UNIVERSIDAD DE SONORA

OPERACIONES UNITARIAS 2

Nombre:Adriana Padilla Zamudio 1 de Septiembre del 2011

“Efecto de las técnicas de enfriamiento por evaporación

mediante el rociado de niebla para la reducción en el consumo de energía

en casas – departamento.”

Quebec City, Cánada PLEA 2009 – 26th Conference on Passive

andLow energy Architecture

Junio 2009

Daisuke Narumi, Kentaro Shigematsu,Yoshiyuki Shimoda

Las pruebas de verificación y las simulacionesnuméricas se llevaron a cabo con el fin deinvestigar el efecto de la tecnología de la niebla en el ahorro de energía en las casas –departamentos.

3 técnicas: Rociado en la azotea Rociado en la terraza Rociado de la unidad externa de un cuarto con

a aire acondicionado

RESUMEN

El enfriamiento por evaporación usandorociado de niebla de agua ha sido

recientemente el foco de atención como un método de mitigar los efectos del ambiente térmico durante el verano.

INTRODUCCIÓN

Construcción de prueba

Una casa-departamento en Tsurumi Ward, Osaka City fue usada como la construcción para la prueba de verificación en una investigación del efecto en la reducción del consumo de energía por tres tipos de técnicas de enfriamiento por evaporación.

CONDICIONES EXPERIMENTALES.

construcción seleccionada

5 pisos con 42 años Concreto reforzado. 20 unidades de vivienda y con el mismo

p plano.

Figura 1. Plano externo de la construcción en prueba

Figura 2. Vista externa de la construcción en prueba

Figura 3. Plano de una unidad de vivienda

Cuarto A

Cuarto B Cuarto C

Cuarto DEscaleras

Clo

set

Clo

set

Terraza

Corredor

Las pruebas fueron llevadas a cabo entre el 10 de agosto del 2007 y el 27 de septiembre del 2007.

Periodo de pruebas

Se utilizaron dos tipos de boquilla de flujo único.

La boquilla A rociaba relativamente gotas largas de agua (tamaño de partícula aproximado a 200 µm) bajo la presión de agua principal.

Aparatos de rociado

Boquilla A.

La boquilla B rociaba finas gotas de agua en forma de niebla (tamaño de partícula aproximado de 40 µm) bajo presión de bomba alrededor de 1.8 MPa.

Rociado de Azotea

Involucraba 4 filas de 3 boquillas (apartamento 503).

Un ciclo de rociado de las 9 a.m a las 5 p.m por dos pares de filas, cada una rociando al mismo tiempo por 15 segundos, después paraba por 7 minutos.

Bajo esta condición de rociado el volumen estimado de agua rociada fue de 261 lt/día.

Condiciones de prueba

Figura 4. Vista del rociado de azotea.

Rociado de terraza

Se usó la boquilla B para rociar una delgada niebla.El sistema estaba compuesto por 8 boquillas instaladas en la terraza y 2 boquillas instaladas en la barandilla de la ventana de lado norte (apto.403) , y el rociado era continuo durante 24 horas.

Bajo estas condiciones de rociado el volumen de agua rociada estimada fue de 322 lt/día.

Figura 5. Vista del rociado en terraza

Rociado externo de la unidad de aireacondicionado

En esta prueba una boquilla única fue instalada en la entrada de aire de una unidad externa, y el rociado tomó lugar durante 24 horas siguiendo un ciclo de rociado de 1 segundo seguido de 29 segundos de suspensión.

Bajo estas condiciones de rociado el volumen de agua rociado estimado fue de 66 lt/día.

Figura 7. Vista del Rociado externo de la unidad de aire acondicionado

Resultados de las pruebas de verificación

Figura 8. Imagen térmica de la reducción de temperatura en la superficie por el uso del rociado de agua en la azotea

Figura 9. Variación del tiempo de reducciónDe temperatura de la superficie por el uso del rociado en la azotea (16 agosto)

El ambiente del interior mostró una reducción de 1.2° C a 120 cm sobre el nivel del suelo.

Con respecto a las condiciones de uso de aire acondicionado, una reducción del 9.7% en el consumo de energía fue confirmado en los departamentos donde el rociado de azotea fue llevado a cabo.

Los resultados de las mediciones del rociado de terraza mostraron una caída de 1.9°C durante un día con temperatura interior promedio a 120 cm sobre el nivel del suelo el 16 de Agosto.

La humedad promedio de todo el día aumentó a 1.7 g/kg, y este aumento en la humedad se puede esperar que tenga un impacto negativo en la comodidad térmica.

Rociado de terraza

Figura 10. Comparación de la variación con el tiempo de SET*por el uso de rociado de agua en el Balcón. (16 Agosto)

Rociado de la unidad externa de un cuarto con aire acondicionado

Figura 11. Comparación del tiempo de variación con la reducción del consumo de electricidad

En este día, el consumo de energía en el departamento de prueba fue de 34.3% más bajo que en el departamento de control.

La reducción promedio en el consumo de energía durante el periodo de prueba fue de 36%.

Esta sección describe la simulación numérica usada para determinar el efecto obtenido mediante la aplicación de estas técnicas de enfriamiento por evaporación a todo el edificio.

Programa para el cálculo de carga térmica p para casas SMASH fue usado

Evaluación de la simulación numérica

Para los cálculos de evaluación de energía*20 unidades de vivienda :

- Ocupados por una familia de cuatro.

- Horario de ocupación y el consumo deenergía en cada cuarto se estableció sobre estabase.

Para representar las técnicas de enfriamiento porevaporación, los cálculos fueron llevados a cabobajo las cinco condiciones mostradas en la tabla 1.

Caso Método de cálculoAzotea Usando absorción solar efectiva para la

evaporación en el techo (caso de control: 93%, rociado 30%)

Terraza Disminución -2K de la temperatura del aire, de caso control.

Unidad externa Disminución del 36% del consumo de energía para enfriar del caso control

Todo Todos los métodos de rociado mencionados anteriormente

Control Sin método de rociado

Tabla 1. Caso experimental de la simulación

Tabla 2. Reducción promedio de las tasas del consumo de energía en cada piso

Objeto de evaluación Jul Ago SeptAhorro de energía para enfriamiento (%) 85 74 89Reducción del tiempo de uso del aire acondicionado en cuarto

85 68 90

Ahorro completo de energía de cada unidad de vivienda

13 14 13

Ahorro de consumo de energía mensual (kWh)

Bomba: 60w

544 111 435

Bomba: 30 w

280 477 267

Agua total necesaria para el rociado de niebla mensual. (m3/mes)

166 227 158

Tabla 3. Resumen del efecto de implementar todas las técnicas simultáneamente. (promedio mensual)

Las pruebas de verificación y las de simulaciones numéricas se realizaron con el fin de investigar el efecto de la tecnología de niebla en el ahorro de energía en los departamentos.

Las pruebas de verificación confirmaron que las técnicas de enfriamiento por niebla empeladas en los departamento tenían el efecto de reducir el uso del aire acondicionado.

Las simulaciones numéricas confirmaron que la introducción de estas medidas tuvo el efecto de cortar el consumo de energía para el aire acondicionado de hasta el 80 %.

Conclusiones

1. M. Tsujimoto et al., (2004). Development of Heat Island Control System with Water Mist Sprayer, Building Summaries of Technical Papers of Annual Meeting AIJ., D-1, pp. 805-808

2. H. Takeda et al, (2006). Study on How Effective It Is in Reducing Cooling Load in Detached House to Spray Water on Photocatalyst-Based Exterior Materials, J. Environ. Eng., No. 606, pp. 37-42

3. Environmental Management Bureau, Ministry of the Environment, (2006). Pilot project for the environmental technology verification in the field of heat island control technology, Protocol for the verification tests on heat island control technology (Technology for controlling sensible heat produced from outdoor air-cooling units)

4. IBEC, (1999). SMASH: Simplified Analysis System for Housing Air Conditioning Energy

5. Osaka City Waterworks Bureau, (2006). Environmental

Bibliografía