Sistemas de captación solar para clima ecuatorial frío

Abstract

En el contexto climático colombiano se ha evidenciado una falta de confort térmico en viviendas localizadas en en climas fríos de alta montaña, además del poco uso de estrategias de calefacción pasiva. Como una respuesta a esta problemática este trabajo plantea estudiar el comportamiento de los sistemas de calefacción solar en climas tropicales fríos y encontrar las principales variables para optimizar el rendimiento de dispositivos de captación de energía solar en dicho contexto climático, con estudio de caso en el clima del altiplano cundiboyacense en Bogotá, Colombia. Se plantean metodologías de análisis computacional mediante modelos paramétricos para realizar análisis de sensibilidad de las diferentes variables de un dispositivo de calefacción solar pasivo, se utilizan programas de simulación paramétricos, con el plugin Honeybee para Grasshopper, complemento del software Rhinoceros. Este plugin permite traducir la geometría paramétrica a formato de OpenStudio para posteriormente ser simulada con el motor de cálculo EnergyPlus. Para encontrar la solución óptima para el área de estudio, se integraron simulaciones térmicas dinámicas empleando EnergyPlus, con un proceso automatizado de análisis de optimización con metamodelos usando el algoritmo RBFOpt, el cual utiliza técnicas avanzadas de aprendizaje automático “Machine Learning” para encontrar buenas soluciones con un pequeño número de evaluaciones de funciones. La investigación permitió evaluar el comportamiento de los sistemas solares pasivos en climas de alta montaña en bajas latitudes, evidenciando que, debido al recorrido solar y a la cantidad de variables que puede modificarse en el diseño del sistema de calefacción solar, la orientación del dispositivo juega un papel secundario, existiendo otros parámetros de diseño que, en casos particulares, pueden ser más importantes para el buen funcionamiento del sistema; factor opuesto a lo evidenciado en los diferentes sistemas implementados en el mundo en climas estacionales, donde la orientación del sistema de captación solar es primordial, ya que determina el éxito o fracaso del mismo.