Estudio y análisis de superficies captadoras para colectores solares destinados al calentamiento de aire para acondicionamiento de ambientes

Resumen

El empleo de la energía solar para el calentamiento de aire, considerando las características climáticas de la zona de emplazamiento de la vivienda, representa una posibilidad concreta de acondicionamiento de ambientes, si se tiene en cuenta el manejo adecuado de las variables de confort, temperatura y humedad.Esta investigación se propuso explorar las posibilidades de ciertas superficies que integran la envolvente arquitectónica, entendida como los límites o paredes entre el espacio interior y el exterior de un edificio, ampliando su función primaria de cerramiento para convertirla en una superficie captadora de la radiación solar. Así, la propia envolvente del edificio puede colaborar en el mejoramiento de las condiciones higrotérmicas de los espacios interiores sin recurrir a la incorporación de elementos ajenos que impactan en la expresión formal proyectada originalmente.Para ello, se realizaron ensayos sobre tres colectores solares de aire de iguales dimensiones, utilizando el mismo material como superficie captadora, en este caso chapa ondulada color negro mate, dispuesta de tres formas diferentes con el objeto de detectar posibles variaciones de rendimiento térmico a partir de su disposición.En dos de las probetas, la superficie captadora era adyacente a la aislación posterior, y se dejó una cámara de aire por delante de 10 cm de espesor. En uno de ellos la chapa se dispuso con la ondulación en forma horizontal, y en la otra en forma vertical. En el tercer panel la superficie captadora se alojó de manera de conformar una doble cámara de aire. En los tres casos, se mantuvieron las relaciones entre la superficie de captación y las secciones de entrada y salida de cada una de ellas.Los colectores se dispusieron sobre el plano vertical fijados a la pared del EAB (Espacio de Arquitectura Bioclimática). Se realizaron registros diarios cada 15 minutos en las bocas de entrada y salida de cada probeta durante un año calendario completo.Del análisis de los registros se pudo determinar que el colector en el que la chapa estaba dispuesta de forma vertical registró los valores más altos de temperatura en la boca de salida.Los saltos térmicos registrados presentaron variaciones a lo largo del año, producto de la cantidadde horas de radiación solar que recibió cada superficie. Durante la estación fría, los colectores ensayadosrecibieron abundante radiación solar con un ángulo de incidencia más cercano a la perpendicularal plano, lo que se tradujo en mayores rendimientos térmicos, en contraposición a la situaciónque presentaron los colectores durante la estación cálida, donde la sombra arrojada por el alero deledificio, que sirvió de soporte para esta investigación, permitió disminuir las horas de radiación incidentesobre los colectores.El colector de doble cámara obtuvo el segundo rango más alto de valores de temperatura. Los análisisde los ensayos permitieron observar que:• La disposición de las ondulaciones propias de la superficie captadora elegida para esta investigaciónno incide de manera significativa en el rendimiento general de los colectores.• El grado de complejidad constructiva que presenta el diseño del colector de doble cámara noevidenció mejoras en el rendimiento térmico con respecto del colector de cámara simple.• En los tres casos se registraron importantes aportes de aire caliente hacia el interior del ambiente,llegando a registrarse saltos térmicos entre la entrada y la salida de aire del orden de los 23ºC enpromedio.De los diseños ensayados, se infiere que la adopción durante las primeras etapas del proyecto arquitectónico y su posterior implementación de sistemas de captación solar basados en materiales de frecuente utilización en la arquitectura contemporánea para la resolución de cerramientos verticales,como lo es la chapa ondulada, resultan un aporte de consideración al mejoramiento de las condiciones higrotérmicas de los espacios interiores, contribuyendo de manera efectiva a la reducción del consumo de combustibles no renovables