ES2292025T3 - Procedimiento para aumentar la capacidad de acumulacion de calor de ladrillos de silicato de calcio y ladrillo de silicato de calcio. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para aumentar la capacidad de acumulación de calor de ladrillos de un material de silicato de calcio, particularmente de piedras de hormigón poroso, donde se introduce en los ladrillos un material fundido acumulador de calor (PCM) pasando por una o varias transiciones de fase, caracterizado por el hecho de que el material fundido acumulador de calor es añadido en forma encapsulada durante la fabricación de los ladrillos a uno o varios de los materiales iniciales y/o a uno o varios productos intermedios y es integrado así en los ladrillos acabados después de una fabricación consecutiva.
Description
Procedimiento para aumentar la capacidad de
acumulación de calor de ladrillos de silicato de calcio y ladrillo
de silicato de calcio.
La invención se refiere a un procedimiento para
aumentar la capacidad de acumulación de calor de ladrillos de un
material de silicato de calcio, particularmente bloques de hormigón
poroso, según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención se
refiere además a un ladrillo de un material de silicato de calcio,
preferiblemente de hormigón poroso.
Los ladrillos a base de silicato de calcio son
conocidos como materiales de construcción y usados para múltiples
aplicaciones. Así son usados particularmente ladrillos de un
supuesto hormigón poroso, también llamado AAC (Autoclaved Aerated
Concrete) o antiguamente hormigón poroso gaseoso u hormigón
gaseoso, para erigir a partir de los mismos construcciones de
piedra. Bajo "ladrillos" en el sentido de esta solicitud no
sólo deben entenderse los paralelepípedos conocidos y usuales para
edificar muros, sino también claves de bóveda para cubrir aberturas
de puerta o de ventanas, elementos prefabricados para erigir
unidades mayores o casas prefabricadas, elementos en forma de placa
como placas de cubierta y elementos tridimensionales similares que
son usados para erigir pabellones, casas y edificios similares o
para la carpintería interior de la misma aplicación.
Los ladrillos a base de silicato de calcio,
particularmente de hormigón poroso, son utilizados con preferencia
en la Industria de la construcción, puesto que permiten una
construcción rápida de edificios y presentan muy buenas
características. En este sentido es sabido que particularmente el
hormigón poroso tiene excelentes características termoaislantes,
debido a las burbujitas de aire o de gas incluidas en este
material. Este sin embargo tiene también una baja resistencia a la
difusión del vapor de agua, de modo que contribuye también a un
buen clima interior de los edificios erigidos con estos ladrillos en
cuanto a la humedad.
En caso de los ladrillos de un material de
silicato de calcio bastante conocidos, su capacidad de acumulación
de calor sin embargo es digna de una mejora. Esto es la
característica de absorber y acumular el calor ambiental. Una alta
capacidad de acumular calor del material de construcción ofrece
posibilidades en cuanto al ahorro de energía para el calentamiento o
la refrigeración de edificios erigidos con este material. Así, el
material de construcción puede absorber un exceso de calor
correspondiente en fases de calor (p. ej. debido a una radiación
solar) sin que el interior del edificio haya de ser calentado y
enfriado demasiado. Este calor acumulado puede entonces ser emitido
de nuevo en una fase fría, de modo que se reduzca la necesidad
energética para el calentamiento del interior del edificio.
Por la DE 19929861, cuya divulgación sirve de
base para la formulación del preámbulo de la reivindicación 1, se
conoce un procedimiento para aumentar la capacidad de acumulación
de calor de materiales porosos de soporte. En este procedimiento se
incluye un llamado material fundido acumulador de calor en los
poros del material poroso de soporte y permanece allí
consistentemente, envolviendo posteriormente el material de soporte
provisto de material fundido acumulador de calor. El material
fundido acumulador de calor atraviesa una transición de fases en un
determinado margen de temperatura, por lo cual absorbe energía en
forma de calor. En caso de refrigeración se atraviesa la transición
de fases inversa, por lo cual el calor absorbido inicialmente es
liberado de nuevo.
En la DE 19929861 se describe también que esta
técnica puede ser aplicada sobre hormigón poroso, ladrillos y
materiales de construcción similares. En este sentido se describe
que los elementos correspondientes, por ejemplo los ladrillos de
hormigón poroso, son embebidos en un material fundido acumulador de
calor licuado, para absorber este en el ladrillo. A continuación,
el ladrillo debe ser envuelto totalmente con un ligante. Esto
ocurre evidentemente para impedir que el material fundido acumulador
de calor licuado salga del ladrillo debido a la penetración de
calor.
En el documento citado, fundamentalmente se
describe un procedimiento con el cual se puede aumentar la
capacidad de acumulación de calor del material de silicato de
calcio, por ejemplo hormigón poroso. Sin embargo en este caso
surgen también algunos problemas. Particularmente, según se
describe en el documento, es preciso envolver con un ligante a
continuación los ladrillos embebidos con el material fundido
acumulador de calor. Lo desventajoso es que esto aumenta al mismo
tiempo notablemente la resistencia a la difusión de vapor de agua
del ladrillo tratado de esta manera, si la capa de aglutinante
incluso no actúa como capa de bloqueo. Por ello sin embargo el
ladrillo tratado de esta manera pierde sus características
favorables en cuanto al efecto sobre el clima ambiental del espacio
rodeado por la construcción.
Por lo demás, el empleo de aceites de parafina
propuesto en la DE 199 29 861 como material fundido acumulador de
calor es crítico en ladrillos de hormigón poroso, puesto que los
aceites de este tipo pueden influir negativamente en las
características estáticas del hormigón poroso. En caso de hormigón
normal, la disminución de la resistencia por aceites y grasas se
encuentra de todos modos en el orden de hasta el 25%. Hasta este
punto es sumamente dudoso si un ladrillo de hormigón poroso tratado
según se había propuesto en la DE 19929861 o un ladrillo similar de
un material de silicato de calcio aún corresponde a las
características estáticas exigidas a dicho ladrillo y puede
utilizarse por consiguiente para erigir edificios.
Partiendo del estado de la técnica conocido, es
por lo tanto tarea de la invención mejorar suficientemente un
procedimiento básicamente conocido por la DE 199 29 861, de modo
que pueda emplearse en ladrillos de un material de silicato de
calcio sin que varíen esencialmente las características estáticas
así como las características en cuanto a la difusión de vapor de
agua de los ladrillos.
Para solucionar esta tarea, se indica
inicialmente un procedimiento con las características de la
reivindicación 1. Los perfeccionamientos ventajosos de este
procedimiento están citados en las reivindicaciones 2 a 7
dependientes.
Un ladrillo que resuelve la mencionada tarea
presenta las características según la invención indicadas en la
reivindicación 8. Los perfeccionamientos ventajosos del ladrillo
según la invención están indicados en las reivindicaciones 9 y 10
dependientes.
Una idea esencial de la invención es incorporar
en el ladrillo acabado un material fundido acumulador de calor no
como tal por impregnación posterior, sino integrarlo en forma
encapsulada. Según la invención este material es incorporado en el
ladrillo ya durante su fabricación, en la cual el material
encapsulado como material acumulador de calor al menos es añadido a
uno de los materiales iniciales y/o al menos a un producto
intermedio.
Bajo material fundido acumulador de calor en el
sentido de esta solicitud debe entenderse aquel material que está
sometido a una o varias transiciones de fase dentro de un margen de
temperatura razonable. Como razonable ha de considerarse un margen
de entre 0ºC y 50ºC, particularmente de entre 10ºC y 30ºC. El
material fundido acumulador de calor puede pasar en este caso no
sólo transiciones de una fase sólida a una fase líquida y viceversa,
sino también de una fase sólida a una fase gaseosa (sublimación) y
viceversa o de transiciones de una fase gaseosa a una fase líquida
y viceversa. Lo decisivo es únicamente que el material en el margen
de temperatura interesante recorre cualquier transición de fases y
a lo largo de la misma acumula energía en forma de calor.
Debido a que, según la invención, el material
fundido acumulador de calor es integrado en forma encapsulada en el
ladrillo, se garantiza que el material no pueda escapar del
ladrillo en caso de una transición de fases. Por otra parte, el
ladrillo no tiene que ser envuelto del todo con un ligante, por lo
que mantiene sus características climáticas ambientales favorables.
Además, el material fundido acumulador de calor no está en contacto
indirecto con el material del ladrillo, de modo que no supone una
influencia negativa sobre su solidez y estática.
Ventajosamente se añade el material fundido
acumulador de calor encapsulado en microcápsulas con un diámetro de
1 a 40 micrómetros, preferiblemente de 2 a 20 micrómetros,
(reivindicación 2). Con las microcápsulas de dicho tamaño puede
lograrse por un lado una penetración homogénea especialmente buena
del ladrillo provisto de esta manera. Por otra parte, las cápsulas
son demasiado pequeñas para ser destruidas en un tratamiento
posterior de la piedra por ejemplo por rectificación, perforación,
corte y similar. En comparación con las herramientas empleadas para
los procedimientos citados, las cápsulas son tan pequeñas que son
eliminadas como una unidad entera con las virutas, el polvo
abrasivo o similar.
Como material fundido acumulador de calor, la
parafina o una mezcla de parafina y/o una cera han resultado
especialmente adecuadas (reivindicación 3). Como margen óptimo para
una temperatura de la transición de fases y por lo tanto de la
acumulación de calor se ha demostrado un margen de entre 18ºC y
35ºC, preferiblemente de entre 22ºC y 28ºC, particularmente de
aproximadamente 26ºC. En este sentido, el material fundido
acumulador de calor debería tener una capacidad de acumulación de
calor en la transición de fases \DeltaH de entre 50 J/g y 200 J/g,
preferiblemente de entre 80 J/g y 150 J/g (reivindicación 4).
Para que el material fundido acumulador de calor
encapsulado supere el procedimiento de producción de material de
silicato de calcio sin deterioro, el material de las cápsulas o de
la envoltura debería ser estable en caso de temperaturas de al
menos 190ºC, preferiblemente al menos 200ºC. Las temperaturas en
este margen son alcanzadas por ejemplo en la fabricación de
hormigón poroso en el autoclave. Como un material apropiado se ha
demostrado un polímero, preferiblemente un polimetilmetacrilato
altamente reticulado, (reivindicación 6).
Para que la capacidad de acumulación de calor
del ladrillo sea suficientemente elevada, sin que el ladrillo mismo
sea perjudicado en su estabilidad y las demás características,
debido a un alto porcentaje en material acumulador de calor
encapsulado, el material fundido acumulador de calor encapsulado es
añadido en tal cantidad que supone una proporción de 5 kg/m^{3} a
25 kg/m^{3} para un ladrillo acabado.
Las ventajas previamente citadas en cuanto al
procedimiento según la invención rigen correspondientemente también
para un ladrillo caracterizado en las reivindicaciones 8 a 10.
En unos intentos prácticos podía mostrarse el
éxito del procedimiento según la invención en la fabricación de
bloques de hormigón poroso provistos de material fundido acumulador
de calor correspondientemente encapsulado. En este caso se utilizó
como material fundido acumulador de calor una mezcla de parafina
acumulada en microcápsulas con diámetros de entre 2 y 20
micrómetros, con lo cual las envolturas de las microcápsulas
consistían en un polimetilmetacrilato altamente reticulado. El
punto de fusión de la mezcla de parafina estaba en 26ºC, la mezcla
presentó una capacidad de acumulación de calor de \DeltaH de 110
J/g durante la transición de fases. En el bloque de hormigón poroso
acabado, el material fundido acumulador de calor estaba presente en
una proporción de aproximadamente
10 kg/m^{3}. En este sentido era necesario adaptar el procedimiento de producción correspondientemente para la fabricación de los ladrillos de hormigón poroso con el material fundido acumulador de calor. Particularmente debía modificarse la reacción definitiva del hormigón poroso en el autoclave en la realización del procedimiento. Así, durante el control de la presión que predetermina correspondientemente también el desarrollo de la temperatura, debía tomarse en consideración el subir y bajar mas lentamente la presión en comparación con los procedimientos de producción de ladrillos de hormigón poroso "normales", para ralentizar la subida o bajada de las temperaturas. Esto era necesario para que los materiales fundidos acumuladores de calor no estén expuestos a una presión o a variaciones de temperatura demasiado fuertes con respecto al tiempo. Las variaciones de presión demasiado rápidas podrían dar lugar a una transición de fases espontánea y por lo tanto a un estallido de las cápsulas llenadas con el material fundido acumulador de calor.
10 kg/m^{3}. En este sentido era necesario adaptar el procedimiento de producción correspondientemente para la fabricación de los ladrillos de hormigón poroso con el material fundido acumulador de calor. Particularmente debía modificarse la reacción definitiva del hormigón poroso en el autoclave en la realización del procedimiento. Así, durante el control de la presión que predetermina correspondientemente también el desarrollo de la temperatura, debía tomarse en consideración el subir y bajar mas lentamente la presión en comparación con los procedimientos de producción de ladrillos de hormigón poroso "normales", para ralentizar la subida o bajada de las temperaturas. Esto era necesario para que los materiales fundidos acumuladores de calor no estén expuestos a una presión o a variaciones de temperatura demasiado fuertes con respecto al tiempo. Las variaciones de presión demasiado rápidas podrían dar lugar a una transición de fases espontánea y por lo tanto a un estallido de las cápsulas llenadas con el material fundido acumulador de calor.
En unos ensayos se ha demostrado que, con
respecto a un hormigón poroso convencional, el hormigón poroso
tratado o fabricado conforme al procedimiento según la invención
mostró una capacidad de acumulación de calor considerablemente
mayor, sin perder sus características favorables en cuanto a la
solidez y la resistencia a la difusión del vapor del agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Esta lista de documentos relacionados por el
solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información
del lector y no forma parte del documento de patente europea. La
misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin
embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u
omisiones.
DE 1992986 [0005] [0006] [0008] [0008]
[0009]
Claims (10)
1. Procedimiento para aumentar la capacidad de
acumulación de calor de ladrillos de un material de silicato de
calcio, particularmente de piedras de hormigón poroso, donde se
introduce en los ladrillos un material fundido acumulador de calor
(PCM) pasando por una o varias transiciones de fase,
caracterizado por el hecho de que el material fundido
acumulador de calor es añadido en forma encapsulada durante la
fabricación de los ladrillos a uno o varios de los materiales
iniciales y/o a uno o varios productos intermedios y es integrado
así en los ladrillos acabados después de una fabricación
consecutiva.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el material fundido
acumulador de calor encapsulado es añadido en microcápsulas con un
diámetro de 1 \mum a 40 \mum, preferiblemente de 2 \mum a 20
\mum.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que se usa una mezcla de parafina y/o una cera como material
fundido acumulador de calor.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que se usa como material fundido acumulador de calor un material
con un punto de fusión de entre 18ºC y 35ºC, preferiblemente de
entre 22ºC y 28ºC y una capacidad de acumulación de calor AH en la
transición de fases de entre 50 J/g y 200 preferiblemente de entre
80 J/g y 150 J/g.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el material fundido acumulador de calor es encapsulado en una
envoltura de un material, el cual es estable a temperaturas de al
menos 190ºC, preferiblemente de al menos 200ºC.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el material fundido acumulador de calor es encapsulado en una
envoltura de un polímero, preferiblemente de un
polimetilmetacrilato altamente reticulado.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de
que el material fundido acumulador de calor encapsulado es añadido
en una cantidad de 5 kg/m^{3} a 25 kg/m^{3} con respecto al
volumen del ladrillo acabado.
8. Ladrillo de un material de silicato de
calcio, preferiblemente de hormigón poroso, caracterizado
por el hecho de que contiene un material fundido acumulador de
calor en forma encapsulada, preferiblemente en forma de
microcápsulas con un diámetro de entre 1 \mum y 40 \mum, con
una preferencia particular de entre 2 \mum y 20 \mum.
9. Ladrillo según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho de que el material fundido
acumulador de calor encapsulado está repartido de manera homogénea
sobre el volumen del ladrillo.
10. Ladrillo según una de las reivindicaciones 8
o 9, caracterizado por el hecho de que contiene el material
acumulador de calor encapsulado en una proporción de al menos 5
kg/m^{3}, preferiblemente de al menos 10 kg/m^{3}.
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