EVALUACIÓN SISTEMÁTICA DEL DESEMPEÑO TÉRMICO DE UN MÓDULO EXPERIMENTAL DE VIVIENDA ALTOANDINA PARA LOGRAR EL CONFORT TÉRMICO CON ENERGÍA SOLAR

Transcripción

1 EVALUACIÓN SISTEMÁTICA DEL DESEMPEÑO TÉRMICO DE UN MÓDULO EXPERIMENTAL DE VIVIENDA ALTOANDINA PARA LOGRAR EL CONFORT TÉRMICO CON ENERGÍA SOLAR Bach. MOLINA FUERTES JUAN OMAR Dr. MANFRED HORN MUTSCHLER UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

2 OBJETIVO Evaluar sistemáticamente las técnicas bioclimáticas instaladas en un módulo experimental de vivienda (MEV), mediante la aplicación de métodos analíticos y experimentales para verificar el mejoramiento de las condiciones del ambiente interior de una vivienda o edificación con la estrategia de tecnologías limpias integradas sobre su envolvente que generen ahorro energético con respecto al consumo interno en calefacción de zonas alto andinas. Técnicas bioclimáticas como el sistema de muro radiante y, volumen de agua sobre contenedor radiante acumulador de calor sensible.

3 Noticias de cada año PROBLEMÁTICA Qué hacer? Hogares confortables Para reducir el impacto de las heladas en las poblaciones rurales altoandinas.

4 La vulnerabilidad a las bajas temperaturas son, mala alimentación, viviendas inadecuadas, vestimentas inadecuadas, desconocimiento en la población de conceptos de ventilación y aprovechamiento de la energía solar, entre otros (INDECI). Situaciones que dificultan alcanzar el confort térmico en el país (MVCS): Pobreza urbana y rural. Carencia de áreas verdes. Consumo incesante de los recursos naturales. Gastos energéticos. Crecimiento de la población y ciudades. Aplicación de materiales de construcción inadecuados de la zona. Diseños con ningún carácter bioclimático. El Perú cuenta con 28 tipos de climas, pero se diseña y construye sin tenerlos en cuenta. Poca difusión de tecnologías de fuentes de EERR. Entre otros

5 Obligatoriedad en el uso de las energía solar para contar con viviendas confortables. Al Sur del país, la radiación solar bordea anualmente los 6kWh/m2 día (M. Horn).

6 SAN FRANCISCO DE RAYMINA Comunidad al sur de Ayacucho a 3700 msnm (latitud S y longitud O)

7 Técnicas de aislamiento Sistemas de calefacción MÓDULO EXPERIMENTAL DE VIVIENDA (MEV)

8 SISTEMA MURO Y TUBO RADIANTE

9 PARTES PRINCIPALES DE LOS SISTEMAS DE CALEFACCIÓN SISTEMA MURO TUBO RADIANTE

10 UBICACIÓN DE SENSORES

11 CRONOGRAMA Y PLAN DE MEDIDAS Plan de medidas I. MEV sólo con técnicas de aislamiento térmico Un ambiente cerrado las 24h y el otro con ventanas sin coberturas entre las 6:00am y 6:00pm. Y viceversa con el otro ambiente. Ambientes sólo con puertas principales cerradas y ventanas sin coberturas entre las 6:00am y 6:00pm. Dobles puertas cerradas en ambos ambientes y ventanas sin coberturas entre las 6:00am y 6:00pm. Ambos ambientes sin coberturas en las ventanas y puerta semiabierta entre las 6:00am y 6:00pm II. MEV con adición de los sistemas de calentamiento:tubo-muro radiante MEV con sistemas activados y el mismo procedimiento de medidas que la etapa I. Meses Jul. Ago. Sep. Oct. Nov Semanas III. MEV con incorporación de cargas internas Estufa operando entre las 6-8am, 1-3pm, y 6-8pm. Personas percnoctando e interactuando con el MEV entre las 6pm hasta las 9am. III. MEV con implementaciones nuevas Colector tipo piscina sobre carcasa de madera y cubierta de policarbonato.

12 01/07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/2016 kwh/m2 CONDICIONES CLIMÁTICAS EXTERIORES 7 Energía solar diaria San Francisco de Raymina Condiciones climáticas exteriores Mes Variación Temperatura ( C) Humedad Relativa (%) Irradiancia solar (kwh/m2) Mín Julio Máx Promedio

13 RESULTADOS Temperaturas medias diarias según plan de medidas primera y segunda etapa

14 10:00 20:30 07:00 17:30 04:00 14:30 01:00 11:30 22:00 08:30 19:00 05:30 16:00 02:30 13:00 23:30 10:00 20:30 07:00 17:30 04:00 14:30 01:00 11:30 22:00 C Temperatura ( C) Temperatura exterior mínima, máxima y promedio diaria Temperatura horaria exterior del 21/08 al 26/09/16 Text. PROM. ( C) Text. MÍN. Text. MÁX. Text. Lado E Text. Lado O

15 10:30 04:00 21:30 15:00 08:30 02:00 19:30 13:00 06:30 00:00 17:30 11:00 04:30 22:00 15:30 09:00 02:30 20:00 13:30 07:00 00:30 18:00 11:30 05:00 22:30 16:00 09:30 03:00 20:30 14:00 07:30 C Temperatura horaria Amb. Sur y Norte Ti.Amb. S Ti.Amb. N

16 Temperaturas medias diarias en la superficie del serpentín

17 En el serpentín el calor se transfiere por convección del fluido a su superficie interna, seguido por un proceso de conducción sobre el espesor del serpentín, y finalmente por convección y radiación desde la superficie exterior del serpentín al medio que lo rodea. La gráfica a la derecha representa las horas del día donde se produce al transferencia de calor del serpentín al ambiente Sur.

18 Del gráfico de temperaturas en el tubo radiante la temperatura media diaria entre el agua y la superficie del tubo es 1.79 C y la media horaria máxima de 3.11 C.

19 CONCLUSIONES El incremento de la temperatura media diaria interior respecto a la temperatura exterior sólo con las técnicas de aislamiento es, en el ambiente sur de 2.46 C y en el ambiente norte de 4.99 C. El incremento de temperatura media diaria interior respecto a la temperatura exterior con las técnicas de aislamiento más, los sistemas de calefacción, es en el ambiente sur de 5.65 C y en el ambiente norte de 6.8 C. La temperatura mínima exterior con el plan de medidas sólo con las técnicas de aislamiento se produjo el 20/07/16 a las 6:30am y fue de -4.2 C, siendo las temperaturas interiores para esa misma fecha y hora de, en el ambiente sur 6.62 C y en el ambiente norte 9.29 C. La temperatura mínima exterior con el plan de medida anterior más los sistemas de calefacción se produjo el 29/08/16 a las 6:30am y fue de -8 C, siendo las temperaturas interiores para esa misma fecha y hora de, en el ambiente sur 7.43 C y en al ambiente norte 9.53 C.

20 La utilización de doble puerta respecto de una sola, contribuye a que el calor interior no se pierda repentinamente al ingresar al MEV, además, cumple la función de mantener por más tiempo y más elevada la temperatura interior debido al mayor aislamiento. Ambos sistemas de calefacción son apropiados y asequibles para el poblador altoandino cuyo potencial energético solar esta asegurado. El comportamiento térmico al interior del MEV según los resultados obtenidos a la fecha mejoraran aún más cuando se lleve a cabo la tercera y cuarta etapa del estudio. Implementar un invernadero adosado al MEV, aumentar las dimensiones de las ventanas para ganar calor por radiación directa ó, alojar el colector tipo piscina sobre un contenedor aislado con cubierta de vidrio, serán algunas alternativas para lograr el objetivo propuesto.

21 Bach. Juan Omar Molina Fuertes Tel.: ; Página Web.: .: ; UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA