efectos térmicos de una pared colector-acumulador
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XVII SPES Y IV CLA
“Efectos térmicos de una pared colector-acumulador
de energía solar, como sistema de acondicionamiento
en la climatización habitacional”
Cusco 1-5 de Nov-2010
MSc.Cesar Rivasplata C.
cesarrivasplata@yahoo.com
UNJBG – FACI- CERT-PERU
CALOR SOLAR PARA CLIMATIZAR.
El mayor uso de la energía en “climas fríos” es
para calentar los ambientes en invierno.
Lo que es percibido como “temperatura de
confort” depende de la humedad, el flujo de
radiación recibido, la velocidad de viento y cuanto
de vestido traiga uno encima.
16/05/2011 3
CASA RURAL EN ZONAS ALTO ANDINAS
Recursos Naturales:piedra, adobes, ichu y pobreza.
OBJETIVOS
El objetivo fundamental es mantener las
temperaturas del cuarto (Tr) en un rango
confortable (15 – 20 ºC) con un mínimo uso de
calefacción artificial (Pboost), a pesar de que la
temperatura ambiente esta en cero o menos.
La ecuación básica dentro de una habitación puede
expresarse como:
EJEMPLO
• Asumiendo que Tr = 20 ºC es constante y no existe
un uso complementario de Energía
• Donde r = RA resistividad térmica
• Asumiendo valores típicos de r = 0.07
• α = 0.8 y τ = 0.9
G= 400 W/ m²
Esquema de la pared colector-acumulador
Inicios de la construccion de la
PCA.CERT
Dimensiones de la habitacion
Desplazamiento del aire con ventilacion cruzada
Trayectoria relativa del sol verano
invierno
Vista frontal de la pared con cubierta de
vidro
Recurso energetico promedio dia: 5
Kwh/m2
Diversos valores de Temperatura en pared y habitacion
VARIACION DE TENPERATURAS DE ENTRADA Y SALIDA
DEL 27 DE MARZO AL 4 DE ABRIL
Temperaturas interna y externa en la habitacion: Tr varia
entre 3ºC y 7ºC, en relacion con la Ta
La humedad interior permanece casi constante
entre 50% y 45%.
Deferencias en el diseño de la PCA. CERT y el Muro Trombe
)(R
TaTGA
dT
dTmc rr
Para una Iradiancia
G=0,tenemos.
m=masa del aire en la
habitacion:
RC
dt
TaT
dT
r
r
mcC
RC
dt
TaT
dT
r
r
ConstRC
tTT ar )ln(
ConstRC
t
TTee ar )ln(
RC
t
ar eATT
Donde:
rT
Tr: Es la temperatura interior de la
habitación
Ta=Es la temperatura ambiente exterior de la habitación.
Sabiendo: RC = 4h
Para t=0
se tiene: Tr=25.1ºC, Ta=17.3ºC,Insertando en (1),con A= 7.8m2
a
t
r TeT 48.7
Data experimental y validación teórica en
base a:
RELACION ENTRE TEMPERATURAS INTERIORES EXPERIMENTALES Y
TEMPERATURAS APROXIMADAS CON MODELOS MATEMATICOS TOMADAS EL
DIA 03 Y 04 DE ABRIL
10,00
12,00
14,00
16,00
18,00
20,00
22,00
24,00
26,00
28,00
17:3
2:0
618:1
2:0
618:5
2:0
619:3
2:0
620:1
2:0
620:5
2:0
621:3
2:0
622:1
2:0
622:5
2:0
623:3
2:0
600:1
2:0
600:5
2:0
601:3
2:0
602:1
2:0
602:5
2:0
603:3
2:0
604:1
2:0
604:5
2:0
605:3
2:0
606:1
2:0
606:5
2:0
6
Temp. Interior Teorico. [ºC]
Temp. Interior (Experimental) [ºC]
0
5
10
15
20
25
30
14:2
6:0
419:4
6:0
41:0
6:0
46:2
6:0
411:4
6:0
417:0
6:0
422:2
6:0
43:4
6:0
49:0
6:0
414:2
6:0
419:4
6:0
41:0
6:0
46:2
6:0
411:4
6:0
417:0
6:0
422:2
6:0
43:4
6:0
49:0
2:0
614:2
2:0
619:4
2:0
61:0
2:0
66:2
2:0
611:4
2:0
617:0
2:0
622:2
2:0
63:4
2:0
69:0
2:0
614:2
2:0
619:4
2:0
61:0
2:0
66:2
2:0
611:4
2:0
617:0
2:0
622:2
2:0
63:4
2:0
69:0
2:0
6
Tem
pera
tura
ºC
Temperaturas Ambiente Dentro de la Habitacion VS Temperatura Ambiente Fuera de La Habitacion 27-28-29-30-
31 de marzo y1-2-3-4 de abril
TEMP.AMBIENTE DENTRO
TEMP.FUERA (DAVIS)
CONCLUSIONES
• La potencia promedio requerida para situaciones
de confort estático podría obtenerse del recurso
solar disponible con G= 400W/m².
• Para el caso de la pared colector acumulador con
un área de 7.8m x 3.04 m = 23.712 m² , significa
que a tasas de potencia de 400 W/m² esta pared se
comporta como un elemento de generación térmica
de 9.48 KW térmicos de energía.
Los resultados experimentales confirman que el
comportamiento de la pared colector acumulador,
representa una alternativa interesante de aplicación
de un sistema térmico solar pasivo para el
aprovechamiento de la energía solar con fines de
calefacción ambiental.
Existe una compatibilidad entre lo que pronostica la
parte teórica con la parte experimental,
contribuyendo ello a convalidar el uso de este tipo
de tecnología.
El aporte energético para calentamiento del aire en
ambientes cerrados, en climas fríos, como es el
caso del clima en los Andes Peruanos, donde vive
un porcentaje considerable de la población peruana
en extrema pobreza, puede contribuir a mejorar las
condiciones de vida de los que mas necesitan de
energía y que carecer de ella, pero que si disponen
de un recurso potencial en el sol en casi todo el
año, del orden de 6 Kwh./m².día.
El indicador de Área de vidrio y masa de pared, en
este caso del orden de 10 m² de área cobertera por
1m³ de piedra, puede ser útil para el
dimensionamiento de diversos sistemas en
diferentes lugares donde las condiciones del clima
sean diferentes.
ALGUNAS VISTAS DEL LAB.CERT
OTROS DESARROLLOS HECHOS EN TACNA
MUCHAS GRACIAS
cesarrivasplata@yahoo.com
UNJBG-FACI-CERT-TACNA-PERU
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