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Estrategias de funcionamiento de un muro acumulador de energía solar para climas templados
(Facultad de Ciencias Exactas - Universidad Nacional de Salta, 2022) Vitale Lucas, Luis Gerardo; Flores Larsen, Silvana Elinor (Directora); Bove Vanzulli, Ítalo Carlos (Codirector)
Existen numerosas formas de acondicionar térmicamente un ambiente en la temporada fría, muchas de ellas necesitan el aporte de energía eléctrica o algún combustible fósil. Pero existe también una batería de estrategias pasivas que generalmente utilizan fuentes de energías renovables. Una de ellas son los muros acumuladores de energía solar o muros solares.
Estos sistemas son una tecnología añeja usadas generalmente para calefaccionar viviendas en climas fríos donde la radiación solar es considerable, y en algunos casos usados para favorecer la ventilación en climas cálidos, ya que al aumentar la temperatura del aire provocan corrientes convectivas. Pero por otro lado no se conocen muchos trabajos sobre la aplicación de estos sistemas a climas templados.
Para este trabajo se construye un dispositivo experimental simulando una habitación con un sistema de muro solar de adobe orientado al norte. Al sistema se le añade una persiana de PVC programable con el fin de regular las ganancias y pérdida de energía. Este experimento se realiza en un clima templado húmedo como lo es el de Salto, Uruguay. Al dispositivo experimental se lo equipa con numerosos sensores para medir variables meteorológicas por un período de tres años consecutivos.
Se ensaya el sistema en diferentes configuraciones en función del uso o no de la persiana y se toman medidas en cadencia minutal. Del análisis de los resultados experimentales se determina la energía aportada por el muro en cada configuración y la constante de tiempo del muro a la hora de entregar energía. Por otro lado a partir de modelos preexistentes en la literatura se calculan distintos parámetros determinantes en el comportamiento térmico del sistema. Los parámetros determinados son: el albedo del suelo frente a la cara norte del sistema, la transmitancia solar de la cubierta transparente, los coeficientes de transferencia de calor combinados de las superficies componentes del dispositivo experimental, y la difusividad térmica del muro de adobe.
Utilizando el programa informático SimEdif (diseñado en la Universidad Nacional de Salta, Argentina) se arma un modelo numérico para cada configuración ensayada que ajusta de forma satisfactoria con los datos experimentales con una desviación menor al % para la temperatura del interior de la habitación.
A partir de los modelos numéricos se estudia el comportamiento térmico de la habitación con muro solar a lo largo de año meteorológico típico para la ciudad de Salto. Se determina que para un muro de adobe en climas templados, el espesor óptimo es en torno a los 20 cm y la superficie para la habitación ensayada es de 6 m². Además se encuentra que para mejorar el de mejor rendimiento para un y se definen estrategias para un óptimo uso del mismo. De esta manera se aumenta así su beneficio en la temporada fría y disminuyendo su efecto en la temporada calurosa.
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