ES2353299B2 - CERAMIC PRODUCT THAT INCLUDES AT LEAST ONE PHASE CHANGE MATERIAL. - Google Patents
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Abstract
Producto cerámico que comprende al menos un material de cambio de fase.Ceramic product comprising at least one phase change material.
La presente invención se refiere a un producto cerámico obtenible a partir de un procedimiento que comprende la incorporación de al menos un material de cambio de fase en un material cerámico soporte, donde dicha incorporación puede llevarse a cabo en la cara superior o cara vista, en al menos uno de los laterales o canto; y/o en la cara posterior del material cerámico soporte. Es asimismo objeto de esta invención el uso de dicho producto cerámico, en edificios de obra nueva, de rehabilitación o de cualquier otra ubicación o localización.The present invention relates to a product ceramic obtainable from a procedure comprising the incorporation of at least one phase change material in a ceramic support material, where said incorporation can be carried out on the upper face or face view, in at least one of the lateral or singing; and / or on the back side of the ceramic material support. It is also the object of this invention to use said ceramic product, in new buildings, rehabilitation or from any other location or location.
Description
Producto cerámico que comprende al menos un material de cambio de fase.Ceramic product comprising at least one phase change material.
La presente invención se refiere al campo de los productos y recubrimientos cerámicos (gres porcelánico, revestimientos porosos en pasta roja o pasta blanca, gres de pasta roja o pasta blanca, etc.), con aplicación de materiales de cambio de fase (o PCM, del inglés Phase Changing Materials) para mejorar las propiedades térmicas (conductividad térmica y calor especifico) de dichos productos.The present invention relates to the field of ceramic products and coatings (porcelain stoneware, porous coatings in red paste or white paste, red paste or white paste, etc.), with application of phase change materials (or PCM, of the English Phase Changing Materials ) to improve the thermal properties (thermal conductivity and specific heat) of these products.
Dentro del contexto de la Directiva Europea 2010/31/UE destaca el sector de la construcción por su importancia como instrumento que desarrolla el acuerdo del Consejo Europeo de marzo de 2007 para reducir un 20% el consumo de energía y un 20% adicional las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), incrementando el consumo final de energías renovables con carácter obligatorio un 20%, como mínimo, hasta 2020. Esta Directiva destaca el gran potencial de ahorro de energía, aún sin realizar, en los edificios, la necesidad de adoptar medidas para mejorar la eficiencia energética de los edificios teniendo en cuenta las condiciones climatológicas y las particularidades locales, así como el entorno ambiental interior y la rentabilidad en términos de coste-eficacia.Within the context of the European Directive 2010/31 / EU highlights the construction sector for its importance as an instrument that develops the agreement of the European Council of March 2007 to reduce energy consumption by 20% and 20% additional greenhouse gas (GHG) emissions, increasing the final consumption of renewable energies with character 20% mandatory, at least, until 2020. This Directive highlights the great potential of energy saving, not yet realized, in the buildings, the need to take measures to improve the energy efficiency of buildings taking into account weather conditions and local peculiarities, as well as the internal environmental environment and profitability in terms of cost-effectiveness
A pesar de que nuestras ciudades son los mayores centros de consumo de energía y de emisiones de CO_{2}, su diseño, sin embargo, no atiende a criterios de eficiencia energética. Actualmente, los desarrollos urbanos dependen por completo del cada vez mayor consumo de petróleo y de gas para uso masivo de sistemas individuales de calefacción y refrigeración. Por otra parte, se ha comprobado el lento avance de la energía solar térmica para agua caliente sanitaria o de la fotovoltaica integrada en áreas urbanas.Although our cities are the largest energy consumption and CO2 emission centers, its design, However, it does not meet energy efficiency criteria. Currently, urban developments depend entirely on each increasing consumption of oil and gas for massive use of systems individual heating and cooling. On the other hand, it has proven the slow progress of solar thermal energy for water hot sanitary or photovoltaic integrated in areas Urban
Abordar la eficiencia de los edificios de las ciudades europeas se ha convertido por tanto en un factor vital para el futuro. En este sentido, es objeto de esta invención un nuevo desarrollo cerámico que pueda aplicarse tanto en edificios de obra nueva como en la rehabilitación energética del parque de edificios existentes con el fin de alcanzar este objetivo en cualquier mercado o país del mundo. Para ello, se propone emplear materiales que presenten suficiente inercia térmica, así como perfeccionar y aplicar técnicas de enfriamiento o calentamiento pasivo controlado, en particular, aquellas que mejoren las condiciones ambientales interiores y creen microclimas en el interior de los edificios, mejorando la calidad y confort en su uso diario.Address the efficiency of building buildings European cities has therefore become a vital factor for the future. In this sense, a new object of this invention is ceramic development that can be applied to both construction buildings new as in the energy rehabilitation of the building park existing in order to achieve this goal in any market or country of the world. For this, it is proposed to use materials that have sufficient thermal inertia, as well as perfect and apply controlled passive cooling or heating techniques, in particular, those that improve environmental conditions interiors and create microclimates inside buildings, improving the quality and comfort in your daily use.
En este contexto, los Materiales con Cambio de Fase (o PCM, del inglés Phase Changing Materials) son materiales capaces de absorber, almacenar y liberar calor cuando cambian de estado. Por ello, pueden ser empleados en materiales de construcción para lograr un control climático sin dañar el medioambiente. Su funcionamiento esta ligado al punto de fusión del material de cambio de fase (PCM). De este modo, en caso de que el material de cambio de fase (PCM) presente un punto de fusión de 22ºC, cuando la temperatura ambiente se incremente por encima de 22ºC, el material de cambio de fase (PCM) empezará a fundir y absorber el calor del ambiente, sin que se modifique su temperatura. Posteriormente, al disminuir la temperatura ambiente, el calor almacenado será descargado para el calentamiento del mismo, pudiéndose repetir el ciclo continuamente. Las características de la cerámica (conductividad y densidad, así como resistencia, limpieza e higiene del producto) hacen que sea un conjunto de gran valor.In this context, Phase Change Materials (PCM or, English Phase Changing Materials) are materials that can absorb, store and release heat when they change state. Therefore, they can be used in construction materials to achieve climate control without damaging the environment. Its operation is linked to the melting point of the phase change material (PCM). Thus, if the phase change material (PCM) has a melting point of 22 ° C, when the ambient temperature rises above 22 ° C, the phase change material (PCM) will begin to melt and absorb the heat of the environment, without changing its temperature. Subsequently, when the ambient temperature decreases, the stored heat will be discharged for heating, and the cycle can be repeated continuously. The characteristics of the ceramic (conductivity and density, as well as resistance, cleanliness and hygiene of the product) make it a great value set.
La propiedad de almacenamiento de energía de los materiales de cambio de fase (PCM) se basa en su capacidad de almacenamiento del calor latente, capacidad que permite almacenar elevadas cantidades de energía en volúmenes pequeños, pudiendo absorber y liberar calor de una manera más eficiente que los materiales de construcción usados tradicionalmente. En estos casos, la utilización de los sistemas convencionales de aire acondicionado y calefacción se minimiza, permitiendo un ahorro de energía, al tiempo que se protege el medioambiente.The energy storage property of Phase change materials (PCM) is based on your ability to latent heat storage, storage capacity high amounts of energy in small volumes, being able to absorb and release heat more efficiently than traditionally used building materials. In these cases, the use of conventional air conditioning systems and heating is minimized, allowing energy savings, by time that protects the environment.
Es conocido en la técnica el uso de distintos tipos de materiales de cambio de fase (PCM) como agentes de almacenamiento de energía en materiales como cementos y hormigones, aunque hasta el momento no han sido empleados en cerámicas. En función de la aplicación, los materiales de cambio de fase (PCM) a utilizar pueden ser de distintos tipos y pertenecer a diferentes familias químicas. Entre los más habituales, cabe mencionar las sales inorgánicas hidratadas, ácidos grasos (como el ácido acético, ácido láurico, ácido palmático, o ácido cáprico), acetamida, polietilenglicol 600, estearato butilico, parafinas, etc. En general, el punto de fusión de los materiales de cambio de fase (PCM) para aplicaciones de confort climático suele estar próximo a la temperatura ambiente (18-29ºC).It is known in the art the use of different types of phase change materials (PCM) as agents of energy storage in materials such as cement and concrete, although so far they have not been used in ceramics. In Application function, phase change materials (PCM) to use can be of different types and belong to different chemical families Among the most common, it is worth mentioning the hydrated inorganic salts, fatty acids (such as acetic acid, lauric acid, palmatic acid, or capric acid), acetamide, 600 polyethylene glycol, butyl stearate, paraffins, etc. In general, the melting point of phase change materials (PCM) for climate comfort applications is usually close to the room temperature (18-29 ° C).
En la literatura de patentes es posible encontrar diversas solicitudes dirigidas al empleo de materiales de cambio de fase (PCM). Así por ejemplo, la patente ES 2231882 se dirige a una composición que comprende: (a) una pluralidad de microcápsulas, comprendiendo cada una de dichas microcápsulas una envolvente encapsulante y un material absorbente de calor dentro de dicha envolvente; y (b) un soporte a través del cual están dispersadas dichas microcápsulas, estando dicho soporte distribuido alrededor del sustrato.In the patent literature it is possible find various requests aimed at the use of materials phase change (PCM). Thus, for example, patent ES 2231882 is directs a composition comprising: (a) a plurality of microcapsules, each of said microcapsules comprising a encapsulating envelope and a heat absorbing material within said envelope; and (b) a support through which they are said microcapsules dispersed, said support being distributed around the substrate.
Asimismo, en las solicitudes US5224356 y US4581285 citadas en la patente anterior describen el empleo de materiales de cambio de fase (PCM). En la solicitud US5224356 se describen materiales microencapsulados empleados para enfriar fuentes de calor, así como microcápsulas que contienen materiales de cambio de fase (PCM). Estos materiales pueden emplearse solos o como mezcla. Por otra parte, la solicitud US4581285 describe una estructura multicapa aislante, particularmente útil para la protección contra la exposición a cambios entre altos y bajos flujos de calor, que comprende láminas de un material de cambio de fase (PCM) que permiten la absorción y almacenamiento de calor durante periodos de alto flujo de calor y la radicación de calor durante periodos de bajo flujo de calor.Also, in applications US5224356 and US4581285 cited in the previous patent describe the use of phase change materials (PCM). In application US5224356, describe microencapsulated materials used to cool sources of heat, as well as microcapsules containing materials from phase change (PCM). These materials can be used alone or as mixture. On the other hand, application US4581285 describes a multilayer insulating structure, particularly useful for protection against exposure to changes between high and low flows of heat, comprising sheets of a phase change material (PCM) that allow heat absorption and storage during periods of high heat flux and heat radiation during periods of low heat flow.
A su vez, la solicitud US2009/0333160 describe una estructura de azulejo fabricada a partir de materiales que comprenden: (a) al menos un 10% en masa de un material aglomerante; (b) al menos un 12% en masa de un material de cambio de fase (PCM) ; y (c) al menos un 30% en peso de una base de un medio granular que comprende al menos una piedra de tamaño granular.In turn, application US2009 / 0333160 describes a tile structure made from materials that they comprise: (a) at least 10% by mass of a binder material; (b) at least 12% by mass of a phase change material (PCM); and (c) at least 30% by weight of a granular medium base that It comprises at least one granular size stone.
Por último, en la solicitud ES2343300 se describe una composición de materiales de cambio de fase (PCM) y su aplicación en piedra natural con objeto de mejorar sus propiedades térmicas. Se utilizan distintos materiales de cambio de fase (PCM) en función del tipo de piedra y de la forma en la que se introduce o aplica a la piedra. El uso de los materiales de cambio de fase (PCM) en polvo, emulsiones, etc. depende de la porosidad de la piedra y de la forma en la que se apliquen los materiales de cambio de fase (PCM). Los materiales de cambio de fase (PCM) se incorporan a la piedra natural como capa sobre la superficie de la piedra, como masilla aplicada en la superficie trasera de la piedra natural y como capa de refuerzo (por ejemplo, en forma de mortero) aplicada en la superficie trasera de la piedra natural.Finally, in application ES2343300 describes a composition of phase change materials (PCM) and its application in natural stone in order to improve its properties thermal. Different phase change materials (PCM) are used depending on the type of stone and the way in which it is introduced or Apply to the stone. The use of phase change materials (PCM) powder, emulsions, etc. it depends on the porosity of the stone and the way in which phase change materials are applied (PCM). Phase change materials (PCM) are incorporated into the natural stone as a layer on the surface of the stone, as putty applied on the back surface of the natural stone and as a reinforcing layer (for example, in the form of mortar) applied in The back surface of the natural stone.
Las patentes anteriores se basan en las ventajas que presentan los materiales de cambio de fase (PCM) como medio de almacenamiento de energía, entre las que se encuentran: un incremento de la capacidad de almacenamiento de energía; una liberación de calor casi isotérmica; o una minimización del efecto de grandes fluctuaciones en la temperatura ambiente. De este modo, mediante el almacenamiento de grandes cantidades de energía se consigue evitar que se produzcan cambios significativos en la temperatura ambiente.The above patents are based on the advantages presenting phase change materials (PCM) as a means of energy storage, among which are: a increased energy storage capacity; a almost isothermal heat release; or a minimization of the effect of large fluctuations in room temperature. In this way, by storing large amounts of energy it manages to avoid significant changes in the room temperature.
Si bien en los últimos años se ha incrementado el uso de los materiales de cambio de fase (PCM) principalmente para regular la temperatura de aquellos sustratos o productos que los comprenden (entre los que se encuentran materiales como la piedra natural, ladrillos, polímeros, metales, etc.), hasta el momento nunca han sido empleados en aplicaciones en las que el producto final no vea afectada especialmente su estética, como por ejemplo en baldosas cerámicas (porosas) o porcelánicas.While in recent years it has increased the use of phase change materials (PCM) mainly for regulate the temperature of those substrates or products that comprise (among which are materials such as stone natural, bricks, polymers, metals, etc.), so far they have never been used in applications where the product final not especially affected its aesthetics, such as in ceramic (porous) or porcelain tiles.
Es por tanto objeto de esta invención el desarrollo de nuevos productos cerámicos con capacidad para almacenar energía y reducir el consumo energético en el acondicionamiento térmico de espacios, actuando como control climático pasivo. Asimismo, es objeto de esta invención un procedimiento para la aplicación de materiales de cambio de fase (PCM) en dichos productos con el fin de obtener recubrimientos cerámicos con propiedades y funcionalidades no meramente estéticas, sino eficientes también en el ámbito del confort, contribuyendo así al ahorro energético.The object of this invention is therefore the development of new ceramic products with capacity for store energy and reduce energy consumption in the thermal conditioning of spaces, acting as a control passive climate Likewise, an object of this invention is procedure for the application of phase change materials (PCM) in these products in order to obtain coatings ceramics with non-aesthetic properties and functionalities, but also efficient in the field of comfort, thus contributing to energy saving.
La principal dificultad para la utilización de los materiales de cambio de fase (PCM) en los recubrimientos cerámicos consiste en su incorporación a los mismos, al tiempo que se mantienen sus propiedades. Por este motivo, esta invención propone varios métodos para la incorporación de materiales de cambio de fase (PCM) en los recubrimientos cerámicos.The main difficulty for the use of phase change materials (PCM) in coatings ceramics consists in incorporating them, while its properties are maintained. For this reason, this invention proposes several methods for incorporating exchange materials phase (PCM) in ceramic coatings.
Existen distintos parámetros que pueden influir en la energía que puede absorberse y liberarse durante un ciclo: (a) la temperatura de fusión de los materiales de cambio de fase (PCM); (b) el intervalo de temperaturas en el cual se produce la fusión y (c) la capacidad latente por unidad de superficie. Asimismo, el método de incorporación de los materiales de cambio de fase (PCM) depende del sustrato al que se incorporen y de sus características. Es por tanto objeto del procedimiento lograr una distribución lo más homogénea posible de los materiales de cambio de fase (PCM) en el material empleado como sustrato.There are different parameters that can influence in the energy that can be absorbed and released during a cycle: (a) melting temperature of phase change materials (PCM); (b) the temperature range in which the fusion occurs and (c) latent capacity per unit area. Also, the method of incorporating phase change materials (PCM) It depends on the substrate to which they are incorporated and their characteristics. It is therefore subject to the procedure to achieve the most possible homogeneous phase change materials (PCM) in the material used as a substrate.
De este modo, es objeto de esta invención un nuevo producto cerámico fabricado a partir de la incorporación de los materiales de cambio de fase (PCM) a un sustrato o material cerámico estructural como, por ejemplo, las baldosas empleadas en el revestimiento de edificios, de una funcionalidad adicional a la simple y mera función decorativa que normalmente presentan dichos elementos cerámicos.Thus, an object of this invention is new ceramic product manufactured from the incorporation of phase change materials (PCM) to a substrate or material structural ceramic, such as the tiles used in the building siding, with additional functionality to the simple and mere decorative function normally presented by said ceramic elements
Es un primer objeto de esta invención un producto cerámico con propiedades de alta inercia térmica obtenible a partir de un procedimiento que comprende la incorporación de al menos un material de cambio de fase sobre un material cerámico soporte.It is a first object of this invention a ceramic product with high thermal inertia properties obtainable from a procedure that includes the incorporation of al minus a phase change material on a ceramic material support.
A efectos de esta patente, se entiende como material cerámico soporte un material cerámico especialmente adecuado para pavimentos y/o revestimientos. Dicho material cerámico soporte puede consistir, por ejemplo, en baldosas, azulejos, gres porcelánico, revestimientos porosos en pasta roja o pasta blanca, gres de pasta roja o pasta blanca, etc. En una realización particular de la invención, dicho material cerámico soporte puede consistir en piezas cerámicas de forma rectangular, cuadrada u otras formas, con tamaños variables que pueden ser, entre otro ejemplos, de 15x15 cm, 30x60 cm, 40x40 cm, 50x100 cm, 60x60 cm, etc.For the purposes of this patent, it is understood as ceramic material support a ceramic material especially suitable for floors and / or coatings. Said ceramic material support can consist, for example, of tiles, tiles, stoneware Porcelain, porous coatings in red paste or white paste, stoneware of red or white pasta, etc. In one embodiment particular of the invention, said ceramic support material can consist of rectangular, square or other ceramic pieces shapes, with varying sizes that can be, among other examples, 15x15 cm, 30x60 cm, 40x40 cm, 50x100 cm, 60x60 cm, etc.
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Asimismo, se entiende por material de cambio de fase (PCM) un material capaz de absorber y liberar energía térmica, a la temperatura de su cambio de fase ó estado, permitiendo mantener una temperatura regulada. Son sustancias con un elevado calor latente, adecuadas para el almacenamiento de energía. El tipo de material de cambio de fase (PCM) empleado en el procedimiento puede variar en función de la temperatura de cambio de fase necesaria para regular el confort climático, así como en función de la forma en que se aplique en el material cerámico. De manera preferida, dicho material de cambio de fase (PCM) puede consistir en un material seleccionado de un grupo que consiste en parafinas, polietilenglicol 600, sales inorgánicas hidratadas, ácidos grasos (ácido acético, ácido láurico, ácido palmático, ácido cáprico, etc.), acetamida, estearato butilico, etc. El punto de fusión de estos materiales suele estar próximo a la temperatura ambiente o temperatura de confort (generalmente, entre 18 y 29ºC).Likewise, it is understood by material of change of phase (PCM) a material capable of absorbing and releasing thermal energy, at the temperature of its phase or state change, allowing to maintain A regulated temperature. They are substances with a high heat latent, suitable for energy storage. The kind of phase change material (PCM) used in the procedure can vary depending on the phase change temperature needed to regulate climate comfort, as well as depending on the way in which apply on ceramic material. Preferably, said phase change material (PCM) may consist of a material selected from a group consisting of paraffins, polyethylene glycol 600, hydrated inorganic salts, fatty acids (acetic acid, lauric acid, palmate acid, capric acid, etc.), acetamide, butyl stearate, etc. The melting point of these materials is usually close to room temperature or temperature of comfort (generally, between 18 and 29ºC).
Adicionalmente, dicho material de cambio de fase (PCM) puede consistir en un material de cambio de fase (PCM) disponible comercialmente. De manera preferente, es empleado en forma de microcápsulas, preferentemente esféricas, y con un tamaño de partícula preferentemente comprendido entre 10 y 30 micrones. Estas microcápsulas comprenden un núcleo de material de cambio de fase (PCM) y una capa envoltorio que comprende a su vez al menos un material inerte, preferentemente un polímero estable.Additionally, said phase change material (PCM) may consist of a phase change material (PCM) commercially available Preferably, it is used in shape of microcapsules, preferably spherical, and with a size of particle preferably between 10 and 30 microns. These microcapsules comprise a core of exchange material of phase (PCM) and a wrapping layer which in turn comprises at least one inert material, preferably a stable polymer.
En cuanto a los procedimientos de incorporación del material de cambio de fase (preferentemente microencapsulado) en el material cerámico soporte, dicha incorporación puede llevarse a cabo a partir de un método seleccionado preferentemente entre:Regarding the incorporation procedures of the phase change material (preferably microencapsulated) in the ceramic support material, said incorporation can be carried carried out from a method preferably selected from:
- (a)(to)
- Aplicación pulverizada de la mezcla de ligantes-selladores líquidos y PCM, ya sea mediante el uso de sistemas de aplicación aerográfica (cabinas de pistolas de aerografía) ó sistemas de aplicación pulverizada de esmaltes por cabinas de discos giratorios (cabinas de discos).Powdered application of the mixture of Liquid sealers and PCM binders, either by the use of air application systems (gun cabins airbrushing) or spray application systems of enamels by rotating disc booths (disk booths).
- (b)(b)
- Aplicación en cortinas continuas de mezcla de ligantes-selladores líquidos y PCM, ya sea con el empleo de sistema de campañas de esmaltación ó dispositivos de esmaltación lineales tipo Filera.Application in continuous curtains of mixture of binder-liquid sealers and PCM, since either with the use of enamelling campaign system or Filera linear enamelling devices.
- (c)(C)
- Aplicación vía serigráfica de la mezcla de ligantes-selladores líquidos y PCM, ya sea mediante el empleo de sistemas de decoración de cabezal serigráfico con pantallas planas (cabezales planos) o mediante sistemas de decoración por huecograbado (rotocolor).Screen printing application of the mixture of binder-liquid sealers and PCM, since either through the use of head decoration systems screen printing with flat screens (flat heads) or by decoration systems for rotogravure (rotocolor).
- (d)(d)
- Aplicación vía seca de los PCM, mediante el empleo de sistemas de aplicación adecuados, ya sean de tipo granillero que generan cortinas del material sólido ó de tipo serigráfico vía seca, que a través de una pantalla ó malla permiten el paso regulado del sólido a dosificar u otros sistemas de aplicación vía seca y posterior aplicación de ligantes-selladores sobre los mismos.Dry application of PCMs, through the use of appropriate application systems, whether granillero type that generate curtains of solid or type material dry screen printing, which through a screen or mesh allow the regulated passage of the solid to be dosed or other systems of dry application and subsequent application of binders-sealers on them.
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Para los procedimientos de aplicación de las mezclas de ligantes y/o PCM en los soportes cerámicos no es necesario llevar a cabo ninguna modificación especial respecto a los procesos y procedimientos habituales en la fabricación de productos cerámicos.For the procedures of application of the mixtures of binders and / or PCM in ceramic supports is not it is necessary to carry out any special modification regarding usual processes and procedures in the manufacture of products ceramic
El procedimiento descrito varia según la ubicación en el material cerámico en la que se lleve a cabo la incorporación del material de cambio de fase.The described procedure varies according to the location in the ceramic material in which the incorporation of phase change material.
Asimismo, el nuevo producto cerámico resultante, es el resultado de la incorporación de los PCM en el material cerámico soporte en las cuatro posibles ubicaciones siguientes:Also, the resulting new ceramic product, it is the result of the incorporation of the PCM in the material Ceramic support in the following four possible locations:
- 1.one.
- En la parte superior ó cara vista visible del material cerámico soporte, sea liso o presente irregularidades o relieves.In the upper part or face visible view of the ceramic support material, be smooth or present irregularities or reliefs.
- 2.2.
- En los laterales o bordes exteriores (canto) del material cerámico soporte.In the sides or outer edges (edge) of the ceramic material support.
- 3.3.
- En la parte inferior ó costilla del material cerámico soporte.In the lower part or rib of the ceramic support material.
- 4.Four.
- En la parte interior del material cerámico soporte, en ubicación tipo sándwich, donde se situarla preferentemente en las oquedades ó bajos relieves de la pieza de material cerámico soporte, adhiriéndose posteriormente otra pieza encima de la primera, quedando dentro de la pieza resultante los PCM.In the inner part of the ceramic support material, in type location sandwich, where it is preferably placed in the cavities or low reliefs of the piece of ceramic support material, adhering later another piece on top of the first one, being within the resulting piece the PCM.
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De este modo, las propiedades finales del producto cerámico obtenido pueden variar según se lleve a cabo dicha incorporación del material de cambio de fase (PCM) en la cara superior, en el lateral, en la cara posterior del material cerámico soporte o en una ubicación tipo sándwich donde los PCM queden localizados en el interior. Además, esta incorporación puede llevarse a cabo sobre la superficie completa del material cerámico soporte, o puede aplicarse de manera discontinua en las ubicaciones antes descritas.Thus, the final properties of the Ceramic product obtained may vary as such is carried out incorporation of phase change material (PCM) in the face upper, on the side, on the back of the ceramic material support or in a sandwich location where PCMs stay located inside. In addition, this incorporation can be carried out on the entire surface of the ceramic material support, or can be applied discontinuously at locations described above
De este modo, en una realización particular de la invención en la que la incorporación del material de cambio de fase (PCM) se lleve a cabo en la cara posterior o costilla del material cerámico soporte, dicha incorporación puede llevarse a cabo, preferentemente, aprovechando los rehundidos u oquedades del reverso del material cerámico soporte (según el diseño de la costilla o zona inferior del material), de modo que el material de cambio de fase (PCM) puede quedar situado debajo del plano de apoyo del material cerámico soporte o enrasado con éste. La aplicación de los PCM puede llevarse a cabo, preferentemente, previa mezcla de los mismos con un ligante-sellador en una concentración adecuada y con una aplicación aerográfica del líquido resultante (método aplicación "a"), sobre la pieza de soporte cerámico, aunque también se podrían emplear los métodos de aplicación b), c), ó d).Thus, in a particular embodiment of the invention in which the incorporation of the exchange material of phase (PCM) is carried out on the back side or rib of the ceramic support material, said incorporation can be carried preferably, taking advantage of the recesses or cavities of the back of the ceramic support material (according to the design of the rib or lower area of the material), so that the material of phase change (PCM) can be located below the support plane of the ceramic support or flush with it. The application of The PCM can be carried out, preferably, after mixing the themselves with a binder-sealant in a concentration adequate and with an air application of the resulting liquid (application method "a"), on the ceramic support piece, although the application methods b), c) could also be used, or d).
Asimismo, en una segunda realización particular de la invención, el material de cambio de fase (PCM) puede ser incorporado en al menos uno de los laterales o borde exterior del material cerámico soporte, preferentemente en los cuatro bordes exteriores. De manera preferida, dicha incorporación puede llevarse a cabo en al menos un entrante situado en dicho lateral (o laterales) del material cerámico soporte. De manera aún más preferida, dicho entrante puede variar, preferentemente, entre 10 mm y 30 mm de profundidad, en cuyo interior se situarían los PCM, usando como método de aplicación de los PCM el método d), siendo posteriormente sellado el entrante, empleando como ligantes-selladores un adhesivo en dispersión acuosa de copolímeros vinílicos modificados, preferentemente, aunque no exclusivamente, pudiéndose usar ligantes tipo resinas epoxi entre otros.Also, in a second particular embodiment of the invention, the phase change material (PCM) can be incorporated into at least one of the sides or outer edge of the ceramic support material, preferably on all four edges outside Preferably, said incorporation can be carried carried out in at least one recess located on said side (or lateral) of the ceramic support material. Even more preferred, said recess may preferably vary between 10 mm and 30 mm deep, inside which the PCM would be located, using as method of application of the PCM the method d), being subsequently sealed the entree, using as binders-sealers an adhesive in aqueous dispersion of modified vinyl copolymers, preferably, but not exclusively, being able to use epoxy resin binders between others.
En una tercera realización particular de la invención, el material de cambio de fase (PCM) puede ser incorporado en huecos, oquedades o bajos relieves situados en la cara superior del material cerámico soporte, preferentemente alineados en filas y columnas si el diseño de los mismos es una figura regular. Estos bajos relieves son preferentemente de forma cuadrada o rectangular u otras figuras geométricamente regulares, con un tamaño que puede variar preferentemente entre 12 mm y 220 mm de lado, si es una forma cuadrada.In a third particular embodiment of the invention, the phase change material (PCM) can be incorporated in holes, hollows or low reliefs located on the upper face of the ceramic support material, preferably aligned in rows and columns if their design is a regular figure. These Low reliefs are preferably square or rectangular in shape or other geometrically regular figures, with a size that can preferably vary between 12 mm and 220 mm side, if it is a shape square.
A su vez, en una realización adicional de la invención puede situarse a modo de sándwich un segundo cuerpo de material cerámico cubriendo el producto cerámico sobre el que haya sido previamente depositado el material de cambio de fase (PCM), preferentemente, en huecos, oquedades o bajos relieves. De manera preferida, este segundo cuerpo de material cerámico puede presentar un grosor inferior al del material cerámico soporte, quedando adherido sobre el mismo de modo que el material de cambio de fase (PCM) queda situado en una capa intermedia entre el segundo cuerpo de material cerámico y el material cerámico soporte.In turn, in a further embodiment of the invention a second body of sandwich can be placed as a sandwich ceramic material covering the ceramic product on which there is the phase change material (PCM) has been previously deposited, preferably, in holes, cavities or low reliefs. By way of preferred, this second body of ceramic material may have a thickness less than the ceramic support material, remaining adhered thereon so that the phase change material (PCM) is located in an intermediate layer between the second body of ceramic material and ceramic support material.
En una cuarta realización particular de la invención, el material de cambio de fase (PCM) puede situarse sobre la cara vista o superior del material cerámico soporte, ya sea una superficie lisa o presente bajos relieves, utilizando uno de los métodos de aplicación indicados a), b), c), ó d).In a fourth particular embodiment of the invention, the phase change material (PCM) can be placed on the face or top of the ceramic support material, either a smooth surface or present low reliefs, using one of the application methods indicated a), b), c), or d).
De manera particular, adicionalmente al material de cambio de fase (PCM) es posible incorporar al menos un producto ligante adecuado al tipo de material cerámico soporte empleado, así como a la ubicación en la que el material de cambio de fase (PCM) sea incorporado. Mediante el empleo de dicho producto ligante será posible adherir el material de cambio de fase sobre la superficie del material cerámico soporte.In particular, in addition to the material phase change (PCM) it is possible to incorporate at least one product binder suitable for the type of ceramic material used as well as to the location where the phase change material (PCM) be incorporated By using said binding product it will be possible to adhere the phase change material on the surface of the ceramic support material.
Este producto ligante puede ser seleccionado de un grupo que consiste preferentemente en ligantes acrílicos con endurecedor, ligantes acrílicos sin endurecedor y base acuosa, ligantes acrílicos sin endurecedor y base solvente orgánica y/o ligantes resinas epoxy con endurecedor:This binding product can be selected from a group consisting preferably of acrylic binders with hardener, acrylic binders without hardener and aqueous base, Acrylic binders without hardener and organic solvent base and / or Binding epoxy resins with hardener:
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Comprenden una dispersión de resinas acrílicas, resinas estirénicas modificadas o resinas vinílicas, en dispersión acuosa con capacidad adherente sobre distintos soportes que requieren la adición de al menos un endurecedor, formador de film. De manera preferente, dichos ligantes acrílicos con endurecedor se caracterizan por que comprenden una mezcla de agua desmineralizada (preferentemente entre un 0% y un 55% en peso), una mezcla de resinas (acrílicas-estirénicas-vinílicas) (preferentemente entre 44% y 98% en peso) y un agente endurecedor (formador de film) para resinas acrílicas (preferentemente entre un 1% y un 8% en peso).They comprise a dispersion of acrylic resins, modified styrenic resins or vinyl resins, dispersed water with adherent capacity on different supports that require the addition of at least one hardener, film former. Preferably, said acrylic hardener binders are characterized by comprising a mixture of demineralized water (preferably between 0% and 55% by weight), a mixture of resins (acrylic-styrenic-vinyl) (preferably between 44% and 98% by weight) and a hardening agent (film former) for acrylic resins (preferably between a 1% and 8% by weight).
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Comprenden una dispersión de combinaciones y derivados del ácido acrílico, éteres alifáticos, resinas estirénicas, en base acuosa. Dicha dispersión es formadora de una película ó film duro y sin tacto (tack), sin el empleo de endurecedores.They comprise a dispersion of combinations and Acrylic acid derivatives, aliphatic ethers, resins styrenic, water based. Said dispersion forms a film or film hard and without touch (tack), without the use of hardeners.
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Comprenden una dispersión de combinaciones y derivados del ácido acrílico y solventes orgánicos, en base solvente (inmiscible en agua). Dicha dispersión es formadora de una película ó film duro y sin tacto (tack), sin el empleo de endurecedores;They comprise a dispersion of combinations and Acrylic acid derivatives and organic solvents, solvent based (immiscible in water). This dispersion is a film maker or hard and touchless film (tack), without the use of hardeners;
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Comprenden una dispersión de resinas epoxy en agua con capacidad adherente sobre distintos soportes que requieren la adición de un endurecedor de resina, formador de film. De manera preferente, dichos ligantes resinas epoxi con endurecedor se caracterizan por que comprenden una mezcla de agua desmineralizada (preferentemente entre 25% y 55% en peso), una mezcla de resinas epoxi (preferentemente entre 34% y 60% en peso) y un agente endurecedor de resina epoxi, formador de film (preferentemente entre 11% y 29% en pe so). El agua es empleada como disolvente del agente endurecedor. Posteriormente se añade la resina epoxi y a la mezcla resultante se le añaden los materiales de cambio de fase (PCM).They comprise a dispersion of epoxy resins in water with adherent capacity on different supports that require the addition of a resin hardener, film former. By way of preferably, said hardener epoxy resin binders will be characterized by comprising a mixture of demineralized water (preferably between 25% and 55% by weight), a mixture of resins epoxy (preferably between 34% and 60% by weight) and an agent epoxy resin hardener, film former (preferably between 11% and 29% in weight). Water is used as solvent of the agent hardener Subsequently the epoxy resin and the mixture are added resulting phase change materials (PCM) are added.
En este caso, de manera previa a la incorporación en el material cerámico soporte del material de cambio de fase (PCM), puede llevarse a cabo su dispersión o mezcla con el producto ligante, preferentemente con agitación. Posteriormente, dicha mezcla puede ser aplicada, preferentemente, por pulverización vía aerográfica ó por sistemas decorativos de discos giratorios, o alternativamente por sistemas de esmaltado de cortina (campana ó filera).In this case, prior to the incorporation in the ceramic material support of the exchange material phase (PCM), can be carried out its dispersion or mixing with the binding product, preferably with stirring. Later, said mixture can be applied preferably by spraying by air or by decorative systems of rotating discs, or alternatively by curtain enamelling systems (bell or filera).
En una realización adicional de la invención, es posible emplear asimismo al menos un agente dopante, preferentemente, un metal ó composites (diversas formas de carbono, como el grafito), con objeto de mejorar la conductividad térmica de los materiales de cambio de fase (PCM).In a further embodiment of the invention, it is It is also possible to use at least one doping agent, preferably, a metal or composites (various forms of carbon, such as graphite), in order to improve the thermal conductivity of phase change materials (PCM).
Entre las principales ventajas del nuevo producto cerámico resultante objeto de la invención se encuentran las siguientes:Among the main advantages of the new resulting ceramic product object of the invention are found the following:
\bullet Como consecuencia del almacenamiento de calor latente en el producto cerámico se consigue un ahorro real de energía (económico para el usuario y sostenible para el medioambiente), al reducir la necesidad del empleo de calefacción y aire acondicionado y, por tanto, las emisiones a la atmósfera de CO_{2} y NO_{X}.As a consequence of storage latent heat in the ceramic product achieves real savings of energy (economic for the user and sustainable for the environment), by reducing the need for heating and air conditioning and therefore emissions to the atmosphere of CO_ {2} and NO_ {X}.
\bullet Logra mantener el confort de la habitación pavimentada y/o recubierta al reducir las fluctuaciones térmicas de la superficie cerámica entre el día y la noche o entre temperaturas extremas, como consecuencia de la inercia térmica de los productos cerámicos.It manages to maintain the comfort of the paved and / or covered room by reducing fluctuations thermal of the ceramic surface between day and night or between extreme temperatures, as a consequence of the thermal inertia of ceramic products.
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El producto cerámico objeto de la invención es en definitiva un producto de alto valor añadido, capaz de mejorar ostensiblemente el confort y la salud interior de los edificios nuevos o a rehabilitar. En el interior de los edificios actúa preferentemente como un sistema pasivo de energía y es causante del bienestar y mejora de los interiores.The ceramic product object of the invention is In short, a product with high added value, capable of improving ostensibly comfort and interior health of buildings new or to rehabilitate. Inside the buildings acts preferably as a passive energy system and is the cause of welfare and improvement of the interiors.
De este modo, es objeto adicional de esta invención el uso de dichos productos cerámicos en edificación, tanto en obra nueva como en rehabilitación, al permitir alcanzar una elevada eficacia y autosuficiencia energética. Además de su uso residencial, en oficinas o en aplicaciones públicas, es posible emplearlo en nuevas aplicaciones y ubicaciones como control climático pasivo.In this way, it is an additional object of this invention the use of said ceramic products in building, both in new work as in rehabilitation, by allowing to achieve a high efficiency and energy self-sufficiency. In addition to its use residential, in offices or in public applications, it is possible use it in new applications and locations as a control passive climate
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\bullet La figura 1 representa una vista de la costilla o parte posterior (no visible una vez colocada), de un producto cerámico (3) que comprende sobre su superficie un material de cambio de fase (1);Figure 1 represents a view of the rib or back (not visible once placed), of a ceramic product (3) comprising on its surface a material phase change (1);
\bullet La figura 2 muestra un corte del producto cerámico (3) de la figura 1, así como un detalle de dicho corte.Figure 2 shows a section of the ceramic product (3) of figure 1, as well as a detail of said cut.
\bullet La figura 1 y la figura 2, se corresponderían con el producto cerámico resultante de la ubicación de los PCM en la parte inferior ó costilla del material cerámico soporte, ubicación 3.Figure 1 and Figure 2, are would correspond to the ceramic product resulting from the location of the PCM at the bottom or rib of the ceramic material support, location 3.
\bullet La figura 3 representa una vista de un segundo producto cerámico (3) que comprende en su interior un material de cambio de fase (1) en los laterales o bordes exteriores de dicho producto cerámico (3) (entre 10 mm y 30 mm de profundidad);Figure 3 represents a view of a second ceramic product (3) comprising in its interior a phase change material (1) on the sides or outer edges of said ceramic product (3) (between 10 mm and 30 mm of depth);
\bullet La figura 4 muestra un corte del producto cerámico (3) de la figura 3, así como un detalle de dicho corte.Figure 4 shows a section of the ceramic product (3) of figure 3, as well as a detail of said cut.
\bullet La figura 3 y la figura 4, se corresponderían con el producto cerámico resultante de la ubicación de los PCM en los laterales o bordes exteriores (canto) del material cerámico soporte, ubicación 2.Figure 3 and Figure 4, are would correspond to the ceramic product resulting from the location of the PCM on the sides or outer edges (edge) of the material ceramic support, location 2.
\bullet La figura 5 representa una vista de un tercer producto cerámico (3) que comprende sobre su superficie un material de cambio de fase (1);Figure 5 represents a view of a third ceramic product (3) comprising on its surface a phase change material (1);
\bullet La figura 6 muestra un corte del producto cerámico (3) de la figura 5, así como un detalle de dicho corte.Figure 6 shows a section of the ceramic product (3) of figure 5, as well as a detail of said cut.
\bullet La figura 5 y la figura 6, se corresponderían con el producto cerámico resultante de la ubicación de los PCM en el interior, tipo sándwich del material cerámico soporte, ubicación 4.Figure 5 and Figure 6, are would correspond to the ceramic product resulting from the location of the PCM inside, sandwich type of ceramic material support, location 4.
\bullet La figura 7 representa una vista de un cuarto producto cerámico (3) que comprende sobre su superficie un material de cambio de fase (1);Figure 7 represents a view of a fourth ceramic product (3) comprising on its surface a phase change material (1);
\bullet La figura 8 muestra un corte del producto cerámico (3) de la figura 7, así como un detalle de dicho corte.Figure 8 shows a section of the ceramic product (3) of figure 7, as well as a detail of said cut.
\bullet La figura 7 y la figura 8, se corresponderían con el producto cerámico resultante de la ubicación de los PCM en el interior, tipo sándwich del material cerámico soporte, ubicación 4.Figure 7 and Figure 8, are would correspond to the ceramic product resulting from the location of the PCM inside, sandwich type of ceramic material support, location 4.
\bullet La figura 9 representa una vista de un cara vista o superficie exterior visible de un producto cerámico (3) que comprende sobre su superficie un material de cambio de fase (1), donde dicho producto cerámico (3) puede consistir en una pieza cerámica de forma rectangular, cuadrada u otras formas, con un tamaño variable entre 15x15 cm., 30x60 cm., 40x40 cm., 50x100 cm., 60x60 cm., u otros;Figure 9 represents a view of a visible face or visible outer surface of a ceramic product (3) comprising on its surface a phase change material (1), where said ceramic product (3) can consist of one piece ceramic rectangular, square or other shapes, with a variable size between 15x15 cm., 30x60 cm., 40x40 cm., 50x100 cm., 60x60 cm., Or others;
\bullet La figura 10 muestra un corte del producto cerámico (3) de la figura 9, así como un detalle de dicho corte.Figure 10 shows a section of the ceramic product (3) of figure 9, as well as a detail of said cut.
\bullet La figura 9 y la figura 10, se corresponderían con el producto cerámico resultante de la ubicación de los PCM en la parte superior o cara vista del material cerámico soporte, ubicación 1.Figure 9 and Figure 10, are would correspond to the ceramic product resulting from the location of the PCM on the top or face view of the ceramic material support, location 1.
Las figuras que acompañan a esta descripción representan a modo de ejemplo distintas realizaciones del producto cerámico objeto de la invención, en función del método de aplicación y ubicación de los materiales de cambio de fase (PCM) en el material cerámico soporte. De este modo, la figura 1 muestra un producto cerámico (3), en concreto, un azulejo que comprende un material de cambio de fase (1) incorporado sobre la parte inferior ó costilla de dicho azulejo. En este caso, el material de cambio de fase, preferentemente microencapsulado (1) fue previamente mezclado con un coadyuvante ó medio ligante líquido, que permitirá su aplicación posterior vía aerográfica para mejorar su adherencia. El medio ligante a utilizar seria preferentemente aunque no exclusivamente un ligante acrílico con endurecedor, y la mezcla resultante comprenderla en porcentaje:The figures that accompany this description they represent by way of example different embodiments of the product ceramic object of the invention, depending on the method of application and location of phase change materials (PCM) in the material ceramic stand. Thus, figure 1 shows a product ceramic (3), specifically, a tile comprising a material of phase change (1) incorporated on the lower part or rib of said tile. In this case, the phase change material, preferably microencapsulated (1) was previously mixed with a adjuvant or liquid binding medium, which will allow its application posterior airway to improve adhesion. The middle Binder to be used would be preferably but not exclusively a acrylic binder with hardener, and the resulting mixture understand it in percentage:
- a)to)
- Dispersión de resinas acrílicas con endurecedor, de un 95% a un 50%, preferentemente de un 85% a un 70% de peso en sólido. Dichas resinas acrílicas estarían a su vez formadas por una dispersión de agua, resinas acrílicas, estirénicas, vinílicas y un agente endurecedor en los porcentajes indicados con anterioridad (página 11);Dispersion of acrylic resins with hardener, 95% to 50%, preferably 85% to 70% solid weight. Said acrylic resins would be in turn formed by a dispersion of water, acrylic, styrenic resins, vinyl and a hardening agent in the percentages indicated with previous (page 11);
- b)b)
- PCM microencapsulados, de un 5% a un 50%, preferentemente de un 15% a un 30% de peso en sólido.PCM microencapsulated, from 5% to 50%, preferably from 15% to a 30% solid weight.
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Asimismo, la incorporación del material de cambio de fase (1) se lleva a cabo sin cubrir completamente la superficie del azulejo. Según se muestra en la figura 2, correspondiente a un corte y un detalle del producto cerámico (3) de la figura 1, la incorporación del material de cambio de fase (1) se lleva a cabo aprovechando las oquedades o bajos relieves (2) de las costillas o reverso del azulejo (5), de modo que la deposición del material de cambio de fase (1) queda situada por debajo del plano de apoyo (4) o enrasado con éste (el material depositado podría sobrepasar el plano de apoyo, sin que esto afectase a las nuevas propiedades obtenidas, ya que solo implicarla mayor consumo de PCM del necesario para la funcionalidad especificada).Also, the incorporation of the material of phase change (1) is carried out without completely covering the tile surface. As shown in Figure 2, corresponding to a cut and a detail of the ceramic product (3) of Figure 1, the incorporation of the phase change material (1) is carried out taking advantage of the cavities or low reliefs (2) of the ribs or reverse side of the tile (5), so that the deposition of the phase change material (1) is located below the plane of support (4) or flush with it (the deposited material could exceed the support plane, without affecting the new ones properties obtained, since it only implies a higher consumption of PCM than necessary for the specified functionality).
La figura 3 muestra un producto cerámico (3) que comprende unos entrantes ó rebajes (6) situados en los lados ó cantos del azulejo (5). En este caso, la incorporación del material de cambio de fase (1) se lleva a cabo en dichos entrantes (6). La figura 4 representa un corte y un detalle de la figura 3.Figure 3 shows a ceramic product (3) that It includes recesses or recesses (6) located on the sides or tile edges (5). In this case, the incorporation of the material Phase change (1) is carried out in said recesses (6). The Figure 4 represents a section and a detail of Figure 3.
Una vez el material situado en dichos entrantes se procedería a sellar ó cerrar dichos entrantes para evitar la perdida de los PCM. El sellado de los entrantes se realiza preferentemente aunque no exclusivamente con adhesivos-selladores de dispersión acuosa de copolímeros vinílicos modificados, pudiéndose emplear también resinas tipo epoxi alternativamente, entre otros selladores.Once the material located in said entrances these entrances would be sealed or closed to avoid loss of PCM. The sealing of the entrees is done preferably but not exclusively with aqueous dispersion adhesives-sealants from modified vinyl copolymers, and can also be used alternatively epoxy resins, among other sealants.
La figura 5 muestra un producto cerámico (3) que comprende un conjunto de huecos o bajos relieves (7) de pequeño tamaño, situados de manera alineada a lo largo de la superficie del producto cerámico (3). Como se muestra en la figura 6, estos huecos, cajeados o bajos relieves (7) quedan cubiertos por un segundo cuerpo de azulejo (8) adherido al azulejo (5) posteriormente y preferentemente de un espesor inferior al del azulejo (5).Figure 5 shows a ceramic product (3) that comprises a set of holes or low reliefs (7) of small size, positioned aligned along the surface of the ceramic product (3). As shown in Figure 6, these gaps, embedded or low reliefs (7) are covered by a second body tile (8) adhered to the tile (5) later and preferably of a thickness less than that of the tile (5).
La figura 7 muestra un producto cerámico similar al correspondiente a la figura 5, pero donde el número de huecos, cajeados o bajos relieves (7) se ha disminuido y, por tanto, el tamaño de los huecos y sus dimensiones han aumentado proporcionalmente, la incorporación del material de cambio de fase (1) en ambos casos es análoga y quedarían insertado en una ubicación tipo sándwich. De manera preferente, el número de huecos, cajeados o bajos relieves (7) es mayor de 4. La figura 8 muestra un corte y detalle del producto cerámico representado en dicha figura 7, con la inclusión de los PCM en una estructura tipo sándwich.Figure 7 shows a similar ceramic product to the one corresponding to figure 5, but where the number of holes, recessed or low reliefs (7) has been diminished and, therefore, the Gap size and dimensions have increased proportionally, the incorporation of the phase change material (1) in both cases it is analogous and would be inserted in a location sandwich type. Preferably, the number of holes, recessed or Low reliefs (7) is greater than 4. Figure 8 shows a section and detail of the ceramic product represented in said figure 7, with the inclusion of PCMs in a sandwich structure.
Finalmente, las figuras 9 y 10 muestran un azulejo (5) en el cual el material de cambio de fase ha sido incorporado sobre la cara vista o superficie exterior visible de dicho azulejo (5).Finally, figures 9 and 10 show a tile (5) in which the phase change material has been incorporated on the visible face or visible outer surface of said tile (5).
En el caso de los productos cerámicos mostrados en las figuras 1, 2, 5, 6, 7 y 8, la ubicación material de cambio de fase (1) en el producto cerámico (3) se ha llevado a cabo mediante dispersión con agitación del material de cambio de fase (1) microencapsulado en un medio ligante líquido, permitiendo su aplicación posterior vía pulverización aerográfica ó por discos giratorios, preferentemente aunque no exclusivamente.In the case of ceramic products shown in figures 1, 2, 5, 6, 7 and 8, the material change location of phase (1) in the ceramic product (3) has been carried out by Stir dispersion of phase change material (1) microencapsulated in a liquid binding medium, allowing its subsequent application via air spray or disc rotating, preferably but not exclusively.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
En este ejemplo se llevó a cabo un estudio del almacenamiento térmico en un producto cerámico con materiales de cambio de fase (PCM). Para ello, se llevó a cabo una monitorización de una pieza cerámica sin tratamiento alguno ("blanco") y otra pieza cerámica tratada con materiales de cambio de fase (PCM), siendo ambas piezas del mismo formato, modelo, grosor, acabado y fecha de producción.In this example a study of the thermal storage in a ceramic product with materials phase change (PCM). For this, a monitoring was carried out of a ceramic piece without any treatment ("white") and another ceramic piece treated with phase change materials (PCM), both pieces being the same format, model, thickness, finish and date of production.
Estas piezas fueron sometidas a ciclos de calentamiento-enfriamiento, utilizando un sistema de aire acondicionado-calefacción (climatización monitorizada) que permitía variar los tiempos de calefacción y las temperaturas.These pieces were subjected to cycles of heating-cooling, using a system of air conditioning-heating (air conditioning monitored) that allowed to vary the heating times and temperatures
Se dispusieron las dos piezas simultáneamente en una cabina cerrada herméticamente, colocando distintos termopares (tipo PT100) en distintos puntos de las piezas cerámicas tanto en la superficie inferior (expuesta al sistema de aire acondicionado-calefacción), como en la superficie exterior (en contacto con el ambiente).The two pieces were arranged simultaneously in a hermetically sealed cabin, placing different thermocouples (type PT100) at different points of the ceramic pieces both in the lower surface (exposed to the air system conditioning-heating), as on the surface outside (in contact with the environment).
A continuación, se recogieron datos de temperaturas cada 2 minutos, obteniendo información de las temperaturas máxima y mínima de cada pieza y de los tiempos que tardaron cada una de las piezas en alcanzar dichas temperaturas.Next, data was collected from temperatures every 2 minutes, obtaining information from maximum and minimum temperatures of each piece and of the times that It took each of the pieces to reach these temperatures.
A la vista de los resultados obtenidos, se obtuvieron las siguientes conclusiones respecto a los efectos conseguidos por la incorporación de materiales de cambio de fase (PCM) a la cerámica:In view of the results obtained, it obtained the following conclusions regarding the effects achieved by the incorporation of phase change materials (PCM) to ceramics:
1. Se consiguió una reducción en la temperatura
máxima que alcanza la pieza con materiales de cambio de fase (PCM),
respecto a la pieza sin materiales de cambio de fase (PCM) de 0.5ºC
inferior. Esto se debe a que durante el proceso de calentamiento se
supera la temperatura de fusión del material de cambio de fase (PCM)
y éste absorbe calor. Durante el proceso de enfriamiento, la
temperatura mínima para la pieza con materiales de cambio de fase
(PCM) no es tan baja como sin materiales de cambio de fase (PCM)
(diferencia de 0.5ºC), lo cual es debido a que durante el proceso de
solidificación del material de cambio de fase (PCM) (por debajo de
26ºC), éste libera el calor previamente almacenado y por tanto, la
pieza con materiales de cambio de fase (PCM) no disminuye tanto su
tempe-
ratura;1. A reduction in the maximum temperature reached by the piece with phase change materials (PCM) was achieved, compared to the piece without phase change materials (PCM) of 0.5ºC lower. This is because during the heating process the melting temperature of the phase change material (PCM) is exceeded and it absorbs heat. During the cooling process, the minimum temperature for the part with phase change materials (PCM) is not as low as without phase change materials (PCM) (0.5 ° C difference), which is because during the solidification process of the phase change material (PCM) (below 26 ° C), it releases the previously stored heat and therefore, the piece with phase change materials (PCM) does not decrease its temperature so much
race
2. Por otro lado, también se observa que durante el enfriamiento, se tarda más tiempo en alcanzar temperaturas bajas en el caso de la pieza con materiales de cambio de fase (PCM) (para alcanzar 21ºC, la pieza con materiales de cambio de fase (PCM) tarda 20 minutos más), y por tanto, se retrasa el tiempo de conexión del sistema de calefacción, con el consiguiente ahorro energético. El proceso de enfriamiento y calentamiento de la pieza con materiales de cambio de fase (PCM) se produce de forma más lenta que cuando no hay materiales de cambio de fase (PCM), lo cual se observa porque la pendiente de las curvas de enfriamiento y calentamiento no son tan acusadas para la pieza con materiales de cambio de fase (PCM).2. On the other hand, it is also observed that during cooling, it takes longer to reach low temperatures in the case of the part with phase change materials (PCM) (for reach 21ºC, the piece with phase change materials (PCM) takes 20 more minutes), and therefore, the connection time of the heating system, with the consequent energy saving. He cooling and heating process of the part with materials Phase change (PCM) occurs more slowly than when not there are phase change materials (PCM), which is observed because the slope of the cooling and heating curves are not so charged for the piece with phase change materials (PCM).
Por tanto, son dos los efectos producidos por la incorporación de materiales de cambio de fase (PCM): un efecto de reducción de las fluctuaciones térmicas y un efecto de retardo en el tiempo para alcanzar las temperaturas máximas y mínimas.Therefore, there are two effects produced by the incorporation of phase change materials (PCM): an effect of reduction of thermal fluctuations and a delay effect on the time to reach maximum and minimum temperatures.
Esto puede extrapolarse a una reducción en las temperaturas de trabajo de los sistemas de aire acondicionado-calefacción y a una reducción en su tiempo de utilización.This can be extrapolated to a reduction in working temperatures of air systems conditioning-heating and a reduction in its usage time
Con los datos obtenidos, se calculó también la diferencia de temperatura entre la superficie inferior y superior para cada una de las piezas (con y sin materiales de cambio de fase (PCM)). Los resultados mostraron que la pieza sin materiales de cambio de fase (PCM) presenta una diferencia de temperatura de 4,27ºC entre la superficie inferior y la superior, mientras que la pieza con materiales de cambio de fase (PCM) ofrece una diferencia de temperatura de 2,93ºC. Estos valores también ponen de manifiesto la capacidad de almacenamiento de calor de los materiales de cambio de fase (PCM) incorporados a la cerámica y las posibilidades que puede aportar a la construcción de edificios ecoeficientes energéticamente.With the data obtained, the temperature difference between the lower and upper surface for each of the pieces (with and without phase change materials (PCM)). The results showed that the piece without materials of phase change (PCM) has a temperature difference of 4.27 ° C between the lower and upper surface, while the piece with phase change materials (PCM) offers a difference temperature of 2.93 ° C. These values also show The heat storage capacity of exchange materials phase (PCM) incorporated into ceramics and the possibilities that can contribute to the construction of eco-efficient buildings energetically
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En este caso, se llevó a cabo una estimación de la eficiencia de los productos objeto de la invención:In this case, an estimate of The efficiency of the products object of the invention:
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Según indica el IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro energético, del Ministerio de Industria y energía de España), un hogar de tamaño medio (102.40 m^{2}) consume aproximadamente 0,45662 kWh en una hora (4000 kWh anualmente). De acuerdo con IDAE, el 64% de esta energía se debe a sistemas de calefacción y aire acondicionado.As indicated by the IDAE (Institute for Diversification and Energy Savings, of the Ministry of Industry and energy of Spain), a medium-sized home (102.40 m2) consumes approximately 0.45662 kWh in one hour (4000 kWh annually). According to IDAE, 64% of this energy is due to heating and air conditioning systems.
- 0,45662 kWh x 24 horas x 365 días = 4000 kWh año;0.45662 kWh x 24 hours x 365 days = 4000 kWh year;
- 4000 kWh x 64% climatización = 2560 kWh año consumida en calefacción y aire acondicionado;4000 kWh x 64% air conditioning = 2560 kWh year consumed in heating and air conditioned;
- 2560 kWh \div 365 días = 7,013 kWh día consumida en calefacción y aire acondicionado;2560 kWh \ div 365 days = 7,013 kWh day consumed in heating and air conditioned;
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Según se ha obtenido experimentalmente a nivel de laboratorio, el tratamiento con materiales de cambio de fase (PCM) puede llegar a reducir en 1-2 h al día el uso de un sistema de climatización.As experimentally obtained at the level Laboratory, phase change materials treatment (PCM) can reduce the use by 1-2 hours per day of an air conditioning system.
Además, el sistema de climatización puede programarse 1 ó 2 grados menos que cuando no existen cerámicas con materiales de cambio de fase (PCM), por lo que requiere menor tiempo para alcanzar esta temperatura (la temperatura de confort) y la máquina está más tiempo en "stand-by" (ahorro de energía).In addition, the air conditioning system can program 1 or 2 degrees less than when there are no ceramics with phase change materials (PCM), so it takes less time to reach this temperature (comfort temperature) and the machine is longer in stand-by (saving of energy).
Considerando que la climatización esté funcionando durante 12 h al día, puede calcularse el consumo en kWh en 10 h en lugar de las 12 h. Por tanto, para 10 h de calefacción, se consumirían 5,844 kW.Whereas the air conditioning is operating for 12 h per day, consumption in kWh can be calculated in 10 h instead of 12 h. Therefore, for 10 h of heating, 5,844 kW would be consumed.
Para la estimación se ha tenido en cuenta sólo el pavimento de una vivienda media 102.40 m^{2} (sin tener en cuenta revestimientos de baños, cocinas u otras ubicaciones). Igualmente se puede aplicar a todo tipo de construcciones: hostelería, hoteles, hospitales, centros recreativos, comercios ... donde la climatización se realiza durante las 24 horas y el coste energético es muy alto. A más metros instalados del producto objeto de la invención, mayor ahorro energético.For the estimation, only the pavement of an average dwelling 102.40 m2 (without taking into account coverings of bathrooms, kitchens or other locations). It can also be applied to all types of constructions: hospitality, hotels, hospitals, recreation centers, shops ... where the air conditioning is done 24 hours a day and the cost Energy is very high. More installed meters from the object product of the invention, greater energy savings.
De esta forma, el porcentaje de ahorro energético en un hogar medio por año seria de un 16,67%:In this way, the percentage of savings energy in an average household per year would be 16.67%:
- (7,013 kW 12 h/día - 5, 844 kW 10 h/día) \div 7,013 *100 = 16,67% de ahorro energético en un hogar medio.(7,013 kW 12 h / day - 5,844 kW 10 h / day) \ div 7,013 * 100 = 16.67% savings energy in an average home.
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A tenor de los resultados podemos concluir que el producto cerámico objeto de esta invención es muy positivo para el medioambiente y para el ahorro energético en cualquier edificio de cualquier parte del mundo.Based on the results we can conclude that The ceramic product object of this invention is very positive for the environment and for energy saving in any building from anywhere in the world.
Consideramos que se genera una nueva tipología de productos cerámicos, con funcionalidad no meramente estética, sino eficientes en el ámbito del confort contribuyendo al ahorro energético.We consider that a new typology is generated of ceramic products, with not merely aesthetic functionality, but efficient in the field of comfort contributing to savings energetic.
Además, se trata de un producto de fácil aplicación, debido a su sencilla incorporación en la cadena de producción de la cerámica de cualquier tipo (porcelánico, revestimiento, gres ...).In addition, it is an easy product application, due to its simple incorporation into the chain of production of ceramics of any type (porcelain, lining, stoneware ...).
Por otro lado, además de las ventajas comerciales que este nuevo producto supone, es fundamental considerar el gran aporte que hace a la conservación del medioambiente, desde varios aspectos: La reducción de las fluctuaciones térmicas entre día y noche (o entre distintas salas o habitaciones de una vivienda) permite el ahorro energético de sistemas de aire acondicionado y calefacción, y por tanto, la reducción del consumo de combustibles fósiles y la emisión de importantes cantidades de CO_{2}, partículas en suspensión, dióxidos de nitrógeno y ozono a las capas bajas de la atmósfera. De forma complementaria, se obtiene un gran ahorro económico y se mejora la calidad de vida (confort térmico) de las personas.On the other hand, in addition to the advantages commercials that this new product supposes, is fundamental consider the great contribution it makes to the conservation of environment, from several aspects: The reduction of thermal fluctuations between day and night (or between different rooms or rooms of a dwelling) allows the energy saving of air conditioning and heating systems, and therefore the reduction of fossil fuel consumption and the emission of significant amounts of CO2, suspended particles, nitrogen and ozone dioxides to the lower layers of the atmosphere. From in a complementary way, a great economic saving is obtained and improves the quality of life (thermal comfort) of people.
Claims (13)
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Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
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