Cargas térmicas de edificios en estado transitorio: su influencia en el dimensionamiento de colectores solares de aire

Abstract

La carga térmica de un ambiente (demanda) y la energía entregada por un colector solar de aire o cualquier otro dispositivo solar térmico (generación) son funciones que dependen de las condiciones meteorológicas, del edificio y del equipo en sí mismo, y son ambas intrínsecamente dependientes del tiempo. No necesariamente ambas funciones estarán acopladas. El presente trabajo aborda el estudio dinámico de la demanda energética de calefacción y de la potencia entregada por colectores solares calentadores de aire para una vivienda en la ciudad de Salta. Para ello, se determina en primer lugar la carga de calefacción del ambiente de la vivienda para dos tipo de días de invierno: un día promedio y un día extremo. A continuación, se definen escenarios para la energía entregada por un sistema de colectores solares calentadores de aire y se simula el comportamiento térmico de la vivienda para cada escenario mediante EnergyPlus. Se determinan el ahorro de energía convencional en conjunto con la temperatura interior de cada zona en cada caso y se concluye que, para este caso, el dimensionamiento del área de colección debe basarse en la carga térmica diaria correspondiente a un día promedio de invierno y que se requiere de control automático para no sobrecalentar el ambiente interior.

The thermal load (demand) of a building zone and the energy delivered by a solar air collector or any other solar thermal device (generation) depend on meteorological conditions, building materials, and equipment, and they are both functions of time that are not necessarily coupled. This paper deals with the dynamic study of the heating thermal load and the power delivered by solar air collectors in a residence of Salta city. Firstly, the hourly heating thermal load is calculated for two types of winter days: an average day and an extreme day. Then, three scenarios are defined for the energy delivered by the solar collectors. Finally, simulations of the transient thermal behavior of the zone for each scenario were performed with EnergyPlus software in order to obtain hourly indoor temperatures and energy savings for each case. In this study case, it is concluded that the dimensioning of the collection area should be based on the value of the heating thermal load corresponding to an average winter day, and that an automatic control system of the air collector will be required in order to avoid indoor overheating.