Estudio numérico del performance térmico de un colector solar de aire con material de cambio de fase

Abstract

El empleo de materiales de cambio de fase ha cobrado relevancia en los últimos años, especialmente en sistemas de aprovechamiento solar-térmicos, con el objetivo de extender las horas de disponibilidad energética, con la consiguiente disminución de costos de producción, diversificación de la matriz energética y disminución de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este trabajo, se propone un modelo numérico en Simusol de un colector solar de tipo trapezoidal con la incorporación de una capa de parafina por debajo de la placa absorbedora. Las simulaciones se realizaron para dos días en particular, con condiciones meteorológicas diferentes. Se encuentra que el sistema colector- PCM es capaz de proveer aire en rangos de temperaturas aceptables (45 ºC – 80 ºC) para los procesos de secado, para le cual el colector fue diseñado. A su vez, el agregado de PCM mejora las condiciones de inercia térmica, lo que permite al colector proveer de aire caliente (35 ºC – 40 ºC) en horas de la tarde o de condiciones de nubosidad.

The use of phase change materials has taken relevance during on the last years, especially on solar-thermal systems, mainly to extend the hours of energetic availability, in consequence, it is possible to reduce the cost of production, the matrix diversification and greenhouse gases mitigation. In this work, the numerical model of a trapezoidal air heating collector is proposed. It was built by Simusol program with the incorporation of a paraffin layer beneath the absorber plate. Simulations for two different days with different meteorological conditions were carried out. It was found that PCM-collector system is able to deliver heated air at acceptable temperatures for drying processes, purpose for which was designed. The PCM addition improved the thermal inertia, which allows to the air collector to provide hot air during afternoon hours or even in cloudiness conditions.