Modelado de sistemas de desecantes sólidos para el tratamiento de aire de ventilación en edificios - Fernández-Hernández, Francisco Ángel (Servicio de Publicaciones y Divulgación Científica, 2015)
Se realiza un análisis de los sistemas de tratamiento de aire exterior de ventilación en edificios con desecantes sólidos. En edificios con elevadas ganancias internas y situados en ciudades con climas húmedos, los sistemas convencionales no pueden garantizar el confort térmico en la zona ya que no tienen un control de la humedad. Como solución a este problema, las unidades de tratamiento de aire con desecantes sólidos (UTA desecante) tratan la carga sensible y latente por separado, garantizando el confort térmico. Esta tesis realiza una serie de contribuciones en algunas de las líneas de investigación más importantes de las UTAs desecantes. En primer lugar, el control de la operación de las UTAs desecantes se basan en un control simple, no incluyen una inteligencia de control que permita optimizar el funcionamiento del sistema desde el punto de vista del consumo de energía y en función de las condiciones de operación. El primer artículo que avala esta tesis [1] realiza un estudio de un sistema de tratamiento de aire exterior complementado con un suelo radiante para el acondicionamiento de recintos de grandes volúmenes. La principal aportación es una estrategia de control óptima de la UTA desecante desde el punto de vista del consumo de energía, favoreciendo la contribución de energía solar en la regeneración de la rueda y comprobando que se satisfacen las condiciones de confort de los ocupantes de la zona. Comparándolo con un sistema convencional, se demuestra que el sistema desecante solar tiene un 35% menos de consumo de energía. En una fase posterior al primer artículo, se descubren nuevas investigaciones que demuestran que las condiciones de velocidad, temperatura y humedad del aire, condicionan el rendimiento de la rueda desecante. Esta afirmación pone en duda los resultados obtenidos con UTAs desecantes en los que el modelo de rueda es de efectividad constante. Para resolver este problema, en el segundo artículo que avala esta tesis [2] se analiza la influencia del modelo de rueda de efectividad variable en el rendimiento del sistema y en la capacidad de asegurar el confort en la zona, en función de la temperatura de regeneración y el caudal de aire. Se demuestra la necesidad de sustituir el modelo de rueda de efectividad constante por efectividad variable para garantizar la fiabilidad de los resultados. Además, la operación del sistema con caudales de aire muy bajos penaliza el rendimiento de la rueda en mayor medida que con bajas temperaturas de regeneración. Finalmente, con el objetivo de que en la actualidad los sistemas generadores de energía formen parte del propio edificio, en el tercer artículo que avala esta tesis [3] se propone un nuevo sistema de tratamiento de aire exterior de ventilación con desecantes sólidos, denominado sistema de fachada desecante, en el que se incorpora la fachada del edificio al sistema. El material desecante es introducido dentro de una fachada ventilada, formando dos capas de material desecante. El aire de ventilación circula a través de la cámara de aire de la fachada y se deshumecta en contacto con el desecante. A la salida, se introduce en una climatizadora convencional donde se somete a un tratamiento de enfriamiento para ser impulsado a la zona. La fachada incorpora un captador solar que calienta el aire exterior hasta la temperatura necesaria para su regeneración. Se valora el potencial del sistema en un clima húmedo y se calcula la eficiencia del sistema en función de las condiciones exteriores: radiación solar, humedad y temperatura. Se demuestra que la eficiencia del sistema depende fundamentalmente de la radiación solar incidente sobre la fachada. [1] The optimization of the operation of a solar desiccant air handling unit coupled with a radiant floor. José Manuel Cejudo López, Francisco Fernández Hernández, Fernando Domínguez Muñoz, Antonio Carrillo Andrés. Energy and Buildings 62 (2013) 427-435. [2] Influence of the desiccant wheel effectiveness method approaches, with fix and variable effectiveness parameters, on the performance results of an airport air-conditioning system. Celestino R. Ruivo, Francisco Fernández Hernández, José Manuel Cejudo López. Energy Conversion and Management 94 (2015) 458-471. [3] A new desiccant channel to be integrated in building façades. Francisco Fernández Hernández, José Manuel Cejudo López, Fernando Domínguez Muñoz, Antonio Carrillo Andrés. Energy and Buildings 86 (2015) 318-327.
Keywords: Ventilación - Tesis doctorales; Modelado; Desecantes Sólidos; Fachada integrada; Carga Latente