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WO2010029199A1 - Panel de cubierta captador de energia solar - Google Patents

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WO2010029199A1
WO2010029199A1 PCT/ES2009/000454 ES2009000454W WO2010029199A1 WO 2010029199 A1 WO2010029199 A1 WO 2010029199A1 ES 2009000454 W ES2009000454 W ES 2009000454W WO 2010029199 A1 WO2010029199 A1 WO 2010029199A1
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WO
WIPO (PCT)
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panel
panel according
conduits
layer
insulating material
Prior art date
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Application number
PCT/ES2009/000454
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English (en)
French (fr)
Inventor
Javier Fernandez Fernandez
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Cupa Innovacion SL
Original Assignee
Cupa Innovacion SL
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Publication date
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Priority to US13/119,134 priority patent/US20110220093A1/en
Priority to ES09812726.9T priority patent/ES2689952T3/es
Priority to CA2737265A priority patent/CA2737265C/en
Priority to BRPI0919220A priority patent/BRPI0919220A2/pt
Priority to CN200980135889.1A priority patent/CN102159902B/zh
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    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/44—Heat exchange systems

Definitions

  • the present invention relates to a solar enephic collector cover panel, especially designed for roofs based on slate pieces, whose panel achieves a finish and external appearance of the roof coinciding with that of a traditional roof resulting in addition Adaptable all kinds of roofing materials and finishes.
  • Background of the invention 'Solar absorption panels for roofs are already known, conceived as energy-saving means.
  • a solar radiation absorption panel which has a conduit that ends near the edge of the panel ' in a cylindrical terminal. Each terminal shares a common axis with the terminal of an adjacent panel, which can also include a connector, so that the panels can be added together.
  • the panel may also include a transparent or translucent layer, in the form of tiles. Glass or blackboards.
  • the panel requires special transparent pieces as covering material and specialized labor is required for its assembly. It also has difficulty sealing the connections between panels and is also sensitive to mechanical actions.
  • the present invention aims at eliminating the exposed problems, by means of a panel of simple constitution, with which a high performance is achieved and which allows to make covers whose external appearance is not altered with respect to a traditional cover, with the same closing parts or covering.
  • the panel of the invention does not require special pieces for the cover, but allows the use of traditional pieces, especially slate. By its constitution, the panel of the invention allows a quick and risk-free installation of the heating liquid.
  • the panel, - cover consists of a plate made of metal with good' thermal transmission coefficient, to one of whose surfaces. a series of parallel metal ducts are fixed.
  • the aforementioned tubes are consecutively connected by their adjacent mouths, determining a circuit that is open by the free mouth of the end conduits, serving for connection to the circuit of another adjacent panel or to conduits of an external circuit b installation.
  • the iron of a metallic nature presents, in a perpendicular direction • to the metal pipes, a stepped profile that is coincident with that formed by the covering pieces.
  • a perfect coupling between the covering pieces, 'preferably slate, and the solar energy collector panel is achieved.
  • a good heat conductive material can be arranged and ensures optimum contact between said pieces and sheet, material that could also serve as a means of fixing the covering pieces to the sheet.
  • the panel has, from at least one of the edges parallel to the steps, of a sheet or tab waterproofing partially 'inserted between the metal sheet and the layer of insulating material, protruding from said edge in a strip panel overlap proving that overlapping strip is part of the body of the sheet metal.
  • the metal sheet protrudes, with respect to the layer of insulating material and pipes, from at least one of the perpendicular edges, to the steps.
  • the layer of insulating material can be fixed by its free surface, a finish coating of any nature, for example based on wood; with what we will have a panel. with which an integral cover is achieved, which will incorporate the interior finish, without the need for other final operations.
  • the panel can have, to • along one or both edges orthogonal stepped profile of the metal sheet, gutters for collecting water which rests on a lower support, 'support can be obtained as an extension of' coating to .panel finish.
  • the panels can be provided with their outer surface of hooks arranged between the slate pieces, to simulate the assembly of a traditional slate roof.
  • the panel of the invention allows its integration into the roof by reducing the inertia of the system, by use of slate or other pieces of covering of reduced thickness and an absorption sheet also of small thickness.
  • an optimal contact is achieved between the absorption sheet, of a metallic nature, and the covering pieces, because the metal part has the stepped profile sized to simulate the natural overlap of the covering pieces. .
  • This contact can be improved by the use of a high thermal transmission material arranged between both elements, proportional.
  • the panel of the invention it is not necessary to use elements outside the system itself, except for the anchoring elements for fixing the module or panel to the roof, avoiding having to rethink the installation beforehand, • which allows to achieve a faster speed of mounting.
  • the panel of the invention allows fast mounting of the cover, while the 'system solar energy, all of which results in a reduction in installation costs.
  • a further advantage of the panel of the invention is that it allows full use of the cover as. surface of capture 'of solar energy, and all this without appreciable increase in the mounting edges of the roof.
  • the assembly of the panels is carried out in a quick and easy, since only one would be needed anchors panels, traditional "type, and make the connections of the circuits to said panels.
  • the covering pieces of the panels can consist of slate or other pieces, even of a metallic nature, but always respecting the roof covering aspect.
  • the slate pieces of the covering can be fixed to the panel by means of the thermal resin, as already mentioned, which optimizes the contact, and also by a mechanical fixation between the slate and the sheet that in no At the moment it causes heat dissipation, contrary to what happens in systems, assembly that incorporate rails to which the board is fixed with nails or hooks that acts as means of heat dissipation.
  • the panel of the invention allows to achieve any roof configuration and arrangement of the. water heating installation, being able to put the entrance and exit on both sides and even the head connection of panels in series, if the roof dimensions allow it.
  • FIG. 1 January perspective of a heater panel built according to the invention:
  • a cover panel solar collector e ⁇ ergia constituted according to the invention and given by way of non limiting example, being shown.
  • Figure 3 corresponds to detail A of Figure 2, on a larger scale.
  • Figure 4 shows a perspective of the panel, showing an execution variant.
  • Figure 5 shows a partial perspective of a cover, formed with the panel of the invention.
  • Figure 6 shows in a lower perspective a panel incorporating a lower finish that will constitute the surface seen of the roof.
  • FIGS 1, 8 and 9 schematics of the formation of the inner circuit of the panels.
  • Figure 10 shows a partial perspective of a panel constituted according to the invention, with gutter for water collection.
  • Figure 11 a profile view of the panel of Figure 10.
  • the solar energy collector cover panel of The invention is composed, as can be seen in Figures 1 to 3, by a plate 1 of a metallic nature, with good thermal transmission coefficient, to one of whose surfaces a series of parallel ducts 2 are fixed, which make contact throughout of these with plate 1 and are covered by a layer of insulating material 4.
  • a sheet 3 of i ⁇ is introduced from at least one of the parallel panel edges ' to the steps 5 npermeabilization protruding from said edge in a 3 'strip that will serve as a means of overlapping to ensure tightness in the coupling between consecutive panels or with the rest of the work.
  • the tubes 2 can be independent parts of the plate 1 of a metallic nature, in contact with it, and can be fixed to said plate, for example by welding, by a mechanical joint, drawing or any other system. Also the ducts 2 can be part of the plate 1, obtained for example with the same by extrusion.
  • the sheet 1 of a metallic nature presents, in a direction perpendicular to the ducts 2, a stepped profile 5 that simulates the natural overlap of : the slate pieces that will preferably constitute the covering pieces.
  • This ensures a good contact between said pieces of slate and the plate ' 1 of a metallic nature, contact that can be reinforced and improved by the use of a high thermal transmission material arranged between the plate and the covering pieces, which also serves as fixing means of the slate pieces on the panels and that may consist of a resin.
  • the iron 1 of a metallic nature can stand out, respecting the layer 4 of insulating material and of the tubes 2, from at least one of the edges perpendicular to the steps 5, in a strip I 1 that will also serve to facilitate the overlap between panels and with the rest of the cover.
  • the connections between different pipes 2 of the same panel, figure 4, and adjacent panels placed in series, figure 5, can be made by means of hoses 6 with fittings on their heads.
  • the set of panels placed in series form a circuit with input and output 7 and 8 from the free mouth of the end ducts.
  • Figure 5 shows how the slate pieces 9 are arranged on the steps 5 of the sheet 1 of a metallic nature, thus allowing to obtain an external appearance coinciding with that of any deck based on slate pieces.
  • each panel can be composed of individual tubes 2 connected by hoses 6, figure 7, based on continuous tubes 11, two by two and hoses 6, figure 8, or based on a continuous coil 12, figure 9. '
  • the panel of the invention can also have a coating on the inner surface that constitutes the exposed surface, as shown in Figure 6, for example, this coating is composed of overlapping or tongue and groove pieces of wood 10, attached and fixed to the free surface of the layer of insulating material 4, or parts of 'another nature, allowing to achieve an integral cover, with inner finish.
  • the panels with the described constitution can have, along one of the edges perpendicular to the stepped profile 5 of the metal plate 1, of a gutter 13 which will allow to obtain the waterproofing of the panel and cover assembly when integrated with the other roof elements.
  • This gutter 13 is supported by a support 14 which, as shown in Figure 11, can be formed by prolonging the covering 10 that will constitute the ' interior surface seen from the panel.

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Abstract

Panel de cubierta captador de energía solar, que comprende una plancha (1) de naturaleza metálica, una serie de conductos metálicos (2) fijados a dicha plancha, y una capa de material aislante (4) que cubre dichos conductos. El conjunto de conductos define un circuito continuo conectable al circuito de otro adyacente o a conducto de un circuito externo.

Description

PANEL DE CUBIERTA CAPTADOR DE ENERGÍA SOLAR
Campo de la invención
La presente invención se , refiere a un panel de cubierta captador de enefgia solar, especialmente concebido para cubiertas a base de piezas de pizarra, con cuyo panel se logra un acabado y .aspecto externo de la cubierta coincidente con el de una cubierta tradicional resultando además adaptable todo tipo de materiales de cubierta y acabados. Antecedentes de la invención ' Ya son conocidos paneles de absorción solar para cubiertas, concebidos como medio de ahorro- de energía.
Por la US 2004098932 es ya conocido un panel de absorción solar para cubiertas que tiene una capa externa de tejas transparentes a la radiación solar y una capa interna de tiras de metal o de otro tipo que absorbe la radiación solar y la transmiten a un tubo soldado a cada una de dichas tiras. Este sistema requiere de piezas especiales transparentes como material de cubrición, alterando el aspecto externo de la cubierta. Además la instalación de este tipo de paneles es lenta, de poca robustez y sensible a las acciones mecánicas. <
En la GB 2402999 se describe un panel de absorción de la radiación solar que cuenta con un conducto que termina cerca del borde del panel' en una terminal cilindrica. Cada terminal comparte un eje común con la terminal de un panel adyacente, que también puede incluir un conector, de manera que los paneles pueden ser sumados en conjunto. El panel podrá, además, incluir una capa transparente o translúcida, en forma de baldosas de. vidrio o pizarras. Como en el caso anterior, el panel requiere piezas especiales transparentes como material de cubrición y para su montaje es necesario mano de obra especializada. Presenta además dificultad para sellar las conexiones entre paneles y también es sensible a las acciones mecánicas. Descripción de la invención La presente invención tiene por objeto eliminar los problemas expuestos, mediante un panel de constitución sencilla, con el que se logre un elevado rendimiento y que permita realizar cubiertas cuyo aspecto externo no quede alterado respecto de una cubierta tradicional, con las mismas piezas de cierre o cubrición.
El panel de la invención no requiere de piezas especiales para la cubierta, sino que permite el uso de piezas tradicionales, especialmente de pizarra. Por su constitución, el panel de la invención permite una instalación rápida y sin riesgos de fugas del liquido calefactor.
De acuerdo con la ' invención, el panel,- de cubierta está compuesto por una plancha de naturaleza metálica, con buen' coeficiente de transmisión térmica, a una de cuyas superficies . va fijada una serie de conductos metálicos paralelos .
Los tubos antes citados van consecutivamente conectados por sus desembocaduras adyacentes, determinando un circuito que queda abierto por la desembocadura libre de los conductos extremos, sirviendo para su conexión al circuito de otro panel adyacente o bien a conductos de un circuito externo b instalación.
La plancha de naturaleza metálica presenta, en dirección perpendicular • a los tubos metálicos, un perfil escalonado que es coincidente con el formado por las piezas de cubrición. De este modo se consigue un perfecto acoplamiento entre las piezas de cubrición,' preferentemente de pizarra, y el panel captador de energía solar. Además entre las "piezas de cubrición y la chapa metálica se puede disponer un material buen conductor del calor y que asegure un contacto óptimo entre dichas piezas y chapa, material que además podría servir como medio de fijación de las piezas de cubrición a la chapa.
Para conseguir un buen sellado entre paneles consecutivos o bien entre paneles y el resto de la cubierta, el panel dispone, a partir de al menos uno de los cantos del panel paralelo a los escalones, de una lámina o pestaña de impermeabilización parcialmente ' introducida entre la chapa metálica y la capa de material aislante, que sobresale de dicho canto en una franja de solape resultando factible que franja de solape forme parte del cuerpo de la chapa metálica. Del mismo modo, la chapa metálica sobresale, respecto de la capa de material aislante y tubos, a partir de al menos uno de los bordes perpendiculares ,a los escalones. La capa de material aislante puede llevar fijada por su superficie libre, un recubrimiento de acabado de cualquier naturaleza, por ejemplo a base de madera; con lo que dispondremos de un panel . con el que se logra una cubierta integral, que incorporará el acabado interior, sin necesidad de otras operaciones finales.
El panel puede disponer, a lo • largo de uno o de los dos cantos perpendiculares al perfil escalonado de la plancha metálica, de canalones para la recogida de aguas que apoya sobre un soporte inferior, ' soporte que puede obtenerse como prolongación del' recubrimiento de acabado del .panel. Además
' estos canalones se prolongarán por al menos uno de sus extremos, mas allá del soporte citado, en una porción destinada al solapamiento con el canalón del panel siguiente, asegurando asi la estanquidad entre los mismos'. _ Por ultimo, los paneles pueden ir dotados por su superficie externa de ganchos dispuestos entre las piezas de pizarra, para simular el montaje de un tejado de pizarra tradicional.
El panel de la invención, con la constitución descrita, permite su integración en la cubierta reduciendo la inercia del sistema, mediante uso de pizarra u otras piezas dé cubrición de grosor reducido y una lámina de absorción también de pequeño espesor.
Por su parte, el uso de canalizaciones o tubos de pequeño diámetro, por ejemplo menores de 16 mm. ,• favorece la agitación del fluido y la transmisión de calor, con lo que se consigue una elevada eficiencia energética.
También en el panel de la invención se logra un contacto óptimo entre la lámina de absorción, de naturaleza metálica, y las piezas' de cubrición, debido a que la pieza metálica presenta el perfil escalonado dimensionado para simular el solape natural de las piezas de cubrición. Además
- este contacto puede verse mejorado por el uso de un material de alta transmisión térmica dispuesto entre ambos elementos, proporcional.
Con el panel de la invención no es necesario el usó de elementos ajenos al propio sistema, excepto los elementos de anclaje de fijación del módulo o panel a la cubierta, evitando tener que replantear previamente la instalación, • lo que permite lograr una mayor rapidez de montaje. Por • otro lado, el panel de la invención permite, un montaje rápido de la cubierta, al mismo tiempo que del' sistema de captación de energía solar, todo lo cual redunda en una disminución de los costes de la instalación. Una ventaja más del panel de la invención es que permite el aprovechamiento total de la cubierta como . superficie de captación ' de energía solar, y todo ello sin aumento apreciable en los cantos de montaje de la- cubierta.
El montaje de los paneles se lleva a cabo de un modo rápido y sencillo, ya que solo seria1 necesario disponer los anclajes de los paneles de tipo, tradicional', y efectuar las conexiones de los circuitos a dichos paneles.
Las piezas de recubrimiento- de los paneles pueden consistir en piezas de pizarra o de otra naturaleza, incluso de naturaleza metálica, pero siempre respectando el aspecto de cubrición del tejado.
Las piezas de pizarra de la cubrición pueden fijarse' al panel mediante la resina térmica, según ya se ha comentado, que optimiza, el contacto, y además mediante una fijación mecánica entre la pizarra y la chapa que en ningún momento provoca disipaciones de calor, al contrario de lo que sucede en sistemas, de montaje que incorporen rastreles a los que se fija la pizarra con clavos o ganchos que actúa como medios de disipación de calor. El panel de la invención permite lograr cualquier configuración de cubierta y disposición de la . instalación de calentamiento de agua, , pudiendo poner la entrada y salida a ambos lados e incluso la conexión en cabeza de paneles en serie, si las dimensiones del tejado lo permiten. Breve descripción de los dibujos
En los dibujos adjuntos se muestra un panel de cubierta captador de eήergia solar, constituido de acuerdo con la invención y dado a titulo de ejemplo no limitativo, siendo: La figura' 1 una perspectiva de un panel calefactor construido de acuerdo con la invención.
La figura, 2 'un alzado lateral del panel de la figura 1.
La figura 3 corresponde al detalle A de la figura 2, a mayor escala. La figura 4 una perspectiva del panel, mostrando una variante de ejecución.
La figura 5 una perspectiva parcial de una cubierta, formada con el panel de la invención.
La figura 6 muestra en perspectiva inferior un panel que incorpora un acabado inferior que- constituirá la superficie vista de la cubierta.
Las figuras 1 , 8 y 9 esquemas de la formación del circuito interior de los paneles .
La .figura 10 una perspectiva parcial de un panel constituido de acuerdo con la invención, con canalón para recogida de aguas .
La figura 11 una vista de perfil del panel de la figura 10.
Descripción detallada de un modo de realización El panel de cubierta captador .de energía solar de la invención está compuesto, según puede apreciarse en las figuras 1 a 3 por una plancha 1 de naturaleza metálica, con buen coeficiente de transmisión térmica, a una de cuyas superficies va fijada una serie de conductos paralelos 2, que hacen contacto a todo lo largo de los mismos con la plancha 1 y quedan cubiertos por una capa de material aislante 4.
Según puede apreciarse mejor en la figura 3, entre la chapa metálica ι 1 y la capa de material aislante ' 4 se introduce, a partir de al menos uno de los cantos del panel paralelas ' a los escalones 5, una lámina 3 de i∑npermeabilización que sobresale de dicho canto en una franja 3' que servirá como medio de solape para asegurar la estanqueidad en el acoplamiento entre paneles consecutivos o con el resto de la obra. Los tubos 2 pueden constituir piezas independientes de la plancha 1 de naturaleza metálica, en contacto con la misma, pudiendo ir fijados a dicha plancha, por ejemplo mediante soldadura, por una unión mecánica, embutición o cualquier otro sistema. También los conductos 2 pueden formar parte de la plancha 1, obtenidos por ejemplo con la misma mediante extrusión.
Según puede apreciarse mejor en la figura 2, la plancha 1 de naturaleza metálica presenta,, en dirección perpendicular a los conductos 2, un perfil escalonado 5 que simula el solape natural de: las piezas de pizarra que constituirán preferentemente las piezas de cubrición. Se asegura asi un buen contacto entre dichas piezas de pizarra y la plancha' 1 de naturaleza metálica, contacto que puede reforzarse y mejorarse mediante el uso de un material de alta transmisión térmica dispuesto entre la plancha y las piezas de recubrición, que sirva además como medio de fijación de las piezas de pizarra sobre los paneles y que pueda consistir en una resina.
Según puede apreciarse- en la figura 4, la, plancha 1 de naturaleza metálica puede sobresalir, respeto de la capa 4 de material aislante y de los tubos 2, a partir de al menos uno de los bordes perpendiculares a los escalones 5, en una franja I1 que servirá también para facilitar el solape entre paneles y con el resto de la cubierta. - Las conexiones entre distintas canalizaciones 2 del mismo panel, figura 4, y de paneles contiguos puestos en serie, figura 5, pueden realizarse mediante latiguillos 6 con racores en sus cabezas-. Según se muestra en la figura 5, el conjunto de paneles puestos en serie forman un circuito con entrada y salida 7 y 8 a partir de la desembocadura libre de los conductos extremos. En la figura 5 se muestra como las piezas de pizarra 9 van dispuestas sobre los escalones 5 de la plancha 1 de naturaleza metálica, permitiendo asi obtener un aspecto externo coincidénte con el de cualquier cubierta a base de piezas de pizarra.
El circuito de cada panel puede estar compuesto a base de tubos 2 individuales conectada mediante latiguillos 6, figura 7, a base de tubos 11 continuos, dos a dos y latiguillos 6, figura 8, o bien a base de un serpentín continuo 12, figura 9. '
El panel de la invención puede además disponer por la superficie interna de un recubrimiento que constituya la superficie vista, tal y como se muestra en la figura 6, estando por ejemplo este recubrimiento compuesto por piezas de madera 10 solapadas o machihembradas, adosadas y fijadas a la superficie libre de la capa de material aislante 4, o por piezas de ' otra naturaleza, permitiendo lograr una cubierta integral, con acabado final interior.
Tal y como, se representa en las figuras 10 y 11, los paneles con la constitución descrita pueden disponer, a lo largo de uno de los cantos perpendiculares al perfil escalonado 5 de la plancha metálica 1, de un canalón 13 que permitirá obtener la impermeabilización del conjunto del panel y cubierta cuando se integre con los demás elementos del tejado. Este canalón 13 va soportado por un soporte 14 que, tal y como se muestra en la figura 11, puede estar formado mediante prolongación del recubrimiento 10 que constituirá la 'superficie interior vista del panel. Según se puede apreciar en la figura 10, el canalón v 13 sobrepasa por un extremo el soporte 10 en una porción 14 que servirá para facilitar el acoplamiento de paneles sucesivos, por solapamiento con el canalón del panel situado a continuación, asegurando la estanquidad entre" los mismos. Para simular el montaje tradicional de un tejado de pizarra, el panel de la invención puede incorporar ganchos 15, dispuestos sobre las piezas de pizarra 9 de forma similar a los ganchos utilizados para la sujeción de las piezas de pizarra en los tejados tradicionales. Con el panel de la invención, en definitiva, pueden montarse de un modo rápido y sencillo cubiertas dotadas de medios de captación de energía solar, que permiten aprovechar toda la superficie de la cubierta para esta finalidad, y con los que se logra el acabado final, tanto interior como exterior, sin alterar el aspecto externo tradicional de la cubierta.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Panel de cubierta captador de energía solar, caracterizado porque comprende una plancha . de naturaleza metálica y buen coeficiente de transmisión térmica, una serie de conductos metálicos paralelos fijados a una de. las superficies de la plancha metálica; y una capa de material aislante dispuesta sobre los conductos metálicos; cuyos conductos van consecutivamente conectados por sus desembocaduras adyacentes, definiendo un circuito continuo que queda abierto por la desembocadura libre de los conductos extremos, para su conexión al circuito de otro panel adyacente o a conductos de un circuito externo.
2.- Panel según la reivindicación 1, caracterizado porque la plancha de naturaleza metálica presenta, en dirección perpendicular a los tubos metálicos, un perfil escalonado coincidente con el formado por las piezas de cubrición.
3.- Panel según la reivindicación 1, caracterizado porque incluye una lámina de impermeabilización introducida entre la plancha metálica y la capa de material aislante, a partir de al menos uno de los cantos del panel paralelo a los escalones de la plancha metálica, que sobresale de dicho canto en una franja de solapa.
4.- Panel según la reivindicación 1, caracterizado porque la plancha metálica sobresale, respecto de la capa de material aislante y tubos, a partir de al menos uno de los bordes perpendiculares a los escalones.
5.- Panel según la reivindicación .1, caracterizado porque ,1a capa .de material aislante lleva fijada, por su superficie libre, un recubrimiento de acabado.
6.- Panel según la reivindicación 2, caracterizado porque las piezas de cubrición son de pizarra y se fijan a la superficie externa de la plancha de naturaleza metálica mediante un material de alta transmisión térmica.
7.- Panel según las reivindicaciones anteriores, caracterizado' porque dispone a lo largo de al menos uno de los cantos perpendiculares al perfil escalonado de la plancha metálica de un canalón que apoya sobre un soporte inferior.
8.- Panel según la reivindicación 1, .caracterizado' porque el soporte inferior sobre el que descansa el canalón está . formado mediante prolongación del recubrimiento de acabado .del panel que constituye la superficie interior vista del mismo .
9.- Panel según la reivindicación 7, caracterizado porque el canalón citado sobrepasa por un extremo el soporte sobre el que va montado en una porción para solapamiento con el canalón del panel situado' a continuación.
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