Ingenierio

Curso 2003/04 CIENCIAS Y TECNOLOGÍAS/10
I.S.B.N.: 84-7756-598-8

ANA ISABEL PALMERO MARRERO

Estudio de un sistema solar térmico utilizando dispositivos sombreadores de edificios

Directores ARMANDO C. OLIVEIRA LOURDES GARCÍA

SOPORTES AUDIOVISUALES E INFORMÁTICOS Serie Tesis Doctorales

A Célio, a mis padres y a mis hermanas

Agradecimientos

A primeira pessoa a quem devo o meumais profundo agradecimento é ao meu director Armando Oliveira, porque para além da sua preciosa ajuda, pela permanente disponibilidade e dedicação na orientação deste trabalho, sempre soube dar-me o seu incentivo nos momentos mais difíceis. A mi codirectora Lourdes García le agradezco sus ánimos, interés, ayuda y dedicación durante toda la realización de este trabajo. Agradeço a colaboraçãoprestada pelo pessoal da Secção de Fluidos e Calor do DEMEGI (FEUP) e às gentes que conheci em Portugal nestes anos de trabalho, que me têm ajudado a sentir como em casa. A Célio agradeço-lhe que sempre tenha estado comigo para, em todo o momento, me apoiar e ajudar em qualquer coisa que necessitava para este trabalho. A mis padres y a mis hermanas les agradezco su comprensión y apoyo durante todo estetiempo. Finalmente quiero agradecer a todos los compañeros/as, tanto de España como de Portugal, que de una u otra forma me han ayudado en este trabajo.

Índice

Índice de materias
PRESENTACIÓN I. OBJETIVOS II. ESTADO ACTUAL Y PERSPECTIVAS DE LAS APLICACIONES DE LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA A LA EDIFICACIÓN
0. Presentación 1. Energía y edificación 2. Captadores solares térmicos 3. Referencias13 1 9

19 20 37 58

III. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA CAPTADOR-SOMBREADOR EN EL EDIFICIO: SELECCIÓN DE PARÁMETROS Y CUANTIFICACIÓN DE ENERGÍA CAPTADA
0. Presentación 1. Radiación solar 2. Diseño del sistema captador-sombreador 3. Energía captada por el sistema captador-sombreador 4. Resultados del análisis 5. Conclusiones 6. Referencias 75

83 85 99 109 119 127 129

Anexo A. Esquema desombreadores reales (lamas) y fotografías de edificaciones con sistemas sombreadores Anexo B. Características del software informático EES 131 133

IV. DESCRIPCIÓN DEL CAPTADOR SOLAR INTEGRADO Y SU MODELACIÓN
135

i

Índice

0. Presentación 1. Diferentes configuraciones del captador 2. Modelos para el captador solar sombreador 3. Resultados 4. Conclusiones 5. Referencias

145 146 154 190 211213

V. ESTUDIO EXPERIMENTAL DEL CAPTADOR SOLAR INTEGRADO
0. Presentación 1. Estudio experimental 2. Resultados experimentales 4. Conclusiones 5. Recomendaciones 6. Referencias Anexo A. Calibración de los termopares Anexo B. Coeficiente de correlación 215 223 224 234 243 244 245 247 247

3. Comparación de resultados experimentales con modelo teórico 240

VI. APLICACIONES DEL CAPTADORINTEGRADO PARA UN SISTEMA DE AGUA CALIENTE SANITARIA, VIABILIDAD ECONÓMICA Y ANÁLISIS AMBIENTAL
0. Presentación 1. Tipos de aplicaciones 2. Modelo del sistema para calentamiento de agua sanitaria 3. Viabilidad económica y análisis ambiental del sistema para calentamiento de agua sanitaria 4. Resultados 5. Conclusiones 6. Referencias 275 281 293 295 249 257 258 265

VII. CONCLUSIONES

297

iiÍndice

Index

English Summary

STUDY OF A THERMAL SOLAR SYSTEM USING LOUVRE SHADING DEVICES
I. II. INTRODUCTION SOLAR LOUVRE COLLECTOR DESIGN AND SOLAR ENERGY COLLECTION
1. Integrated solar louvre collector design 2. Solar energy collection 316 303

314

316 320

III.

SOLAR LOUVRE COLLECTOR MODELS
1. Configuration 1: Collector with tubes 2. Configuration 2: Collector withlarger channels 3. Configuration 3: Collector with smaller channels and transparent cover area

324 324 332 340 347 348 350

IV.

TESTING OF THE SOLAR LOUVRE COLLECTOR
1. Experimental facility 2. Results

V.

WATER HEATING SYSTEM MODEL, ECONOMIC AND ENVIRONMENTAL VIABILITY OF THE SYSTEM
1. Water heating system model 2. Economic and environmental viability of the system 353 353 357

VI....