Estudio del potencial de aprovechamiento de energía solar térmica en un cerramiento compuesto de ladrillo con material de cambio de fase

Lacueva Palacín, Adrián
Lázaro Fernández, Ana (dir.) ; Guillén Lambea, Silvia (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2020
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Máquinas y Motores Térmicos

Graduado en Ingeniería de Tecnologías Industriales

Resumen: Con el aumento de las necesidades energéticas mundiales y la necesidad de cambiar el modelo energético actual por uno basado en las energías renovables, se hace patente la importancia de la eficiencia energética en todo tipo de procesos y, especialmente, en el sector doméstico a través de soluciones que reduzcan el consumo de energía en sistema de climatización, refrigeración o calefacción.
Este estudio se centra en la implementación de materiales de cambio de fase (PCM) en paredes portantes de tubos de agua con la intención de almacenar energía térmica durante el día y ceder durante la noche el calor para calentar agua sanitaria. El objetivo principal es comprender el comportamiento térmico del PCM, cloruro de calcio hexahidratado, a través de la simulación numérica del sistema detallado. Además, dado que se requiere de una validación experimental para la ratificación de los resultados numéricos, se diseña el banco de ensayos que sirva para tal efecto, teniendo en cuenta la selección de los materiales y componentes necesarios para su construcción, el proceso de montaje y construcción y selección de la instrumentación, monitorización y control de forma que permitan reproducir las condiciones ambientales deseadas.
Para la consecución de los resultados, se realiza una colaboración con el Dr. Lamine a través del cual se fijan las condiciones de contorno y la radiación solar incidente, 350W/m2. Además, se parte de un modelo numérico existen en el Grupo de Investigación GITSE del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Zaragoza que incluye la carga térmica del sistema a estudiar. Tras una recopilación bibliográfica sobre los PCMs y los antecedentes de estudios en cerramientos activos, se realiza la simulación de la descarga térmica del sistema junto a un análisis del efecto del caudal en el tiempo de descarga y en la variación de la temperatura del agua.
En cuanto a la estructura del trabajo, se encuentra divido cinco capítulos. En el primero, se presentan los antecedentes de estudios en cerramientos activos y se plantea las condiciones del estudio. En el segundo de los capítulos, se presentan los objetivos a satisfacer a lo largo del escrito. En el tercer capítulo, se presenta el modelo numérico, se simula la descarga térmica del modelo y se analizan los resultados obtenidos y el efecto del caudal en el tiempo de descarga y la variación de la temperatura del agua. En el cuarto capítulo, se detalla el diseño del banco de ensayos en el que se realizarán los ensayos experimentales que permitirán la validación del modelo numérico. Finalmente, en el quinto capítulo, se ofrecen las conclusiones obtenidas y las líneas futuras del TFG. Además, se incluye un anexo con el marco teórico del almacenamiento energético térmico y de los PCMs.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado