Simulación mediante CDF de una chimenea solar inclinada sobre la cubierta

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.22320/07190700.2021.11.02.06

Palabras clave:

energía solar, ventilación, simulación CFD

Resumen

En los últimos años se ha elevado el consumo energético derivado del uso de aparatos eléctricos para promover el movimiento de aire en regiones con climas cálidos, lo que ha traído como consecuencia un impacto negativo en el ambiente. En este trabajo se evalúa el desempeño de una chimenea solar utilizada para inducir la ventilación natural en un espacio cerrado, bajo las condiciones del clima cálido mexicano. Para tal efecto, se desarrollaron simulaciones CFD empleando el modelo de turbulencia RNG k- ɛ y el modelo de radiación DO, y considerando únicamente los fenómenos de convección natural. El desempeño de la chimenea solar se evaluó comparando los resultados de las simulaciones con mediciones experimentales; análisis que reveló una buena concordancia. Se obtuvieron temperaturas de hasta 46.5°C en el aire dentro de la chimenea y de 77.1°C en la placa de absorción; resultados que permiten verificar la influencia del fenómeno de descarga de calor por flotación natural del aire en la chimenea.

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Biografía del autor/a

Sandra Rodríguez-Trejo, Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Ciudad de México, México.

Magíster en Diseño Bioclimático, Estudiante doctoral, Posgrado en Diseño Bioclimático, Dpto. de Medio Ambiente.

Víctor Fuentes-Freixanet, Universidad Autónoma Metropolitana Azcapotzalco, Ciudad de México, México.

Doctorado en Diseño, Arquitectura Bioclimática, Académico Investigador

Citas

AL-KAYIEM, H., K.V. SREEJAYA & GILANI, S. (2014). Mathematical analysis of the influence of the chimney height and collector area on the performance of a roof top solar chimney. Energy and Buildings 68: 305-311.

BASSIOUNY, R. & KORAH, N. (2009). Effect of solar chimney inclination angle on space flow pattern and ventilation rate. Energy and Buildings 41: 190-196.

BOUCHAIR, A. (1994). Solar Chimney for Promoting Cooling Ventilation in Southern Algeria. Building Services Engineering Research and Technology 15: 81-93.

CHEN, Z., BANDOPADHAYAY, P., HALLDORSSON, J., BYRJALSEN, C., HEISELBERG, P. & LI, Y. (2003). An experimental investigation of a solar chimney model with uniform wall heat flux. Building and Environment 38: 893-906.

DE BUEN, O. (2017). El confort en la demanda eléctrica. [En línea]. Recuperado el 26/03/2018 de https://www.energiaadebate.com/blog/2338/

GONZÁLEZ, L & BEELE, A. (2016). Estudio de caracterización del uso de aire acondicionado en vivienda de interés social. Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía. [En línea]. Recuperado el 10/10/2017 de https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/164221/Conuee_2016_Estudio_Caracterizaci_n_Uso_Aire_Acondicionado_en_Vivienda.pdf

HARRIS, D. & HELWIG, N. (2007). Solar chimney and building ventilation. Applied Energy 84: 135-146.

INEGI. (2018). Encuesta Nacional de Consumo de Energéticos en Viviendas Particulares (ENCEVI) 2018. Instituto Nacional de Estadística y Geografía. Recuperado el 15/07/2020 de https://www.inegi.org.mx/contenidos/programas/encevi/2018/doc/encevi2018_presentacion_resultados.pdf

JIANLIU, X. & WEIHUA, L. (2013). Study on solar chimney used for room natural ventilation in Nanjing. Energy and Buildings 66: 467-469.

KHANAL, R. & LEI, C. (2011). Numerical investigation of the ventilation performance of a solar chimney. ANZIAM Journal 52: 899-913.

LAL, S., KAUSHIK, S. & BHARGAV, P. (2013). Solar chimney: A sustainable approach for ventilation and building space conditioning. International Journal of Development and Sustainability 2(1). ISSN: 2168-8662.

LI, A., JONES, P., ZHAO, P. & WANG, L. (2004) Heat transfer and natural ventilation airflow rates from single-sided heated solar chimney for buildings. Journal of Asian Architecture and Building Engineering 3(2): 233-238. doi: 10.3130/jaabe.3.233

MAHDAVINEJAD, M., & KHAZFOROOSH, S. (2014). Combination of Wind Catcher and Chimney for More Energy Efficient Architectural Buildings. Sustainable Energy, 2(1), 35-38.

MATHUR, J., BANSAL, N., MATHUR, S., JAIN, M. & ANUPMA. (2006). Experimental investigations on solar chimney for room ventilation. Solar Energy 80: 927-935.

NEVES, L. (2012). Chaminé solar como elemento indutor de ventilação natural em edificações. (Tesis Doctoral). Universidade Estadual de Campinas.

SAIFI, N., SETTOU, N., DOKKAR, B., NEGROU, B., & CHENNOUF, N. (2012). Experimental study and simulation of airflow in solar chimneys. Energy Procedia 18: 1289 – 1298.

SALEEM, A., BADY, M., OOKAWARA, S. & ABDEL-RAHMAN, A. (2016). Achieving standard natural ventilation rate of dwellings in a hot-arid climate using solar chimney. Energy and Buildings 133: 360–370.

SÁNCHEZ, E. (2017). Optimización de la fachada de doble piel acristalada con ventilación natural. Metodología de diseño para el análisis de la eficiencia energética del sistema. (Tesis doctoral). Universidad Politécnica de Madrid. España.

SHI, L., ZHANG, G., CHENG, X., GUO, Y., WANG, J. & CHEW, M. (2016). Developing an empirical model for roof solar chimney based on experimental data from various test rigs. Building and Environment 110: 115-128.

SHI, L., ZHANG, G., YANG, W., HUANG, D., CHENG, X. & SETUNGE, S. (2018). Determining the influencing factors on the performance of solar chimney in buildings. Renewable and Sustainable Energy Reviews 88: 223-238.

WANG, L., & LI, A. (2006). A numerical study of vertical solar chimney for enhancing stack ventilation in buildings. In: Proceedings of the 21th conference on passive and low energy architecture. Eindhoven, The Netherlands; pp. 1–5.

YUSOFF, W., SALLEH, E., ADAM, N., SAPIAN, A., & SULAIMAN, M. (2010). Enhancement of stack ventilation in hot and humid climate using a combination of roof solar collector and vertical stack. Building and Environment 45: 2296-2308.

ZHAI, X., DAI, Y. & WANG, R. (2005). Comparison of heating and natural ventilation in a solar house induced by two roof solar collectors. Applied Thermal Engineering 25: 741-757.

Zhang, T., Tan, Y., Yang, H., & Zhang, X. (2016). The application of air layers in building envelopes: A review. Applied Energy 165: 707–734.

Publicado

2021-12-30

Cómo citar

Rodríguez-Trejo, S., & Fuentes-Freixanet, V. (2021). Simulación mediante CDF de una chimenea solar inclinada sobre la cubierta. Hábitat Sustentable, 11(2), 72–81. https://doi.org/10.22320/07190700.2021.11.02.06

Número

Sección

Artículos