de esfuerzos axiales en la vertical del pilar si no se tiene mucho esmero en el vertido del mortero de relleno de la junta muro-cimiento. Por ser un panel macizo, la adaptación a la forma de la vivienda es muy complicada y en caso de error de medidas tiene un difícil arreglo en obra pues hay que cortar mucho espesor de muro.

También podría pensarse en instalar los tubos de aire dentro de los muros realizados íntegramente "in situ", en la propia obra con paneles de encofrado tradicionales, pero presentan el problema del exceso de mano de obra de instalación, de la complejidad del sistema de sujeción para que se mantengan en su sitio durante el hormigonado, que no se rompan o desencajen los tubos al tirar el hormigón desde la altura, del proceso de montaje de los encofrado que habría que colocar primero una cara, aplomarla y sujetarla al terreno, para luego poner la ferralla de esa cara, situar y fijar los tubos, colocar la ferralla de la otra cara, colocar los encofrados de la cara de cierre, meter las tirantas del encofrado de lado a lado para la presión de hormigonado, etc., y con todo ello no hay garantía de un buen hormigonado del muro pudiendo presentarse coqueras bajo los tubos o entre los tubos y los paramentos exteriores del muro, por lo que en general no es aconsejable su empleo con este tipo de muros "in situ".

Por tanto la mejor opción es sin duda incluir los conductos en los muros prefabricados de hormigón elaborados en factoría o instalación industrial controlada, y hormigonadas sus caras en posición horizontal con mesas vibrantes o vibradores externos para evitar la aparición de coqueras entre otros problemas. En definitiva nos lleva a solucionar el problema de tener integrado el sistema de aire acondicionado en el interior de los muros del sótano, mediante el empleo de muros prefabricados tipo sándwich de hormigón y acero corrugado ya que estos muros solucionan todos los problemas enumerados anteriormente, esto es, pesan poco para el transporte y la elevación, se fabrican tumbados igualmente, sólo se necesitan alrededor de 5 o 6 cm de grosor en las losas de cada cara, estas dos losas se unen con unas armaduras transversales que pueden ser también en forma de celosía, los muros tienen total capacidad de empotrarse al cimiento en obra mediante el vertido del hormigón de obra dentro del sándwich prefabricado, tienen un asiento perfecto con el cimiento gracias al hormigón "in situ" sin necesidad de morteros, el empotramiento o funcionamiento en ménsula se logra perfectamente con las armaduras de arranque del cimiento situadas por dentro del sándwich, permiten situar fácilmente las canalizaciones por su interior, fijarlas al sándwich de forma sencilla para que no se muevan durante el hormigonado de obra, permiten conectarse unos paneles a otros longitudinalmente como si fueran un solo muro monolítico de los del tipo ejecutados "in situ" íntegramente, se puede realizar el serpentín con la longitud deseada, etc., etc., etc..

Por otro lado, para solventar el problema del coste que presentan las instalaciones de tubos de aire bajo el jardín o de los tubos de líquido para las bombas geotérmicas, esta nueva invención presenta la ventaja de que no tiene ningún coste de instalación de los tubos, es decir se logra que, con el mismo coste final de construcción de los muros de sótano necesarios para una vivienda, se incorporen gratuitamente los tubos de refrigeración de aire por su interior.

La idea se basa en que los muros de sótano para viviendas de baja altura (2 o 3 plantas) están muy sobrados estructuralmente en cuanto a hormigón se refiere, por lo que podríamos reducir en torno a un 50% su empleo y sustituirlo por conductos para aire. Esta eliminación de hormigón en el muro nos ahorra un cierto dinero que necesariamente tendremos que invertirlo en el coste material y de posicionamiento de los conductos internos del serpentín para la circulación del aire realizado con tubos por ejemplo de material plástico o sintético, tubos de chapa de acero galvanizada, de fibrocemento, o de cualquier otro material equivalente que nos aporte la misma finalidad.

Los muros sándwich permiten hormigonar sólo las caras exteriores del muro dejando el interior libre para instalar los serpentines de aire en la factoría, además permiten concentrar ciertos núcleos macizos de hormigón verticales que servirán luego para conexionar los muros con la cimentación, con los forjados, servirán de unión entre paneles de muro contiguos y servirán también para albergar pilares que provengan de plantas superiores bajando su carga al cimiento.

Al utilizar muros tipo sándwich podemos aprovechar opcionalmente las caras exteriores de hormigón como paramentos de los conductos del aire, y solamente incluir paredes transversales o tabicas de chapa galvanizada, plástico o cualquier otro material equivalente para el fin deseado de compartimentar y crear un circuito dentro del muro. Este contacto directo del aire con el hormigón del paramento exterior de poco espesor mejora la eficiencia de la transmisión de calor entre el aire del conducto y la tierra.

En resumen, en ningún documento analizado de la bibliografía divulgado en España, ni de las bases de datos de patentes publicadas en España, se define en su conjunto un muro prefabricado tipo sándwich o macizo como el que aquí se describe con conductos incorporados para refrigeración por aire del edificio, y menos con las propiedades de ahorro de costes que este nuevo sistema presenta lo que sin duda posibilitará su uso extendido en la edificación y las viviendas, sobre todo unifamiliares, aportando un gran ahorro energético a la sociedad, disminuyendo el calentamiento global, y logrando una menor contaminación indirecta ya que no será necesario generar tanta energía eléctrica bien en centrales térmicas, saltos hidráulicos o centrales nucleares.

Descripción de la invención

La nueva invención consiste como ya hemos esbozado en un muro prefabricado tipo sándwich por cuyo interior se configuran unos conductos para aire en forma más o menos serpenteante o recta con la finalidad de favorecer el intercambio de calor entre el aire y las paredes externas del sándwich que a su vez intercambian calor con la tierra exterior del trasdós. Por otro lado debe permitirse que cada cierta distancia haya pilastras internas al muro que bajen verticalmente para transmitir las cargas verticales del edificio no sólo a través de las caras del sándwich sino también por estas pilastras o macizados verticales. Macizados donde se alojarán las armaduras transversales del sándwich y las de arranque de cimentación en el caso de que queramos que el muro soporte también momentos flectores en su unión con la zapata, o que presente continuidad de esfuerzos con otros muros de sótano superiores o inferiores en el caso de un edificio con varias plantas de sótano. Estructuralmente hablando y mirando desde arriba el muro así constituido tiene una sección repetitiva en dobles-T que se forman por las dos losas exteriores y los nervios verticales por donde transcurren las armaduras transversales o las celosías.

Para que las armaduras de los arranques de cimentación o de conexión con otros muros superiores queden alojadas en el interior de estos receptáculos verticales a macizar luego con el hormigón de obra, será necesario replantearlos en el cimiento con la misma modulación que la de los muros y conservar dicha modulación para los muros superiores si hay varias plantas de sótano en el edificio.

Aunque hay muchas formas de realizar los conductos todas ellas equivalentes a la finalidad deseada en esta invención, podemos destacar las realizadas con tubos redondos serpenteantes, conductos rectangulares creados por los propios paramentos internos del sándwich y transversalmente entre las paredes del sándwich disponer de paredes realizadas con tabicas de plástico, de fibrocemento, de chapa de acero ondulada o de cualquier otro material cuya finalidad sea equivalente a la creación de los conductos y de soportar la presión de hormigonado de obra. Y dentro de esta última configuración con tabicas podemos alternar sus alturas en el muro para aumentar la longitud de circulación como veremos en los dibujos.

Aunque el muro sándwich puede llevarse a obra en grandes paneles de hasta 5 o 6 metros de ancho con todo el conducto ya colocado y conexionado, tanto a la rejilla de entrada como en otro panel o en el mismo al tubo de salida donde conexionar en obra el tubo aislante vertical de subida del aire, la solución ideal consiste en utilizar muros sándwich de más o menos 1,2 metros de ancho para aprovechar el ancho de 2,4 m de los transportes y un peso óptimo para las grúas de obra actuales de unos 1000 kg en punta. Esta pieza de muro tiene unidas sus dos losas de hormigón exteriores, que tienen normalmente entre 4 y 7 cm de espesor, mediante unas armaduras transversales o también mediante unas celosías triangulares realizada con la propia ferralla en la factoría, la cual interconexiona la ferralla o parrillas de acero de una cara del muro con la de la otra cara. No es objeto de esta invención definir estos muros prefabricados tipo sándwich ya que son ampliamente conocidos, sólo se pretendedar una de tantas posibles configuraciones ideales para que dichos muros incluyan sus armados y los conductos de forma muy económica. Las múltiples configuraciones de la ferralla y de los materiales de los conductos que son posibles realizar para conectar ambas caras de muro y a la vez alojar unos económicos conductos, es enorme, pero hay que considerar todas ellas como equivalentes si su finalidad es alojar conductos de aire en el interior de los muros sándwich para intercambio bioclimático de calor con la tierra. Y si alguna de estas configuraciones presentara mejoras económicas o de otro tipo no descritas en esta invención, podrán ser objeto de nuevos registros industriales pero deberán esperar a la caducidad de esta invención para aprovecharse de las ventajas esenciales que ésta aporta al estado de la técnica.

La bajada de temperatura que la bibliografía bioclimática sobre refrigeración aire-tierra atribuye a este tipo de intercambiadores enterrados bajo el jardín oscila entre 4 y 5 grados centígrados, a la cual hay que sumar la reducción de la temperatura si tomamos el aire de la fachada norte ajardinada, en sombra y con alguna fuente de agua, lo que nos aportará otros 4 o 5 grados. Es decir, basándonos en los datos anteriores se puede lograr con el nuevo sistema, en función de la profundidad de los muros y de su serpentín así como de su longitud, entre 8 y 10 grados de diferencia de temperatura con el exterior, no descartándose mejorarla con el tiempo. Por tanto si en el exterior tenemos 35º en verano, podemos lograr en la rejilla de entrada a la vivienda una corriente de aire de 25 grados, y estar a 27 o 28 grados en el interior, que es una temperatura de confort cercana a la aceptable para verano. Hay que pensar que aunque el aire entre a 25 grados por la rejilla, debe mezclarse con el aire de la vivienda, el cual constantemente está calentándose a través de las paredes de la casa o las ventanas.

Aunque ciertamente consultando con la bibliografía aún más especializada, la potencia de enfriamiento puede llegar a ser de 2000 a 5000 kcal/hr lo que si tenemos en cuenta que el coeficiente de transmisión global de una vivienda unifamiliar de unos 300 metros cuadrados es del orden de 300 a 400 kcal/hr/ºC, para bajar 10 grados la temperatura del interior necesitamos de 3000 a 4000 kcal, lo que teóricamente indica que tendríamos potencia suficiente de enfriamiento. En lo que sí parecen coincidir todos los expertos bioclimáticos consultados, es que actualmente con los intercambiadores de conducto enterrado se reduce el consumo eléctrico en verano del aire acondicionado (de apoyo) entre un 70% y un 80%, lo que significa que al no tener coste alguno de instalación el sistema aquí propuesto, se logra de entrada ahorrar un 70 a 80% del gasto eléctrico sin desembolso económico inicial para las familias. En el futuro, no descartamos llegar al 100% del ahorro si los muros con su cimentación se construyen más profundos que el sótano, para lograr ubicar el conducto íntegramente en una zona por debajo de los 2 metros de la superficie de la tierra, ya que a partir de estos 2 metros la temperatura de la tierra como hemos dicho anteriormente es de unos 15ºC de media en la zona centro de España por ejemplo sea invierno o verano, con lo cual el enfriamiento del aire será mayor aunque habrá algo más de costes al tener que hacer la cimentación más profunda y ser los muros más altos.

Descripción de los dibujos

Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de dibujos en cuyas figuras, de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más significativos de la invención en una realización preferente y en varios modos particulares similares de realización aunque no son los únicos.

Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de un muro de sótano formado por varios paneles prefabricados sándwich y con las conducciones de aire en su interior.

Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva del interior del muro anterior donde se aprecian las cavidades o serpentines creados en el interior para que circule el aire a enfriar y que ha sido aspirado del exterior.

Figura 3.- Muestra una vista en sección esquemática de una casa donde se aprecia la toma de aire en la fachada norte en sombra de la zona ajardinada, incluso con una fuente de agua, también se representa la circulación del aire por el interior del muro de sótano y por la vivienda, y un muro tipo Trombe o extractor solar de fachada a la izquierda para la succión del aire interior de la vivienda de forma natural.

Figura 4.- Muestra una vista en sección del muro anterior, de la toma de aire de la zona fresca de la fachada norte en sombra e incluso se observa como el muro desciende más de lo habitual para profundizar más allá de los 2 metros o capas de temperatura más constantes y frías, y sobre todo con tierra por ambos lados del muro a partir de la solera del sótano hacia abajo para mejorar el enfriamiento.

Figura 5.- Muestra una vista en perspectiva de una posible jaula de ferralla del muro prefabricado ensamblada y soldada.

Figura 6.- Muestra una vista en perspectiva de las paredes de plástico transversales interiores del muro, aunque podrán ser de cualquier material equivalente para el mismo fin. También se aprecian las tapaderas superiores con el conducto de entrada y salida del aire para cada panel de muro.

Figura 7.- Muestra una vista en perspectiva de cómo introducimos por dentro de la jaula de ferralla las paredes conformadoras de los conductos de circulación del aire.

Figura 8.- Muestra una vista en perspectiva del conjunto ferralla y conductos ya montados, e incluso con la cara inferior del prefabricado ya adherida y fraguada, quedando estanca la unión entre las paredes de plástico y la losa de hormigón. Luego faltaría voltearlo y adherir la otra capa o pared de hormigón conformándose definitivamente los conductos interiores y el muro prefabricado.

Figura 9.- Muestra una vista en perspectiva de este modo de realización preferente donde se han colocado dos paneles de muro sándwich verticales sin la losa de hormigón interior ni su parrilla de acero para una mejor visualización del interior, y dónde se observa que están listos para añadir a la derecha el conducto de toma de aire del exterior, y a la izquierda el tubo de conexión entre los dos conductos interiores de los dos paneles de muro adyacentes representados.

Figura 10.- Muestra en perspectiva otra forma de realización configurada con tubos en serpentín que se colocan por el interior del sándwich, incluso en la propia obra en vertical. También se observa su conexión superior.

Figura 11.- Muestra una vista en perspectiva de otra forma de realización, de las muchas posibles y todas ellas con el mismo fin, donde se observa que hay un tubo vertical con codo y tramo horizontal que se coloca en obra, a través de unos taladros practicados en los laterales de las paredes transversales interiores, en este caso realizadas con tabicas de chapa ondulada. El cierre superior del conducto se realiza en obra con una tapadera. A la izquierda se observa el conducto de subida del aire se ha realizado rectangular con pared de lana de roca.

A la vista de las mencionadas figuras se describe a continuación un modo de realización preferente de la invención incluyendo algunos modos particulares o variantes de entre los muchos posibles que son equivalentes para el fin de conducir serpenteando el aire por el interior del muro sándwich, así como una explicación de los dibujos. Se llama la atención, que en toda descripción de una invención se debe elegir un modo de realización preferente tal y como hacemos para este nuevo sistema de muro bioclimático, pero hay muchísimos más modos de llevarlo a la práctica con métodos de paredes o serpentines equivalentes, siendo conceptualmente iguales y comprendidos en esta invención pues se apoyarían todos en sus reglas esenciales.

Realización preferente de la invención

El muro prefabricado bioclimático (1) consta de dos losas de hormigón (2) de unos 4 a 7 cm de grosor armadas con una parrilla de acero corrugado (3) y separadas ambas caras por unas armaduras transversales o unas celosías (4) de acero corrugado también, todo ello conformando el sándwich prefabricado propiamente dicho (1). Por el interior de dichas paredes y de las celosías, se sitúan unas tabicas transversales (5) de chapa, plástico, fibrocemento, etc., de lado a lado de las losas de hormigón (2), que servirán para conformar los conductos de ventilación por donde el aire (6) cir-
culará hasta ceder calor al muro (1) y éste al terreno (7), y que soportarán también la presión de hormigonado de obra.

Para mayor efectividad del sistema es conveniente unir varios paneles de muro (8) logrando una mayor longitud de circulación y por tanto un mayor tiempo para el intercambio de calor entre la tierra (7) y el aire circulante (6). Esta unión puede realizarse de múltiples maneras aunque la más simple podría consistir en unir superiormente (9) los conductos internos (11) y una vez que se ha montado el prefabricado en la obra, ayudándonos de tuberías horizontales (10) de conexión entre los machos de tubo colocadas a tal efecto en la parte superior (9) de los conductos (11).

El aire (6) es tomado del exterior de la vivienda, a ser posible en la fachada norte en sombra (12), o si no es posible deberá tomarse de una zona en sombra aledaña a la vivienda, ambas con cierta vegetación e incluso con una pequeña fuente (13) que refrescará el ambiente y hará que la temperatura en esta sombra (12) o micro clima sea por efecto de la evaporación del agua de unos 4 o 5 grados centígrados menos que la del ambiente exterior. Por la rejilla (14) se succiona el aire de este micro clima y se hace descender por el interior (11.1) del sándwich prefabricado, haciéndolo subir de nuevo por un conducto paralelo (11.2) configurado a tal efecto. Al llegar a la parte superior del tramo (11.2) el aire se conducirá hacia otro panel (8) por la tubería de conexión (10) antes mencionada cuya finalidad es enviarlo al siguiente serpentín del panel contiguo (8) de manera que se le haga descender de nuevo hasta la cimentación (15) del muro y vuelta a subir por el conducto paralelo. Esta operación se repite cuantas veces queramos hasta que finalmente el aire se sube por la fachada (11.3) hasta la planta deseada. En la sección de la figura 4 sólo se ha representado esquemáticamente una bajada (11.1) y una subida (11.2) empalmándose esta última con el conducto ascendente de fachada (11.3).

Con estas subidas y bajadas y al estar en contacto el aire con las propias losas de hormigón (2) exteriores del muro, dicho aire cederá calor al propio sótano (16) más frío que la calle y sobre todo a las tierras (7) exteriores al muro.

Alternativamente podría tomarse el aire del propio sótano (16) del edificio, ya que como todos sabemos suele estar más fresco que el aire del exterior. Si no se hace así será porque los sótanos normalmente se utilizan como garajes y el humo del automóvil al entrar o salir del garaje podría llenar de humos y mal olor a la vivienda.

El número de paneles (8) interconectados dependerá de la longitud de la fachada disponible y de la temperatura que queramos lograr. Cierto es que a partir de una cierta longitud no se logran bajadas sustanciales de temperatura y sin embargo se aumenta el rozamiento del aire necesitándose más potencia de succión desde la vivienda, o lo que es lo mismo menor caudal de aire para la misma potencia.

En cuanto a la extracción del aire, ésta puede realizarse por varios métodos, todos ellos compatibles con este sistema de refrigeración del muro. En primer lugar estaría la utilización de las paredes tipo Trombe en la fachada sur (17) o soleada de la casa, que consisten en un vidrio (18) y un muro pintado de color oscuro (19) paralelo al cristal por dentro de la vivienda a pocos centímetros de dicho cristal. Cuando los rayos solares atraviesan el cristal y calientan esta pared de gran inercia térmica el aire de la cámara se calienta por conducción y convección tratando de ascender y escapar por una rejilla superior orientada hacia el exterior de la vivienda, si por debajo dejamos que entre el aire de la habitación a este receptáculo, estaremos extrayendo y renovando el aire de la vivienda. Este tipo de pared solar se combina con diferentes rejillas o trampillas exteriores e interiores que permiten su uso también como calefactor en invierno. En el caso que nos ocupa del verano, la succión señalada logrará que entre aire por la rejilla que proviene del sótano renovándose el aire de la vivienda con aire fresco exterior de la zona ajardinada y refrigerado aún más por el subsuelo al pasar por los muros del sótano en contacto con la tierra.

Alternativamente también podemos utilizar un extractor solar colocado en el tejado inclinado, o simplemente una chimenea solar, ambos con el mismo principio de funcionamiento que el muro Trombe mediante un cristal y una pared muy próxima, etc. Este extractor se colocaría también en la cara sur del edificio al otro extremo de la fachada norte. Para el correcto funcionamiento de estos sistemas deberán tenerse todas las puertas y ventanas exteriores cerradas, para que sólo por la rejilla que provenga del sótano entre el aire.

Por último podemos utilizar un pequeño extractor eléctrico colocado en la rejilla que viene del sótano, de manera que ahora no será tan necesario cerrar tan herméticamente puertas y ventanas, pues el extractor (de bajo consumo comparado con una bomba de refrigeración tradicional) hará que el aire suba del sótano y penetre con sobrepresión en la vivienda.

Dado como dijimos que los muros de sótano para viviendas unifamiliares o de 2 o 3 alturas están infrautilizados en cuanto a hormigón se refiere, la idea es hacer dichos muros de sótanos aligerados y nervados internamente de manera que los huecos entre nervaduras los aprovechamos para crear conductos de circulación de aire y todo ello de una manera tan económica, que el cliente final no encuentre diferencia de precio entre el muro sándwich tradicional prefabricado y este muro bioclimático, así dispondrían de un sistema de aire acondicionado sin coste alguno. Esto es posible porque el ahorro del coste del hormigón que quitamos del muro lo utilizamos en el coste del material de las tabicas o paredes transversales de formación de los conductos de refrigeración interiores. Por ejemplo si se utiliza material plástico extrudido (20) para las tabicas verticales transversales (5) y la inyección para las tapaderas (9) superiores, el coste extra de fabricación es el mismo que el del hormigón que nos ahorramos de estas cavidades. Por tanto el cliente final no notará la diferencia, pero habremos dotado a la casa de un sistema de refrigeración totalmente natural que no consume nada de energía.

En la figura 5 observamos la jaula de ferralla (21) de lo que sería el panel de muro prefabricado (8). Paralelamente se han fabricado las tabicas de plástico (20) por extrusión cortándose en fábrica a medida y estando calculadas para soportar la presión de hormigonado en obra de los macizados verticales, por otro lado también se han fabricado las tapaderas (9) con conducto de salida superior y tapones temporales para evitar suciedad. En seco se introducen las tabicas (20) dentro de la jaula de ferralla (21) que quedarán fijadas por simple presión mediante unas aletas por ejemplo o un alambre de atado, estas tabicas se rematan colocándoles las tapaderas superiores (9) a presión. Una vez realizado el montaje se embebe el conjunto en el hormigón (22) de la losa exterior por ejemplo del panel de muro. Una vez fraguado al día siguiente se extrae del molde y se voltea para volver a embeber la otra cara y su parrilla en su hormigón fresco. Al día siguiente ya podemos llevar al almacenamiento el sándwich prefabricado hasta su fraguado completo y expedición a obra.

Ya en obra, en la parte a macizar (23) con el hormigón "in situ" se ha situado la unión entre paneles (8), de manera que al verter el hormigón quedarán solidarizados dos a dos los paneles contiguos (8) formándose el muro propiamente dicho (1) que veíamos en la figura 1. Además en estas nerviaciones verticales anchas (23) alojaremos las armaduras de espera o arranques de cimentación debiéndose para ello replantear las esperas en el cimiento para que emerjan sólo en las zonas donde luego se encontrarán con las cavidades (23) entre paneles (8) del muro y que se hormigonarán en obra como dijimos. De esta forma habremos logrado que el muro (1) trabaje monolíticamente con la cimentación, con el forjado superior, e incluso con otros tramos de muro superiores si el sótano contara con 2 o 3 plantas. Lógicamente si el sándwich es más ancho de 1,2 metros alguna de estas columnas verticales de hormigón podrían situarse por el centro de cada panel.

Por último y una vez hormigonados los nervios verticales, se quitarán los tapones de las tapaderas superiores (9) de los conductos (11) y se colocará una tubería flexible (10) encastrada en ellos. Así, una vez montado el forjado y al hormigonar la capa de compresión del mismo, se hormigonará también esta parte superior de los muros quedando las tuberías (10) embebidas en este hormigón de obra y materializándose finalmente el serpentín completamente. En el último extremo del serpentín una tubería vertical aislada térmicamente se encastrará en la última tapadera (9) del último panel (8) para que el aire enfriado ascienda hasta la planta deseada.

Se añaden en las figuras 10 y 11 otras posibles formas de ejecutar los serpentines, donde los de la figura 10 consisten en alojar un serpentín de tubería (24) dentro de la cavidad central de cada panel y conexionándolos entre paneles con el tubo flexible (10) antes mencionado, y los de la figura 11 consisten en dejar libre el hueco central (11) de circulación del aire y colocar en obra un codo de tubería en "L" (25) cuyo extremo inferior succiona el aire del fondo del panel y lo sube a la parte de arriba del siguiente panel y así sucesivamente. En este último caso se ha utilizado una tabica transversal de chapa ondulada (26) rígida anclada en ambas caras del sándwich formando así los conductos, y por la parte superior se completa en obra con otra chapa u otra tapadera rectangular de otro material. En esta misma figura 11 en el último panel izquierdo se observa un conducto rectangular aislante (27) fabricado con lana de roca, que asciende por la fachada del edificio y que toma el aire de la parte baja del propio panel de muro, mientras que en el panel derecho se aprecia la rejilla (28) de entrada del aire.

Aunque no se representan en los dibujos también podrían realizarse las conexiones (10) entre paneles mediante tubos similares embebidos en las zapatas, o bien tumbados apoyados sobre la zapata y clavados en el sándwich de tal manera que luego quedan embebidos en el encachado o el hormigón de la solera, o simplemente atravesando la solera del sótano de lado a lado bajo su superficie, pero en todos los casos con sus extremos emergentes o clavados en el interior de los conductos de los paneles a conexionar; y cuya pared central llega ahora hasta el cimiento y no hasta la tapadera superiores (9) para que pase el aire por arriba; además en esta parte superior como tapadera (9) ya no hay tapas de inyección de plástico sino tabicas del mismo tipo que las verticales (20). En este caso el aire entraría por debajo al panel, subiría hasta la altura deseada, pasaría al conducto paralelo y se le haría bajar para meterse de nuevo en la zapata o solera y pasar a otro panel; por tanto no haría falta la conexión superior de otras modalidades anteriores y sólo haría falta la rejilla de entrada de aire a un conducto inicial, mientras que en el panel final haría falta la tapadera superior con su conexión con el tubo aislado térmicamente de fachada para la subida del aire a la vivienda o bien podría subir paralelo al muro desde la solera.

Dentro de la tipología de muro sándwich hay que considerar por último la posibilidad de fabricar los muros mucho más anchos de 1,2 m lo que nos llevaría a utilizar grúas de mayor capacidad de carga, y donde los conductos de aire pueden disponerse verticalmente alternando con las columnas o macizados a hormigonar en obra, o pueden disponerse dichos conductos horizontalmente con el muro de mayor grosor o bien con los conductos muy planos, para dejar siempre paso al hormigón que verteremos en obra para el relleno del sándwich. En el caso de muros muy gruesos o de los conductos muy planos y aunque éstos fueran horizontales, apenas influirían sobre las cargas verticales o momentos flectores que soporta el muro pues como dijimos estos muros de sótano están muy sobrados estructuralmente de hormigón para pocas plantas de edificio. En general esta variante no es tan interesante como las de disposición vertical de conductos y macizados pero la incluimos aquí para evitar que se burle esta invención con dicha variante intentando aprovechar sus ventajas esenciales aunque penalizando en otras secundarias. También como alternativa comprendida en esta invención y en la misma línea que la anterior podrían llevarse hormigonados total o parcialmente los nervios verticales o columnas verticales estructurales colocadas alternativamente con respecto a los conductos de aire, e incluso zonas aligeradas con bloques de poliestireno expandido o material equivalente, así este muro aunque de apariencia externa maciza es en realizad también un muro sándwich pues incorpora las tres capas: 2 losas exteriores armadas con acero, entre medias conductos y aligerantes de poliestireno para mantener su ligereza alternados con columnas o nervios de hormigón y armadura transversal en su interior. Cierto es que pesarían más, pero mantendrían las ventajas esenciales penalizando en la secundaria del peso.

Añadir que para un buen funcionamiento, el trasdós de los muros deberá estar drenado, además de pintarse dicho trasdós con pintura impermeabilizante o brea, y deberán sellarse las uniones horizontales entre panel y zapata por el exterior para que no penetre agua de las tierras en el interior de los conductos o incluso en el sótano, aunque todo este buen hacer constructivo es sobradamente conocido y no es el objeto de esta invención.

Recopilando todo lo dicho y para terminar, esta invención logra una sinergia perfecta que reúne en un solo producto: el monolitismo estructural de los muros sándwich para sótanos que pueden trabajar en ménsula desde cimentación o en continuidad con otras plantas de muro, con los conductos en serpentín o rectos pero interiores para le intercambio de calor aire-tierra que no tienen sobrecoste para el comprador de la casa, con la simplicidad de fabricación e instalación del sistema, sin perder la ligereza del los paneles sándwich para su transporte y elevación con grúas convencionales de obra de 1000 kg en punta, realizado todo con una sola excavación, y con gran simplicidad de montaje pues tenemos una ausencia total de encofrados en obra ya que sólo se necesita un puntal doble-efecto para el aplomado de cada panel prefabricado, todo ello además con un excelente acabado "visto" de los paneles por ambas caras exteriores, y por último y dado que establecemos las conexiones entre conductos en la parte superior de los muros, la ausencia de coqueras alrededor de los conductos horizontales de conexión. Es precisamente en esta combinación de características técnicas originales y ahorradoras económicamente donde se sustenta la gran ventaja de esta solución constructiva, cuya finalidad última es lograr una reducción drástica del consumo eléctrico para aires acondicionados en verano con lo que supone para el sector energético y para el medio ambiente.

Ante todas las posibilidades o morfologías no señaladas aquí pero válidas para conducir el aire por el interior de los muros, hay que remarcar que la esencialidad de esta invención, su espíritu o la intencionalidad del inventor consiste en registrar la combinación: de los muros sándwich estructurales, con los conductos de aire situados en su interior para intercambio de calor con el subsuelo y refrigerar así los edificios en verano, todo ello sin coste alguno para los usuarios. En esto consiste la invención y no en una forma preferente de hacerlo, por tanto cualquier variante que combine ambos elementos deberá considerarse incluida por equivalencia en esta invención pues su finalidad será la misma.

En esta línea resulta evidente para cualquiera y no sólo para un experto, que no altera la esencialidad de esta invención las variaciones equivalentes de sus elementos que busquen el mismo fin aquí descrito en cuanto por ejemplo: los materiales de los conductos internos, el número de subidas o bajadas por panel o zigzagueo horizontal del aire por cada panel prefabricado, ni la forma de la sección de los conductos, la forma y el lugar de conectar unos paneles a otros, la forma y número de celosías del sándwich, el ancho, el alto y el espesor de cada panel prefabricado, el número de paneles conectados, la mezcla en obra de paneles con conducción o sin ella, y la disposición en general de todos los elementos componentes del sistema, así como su adaptación a los diferentes alturas de sótano que se requieran, estando todo ello descrito de manera ilustrativa y no limitativa y bastando ésta descripción a partir de ahora para su reproducción por un experto. Recordemos que cualquier variante o mejora que se haga de esta invención será dependiente de ésta según el artículo 56 de la Ley de Patentes de 1986, y no podrá explotarse sin el consentimiento de su titular o hasta la caducidad de ésta.

Claims (7)

1. Muro de sótano prefabricado bioclimático para edificación, caracterizado porque comprende:

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Dos losas de hormigón exteriores de pequeño espesor armadas con una parrilla o malla de acero corrugado,

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armaduras transversales o celosías de acero corrugado para separación de dichas losas exteriores,

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conductos serpenteantes o no por donde circulará el aire a refrigerar situados por el interior del sándwich y alternados con las zonas destinadas a las armaduras transversales,

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rejilla de toma de aire del exterior o incluso del interior del sótano del edificio,

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conducto de subida aislado térmicamente para llevar el aire refrigerado desde el sótano a la planta superior del edificio o vivienda a refrigerar,

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rejilla de salida del aire a la habitación deseada,

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conductos de conexión entre paneles que se colocan en obra para el caso de realizarse el muro bioclimático con varios paneles de muro prefabricados,

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hormigón de relleno del muro sándwich de las zonas destinadas a las armaduras transversales que constituirán propiamente los nervios del muro comportándose estructuralmente como una sección en doble-T formada por las losas exteriores y dichos nervios interiores con una disposición espacial que podrá ser vertical y/o horizontal,

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y finalmente todo el conjunto anterior se sitúa bajo la superficie de la tierra en los sótanos de los edificios actuando como muro resistente para contener las tierras a la vez que utiliza dicha tierra para que el aire que circula por el interior del muro le ceda calor durante los días del verano y actúe el conjunto como acondicionador de aire para la vivienda.

2. Muro de sótano prefabricado bioclimático para edificación, según reivindicación 1ª, caracterizado porque alternativamente comprende las conexiones entre paneles realizadas por la parte superior de cada panel, o por la parte inferior de los paneles embebiendo las conexiones en la zapata y emergiendo dentro de cada conducto, o incluso podrán atravesar bajo la superficie de la solera del sótano para conexionar paneles opuestos.

3. Muro de sótano prefabricado bioclimático para edificación, según reivindicación 1ª ó 2ª, caracterizado porque alternativamente comprende una mayor profundidad de ejecución del muro y de su cimiento que la estrictamente necesaria por resistencia estructural, de manera que el aire se refrigera mejor así, con la tierra absorbiendo calor por ambas caras del muro.

4. Muro de sótano prefabricado bioclimático para edificación, según reivindicación 1ª ó 2ª ó 3ª, caracterizado porque alternativamente comprende nervios macizos hormigonados desde fábrica y alternados con los conductos de aire, o incluso también alternados con zonas aligeradas de materiales ligeros constituyéndose igualmente en un caso u en otro un sándwich.

5. Muro de sótano prefabricado bioclimático para edificación, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque alternativamente comprende la toma de aire situada en la fachada norte ajardinada del edificio o zona en sombra, incluyendo incluso opcionalmente alguna fuente de agua para bajar aún más por evaporación la temperatura del aire a la entrada de la rejilla del muro de sótano.

6. Muro de sótano prefabricado bioclimático para edificación, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque alternativamente comprende un pequeño extractor eléctrico de aire situado en la rejilla de entrada a la vivienda del conducto proveniente del muro del sótano.

7. Muro de sótano prefabricado bioclimático para edificación, según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque alternativamente o a la vez comprende un extractor solar tipo Trombe situado en la fachada sur del edificio o vivienda o al menos situado en zona soleada, que consiste en un vidrio exterior paralelo y próximo a un muro de gran inercia térmica y de color oscuro, cuyo aire entre ambos elementos se calentará por el sol y ascenderá hasta salir al exterior por una rejilla superior, mientras que por una rejilla interior de succión se tomará el aire de la vivienda, el cual a su vez penetrará por la rejilla proveniente del muro del sótano si ventanas y puertas exteriores están bien cerradas; este extractor o chimenea solar podrá situarse en la propia pared del lado sur de la vivienda y utilizarse como calefacción en invierno, o podrá situarse en el tejado inclinado o en una chimenea.