1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
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Title:	Estudio Térmico de una Habitación Acoplada con una Chimenea Solar
Authors:	Jimenez Xaman, Carlos Miguel%438012
Issue Date:	2019-12-13
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Description:	En la era actual, el consumo de energía es uno de los grandes medidores del progreso y bienestar de una sociedad. La mayor cantidad de energía usada en las edificaciones es a causa de los sistemas de climatización que sirven para obtener un ambiente confortable para los seres humanos. La radiación solar es una de las fuentes de energía renovables con mejores perspectivas para sobrellevar los problemas energéticos actuales. Algunas nuevas tecnologías que aprovechan el uso de la energía solar son los muros con materiales con cambio de fase, las torres de viento, las fachadas dobles, las chimeneas solares y los muros Trombe, entre otros. En particular un elemento de construcción diseñado para ventilación natural es la chimenea solar. El concepto de una chimenea solar se define como una cavidad alargada ubicada en la parte más soleada de una edificación. Su función principal es remover un volumen de aire en un recinto, con el propósito de ventilar y mejorar la calidad del aire. En este trabajo se presenta el estudio numérico de la transferencia de calor conjugada en el sistema conformado por una habitación acoplada con una chimenea solar. Se realizó un análisis de la habitación con y sin chimenea solar para evaluar la ventilación. Se consideró convección natural en régimen de flujo turbulento, intercambio radiativo superficial y conducción de calor en la habitación. La dimensión de la habitación fue de 3x3 m (alto x ancho), considerando un volumen de 27 m3. Mientras que para la chimenea se consideró una altura de 2 m y un espacio de separación entre la placa absorbedora y el vidrio de 0.12 m. Para la evaluación del sistema se consideraron las condiciones de clima del día más cálido y más frío de la Ciudad de Mérida, Yucatán, en un horario de radiación solar de 7:00 a 17:00 h. Se desarrolló un código numérico a través de una metodología de Balance de Energía Global (Chimenea solar) y la técnica de Volumen Finito (CFD-Habitación) para la modelación del sistema. Para la modelación se emplearon dos configuraciones, la primera una habitación ventilada definida como configuración CA y la segunda, la habitación acoplada a una chimenea solar descrita como configuración CA-CS. De la comparación de los resultados entre ambas configuraciones se encontró que, para las condiciones del día más cálido y el día más frío, los valores de los ACH obtenidos cumplen con los requerimientos establecidos por la norma ASHRAE 62.1 (2005). De tal manera que el uso de una chimenea solar aumentó el flujo másico hasta en un 44.97% y ACH en un máximo de 44.87% respecto a la habitación que no tiene la chimenea solar. También se apreció que los valores de temperaturas al interior de la habitación para el día más cálido en ambas configuraciones (CA, CA-CS) no cumplen con el intervalo (22.7 a 27.77°C) establecido por la norma ASHRAE Standard 55. Mientras que, para las condiciones del día frío, para la configuración CA-CS parcialmente sus valores de temperatura caen en el intervalo, principalmente en la zona central de la cavidad y en general a lo largo del día las temperaturas caen en un intervalo de 25 a 32ºC. De la misma manera, los resultados hidrodinámicos mostraron que, para el día cálido la máxima velocidad obtenida para la configuración CA y CA-CS fue de 0.10 y 0.13 m/s, respectivamente; y para el día frío los valores máximos de velocidad fueron de 0.13 (CA) y 0.14 m/s (CA-CS). De acuerdo a la norma ASHRAE Standard 55 establece un valor máximo de velocidad de 0.1 y 0.25 m/s para invierno y verano, respectivamente. Por lo tanto, la velocidad máxima obtenida para el día cálido se encuentra bajo este criterio y mientras que para el día frío se obtienen valores por arriba del criterio establecido en la norma. En general, con base en los resultados la chimenea solar contribuye a mejorar la ventilación de la habitación.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
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