Caracterización de una chimenea solar a través de parámetros físicos como sistema de ventilación natural

Resum

Esta Tesis Doctoral es el resultado de las investigaciones realizadas en el sistema de construcción con fines energéticos conocido como chimenea solar, con la particularidad de tener inercia térmica, para su caracterización como sistema de ventilación natural en edificación. Se muestran los resultados experimentales llevados a cabo en la chimenea solar experimental construida en el LECE (PSA-CIEMAT, Almería) de 4.5 m de altura, destacando la ventilación nocturna producida por la inercia térmica del sistema. Se ha desarrollado y analizado un modelo físico dinámico en dos dimensiones para la descripción térmica del comportamiento dinámico de la chimenea solar. Este modelo bidimensional, capaz de describir fenómenos experimentales observados como son el efecto borde la superficie captadora y el incremento de la temperatura del aire con la altura, es evaluado experimentalmente. Para conocer el avance que supone este nuevo modelo respecto a los modelos clásicos caracterizados por trabajar en estado estacionario y una sola dimensión, se desarrollan un modelo de esquema clásico al que se le introduce la dependencia con el tiempo para que considere la inercia térmica del sistema. La validación Experimental de los modelos muestra como los modelos clásico son capaces de describir satisfactoriamente la evolución de las temperaturas de los elementos sólidos del sistema, pero el caudal de aire producido es fuertemente subestimado frente al caudal experimental obtenido, con un bias de 36.92% y un error cuadrático miedo de 40.67%. El modelo bidimensional dinámico propuesto ofrece unos resultados muy satisfactorios para la descripción térmica del sistema, y la estimación del caudal de aire producido supone un gran avance respecto a los modelos clásicos reduciendo el bias en siete veces y el error cuadrático medio a la mitad.