Efecto de las técnicas de enfriamiento por evaporación

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Efecto de las técnicas deenfriamiento por evaporación

rociando agua de niebla sobre lareducción de flujo de calor urbanoy el ahorro de energía en

departamentos Joanna Carolina Llanes Reyes



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Las técnicas de enfriamiento porevaporación usando agua rociadacomo niebla han sido el reciente

foco de atención como método deatenuar el ambiente cálido duranteel verano en Japón.



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Tecnologías utilizadas

Tsujimoto: gotitas micronizadas bajoalta presión.

Takeda: tecnología delfotocatalizador.

Ministerio del medio ambiente:gotitas de agua a una unidad al airelibre de acondicionador de aire delsitio.



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Condiciónexperimental



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Edificio de Prueba

Un apartamento en la ciudad deOsaka fue utilizado como el edificio de

prueba de verificación en unainvestigación del consumo de energíay el efecto urbano de la reducción delflujo de calor de tres tipos de técnicas

de la enfriamiento por evaporación:rociado en el techo, rociado en laterraza y rociado al aire libre.



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Esquema deledificio

Vista totaldel edificio


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Plan de piso



Periodo de Prueba

Las pruebas fueron realizadas entreel 10 de agosto de 2007 y 27 de

septiembre de 2007.No se habitó ningunos de los

apartamentos a lo largo del período

de la prueba.No se consumió ninguna energía u

otros recursos.



Aparatos de rociado

Inyector A. Roció gotitas de aguarelativamente grandes, bajo presión de ladistribución del agua.

Inyector B. Roció finas gotitas de aguacomo niebla, bajo una presión de bomba dealrededor de 1.8 MPa.



Condiciones de la Prueba

El rociado en el tejado fue pensadopara mejorar el ambiente cálido delúltimo piso, rociando gotitas de agua

sobre la superficie de la azotea usandoel inyector A.



El inyector B fue utilizado para rociar

un tipo de fina niebla de gotitas deagua, desde la terraza, tales que elaire exterior enfriado entraría en elcuarto usando la corriente natural.



Detalles del ajuste delinyector para el rociado de la

terraza



Fue utilizado un inyector A para el rociado ala unidad al aire libre del acondicionador de

aire del sitio para rociar gotitas de agua en laentrada de aire, de tal modo bajó latemperatura del aire del suministro y aletasdel intercambio de calor y así mejoró la

eficacia del aire acondicionado.



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Resultados de laPrueba de

Verificación



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Rociado en el tejadoFue observado un efecto de la reducción

de temperatura para la superficie de laazotea el 16 de agosto.



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Rociado en la terrazaLos resultados de las medidas para el rociado

en la terraza demostraron una caída 1.9°C en latemperatura de interior del promedio de la

jornada completa en 120 cm sobre nivel delpiso el 16 de agosto.



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Rociado a la unidad al aire

libreUn resultado representativo que demuestrael efecto sobre la reducción del consumo deelectricidad por el enfriador de aire el 22 de

septiembre.



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Evaluación de lasimulación numérica



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Las pruebas de verificaciónconfirmaron la eficacia de las variastécnicas de enfriamiento usadas en

una parte del edificio. Esta seccióndescribe la simulación numérica usadapara determinar el efecto ganado

aplicando estas técnicas de larefrigeración por evaporación aledificio entero.



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Efecto sobre el ahorro de

energíaPara la evaluación de la energía,

cada uno de las 20 unidades de

vivienda en la construcción fueasumida para ser ocupada por unafamilia de cuatro miembros, y un

horario por ocupación y el consumo deenergía en cada sitio fue fijada sobreesta base.



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Casos Experimentales de laSimulaciónCaso Método de Cálculo Tejado Usando la absorción solar eficiente para la

evaporación en el tejado (Caso de control:93%,Rociado:30%)

Terraza Disminución de -2K en la temperatura del airedel caso de control

Unidad alaire libre

Redución del 36% del consumo de energia porenfriamiento del caso de control

Paredlateral

Usando la absorción solar eficiente para laevaporación en el tejado (Caso de control:93%,Rociado:30%)

Todos Todos los métodos de rociado mencionadosanteriormente

Control Sin métodos de rociado



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Tarifas de la reducción delconsumo de energía media encada piso

Caso Tarifas de Reducción en el Consumo deEnergía [%]

1P 2P 3P 4P 5P Tejado 0 0 0 1 22

Terraza 65 65 65 65 51

Unidad alaire libre

36 36 36 36 36

Pared

lateral

5 5 5 4 4



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Resumen del efecto deimplementar todas las técnicassimultáneamenteObjetos de Evaluación Julio Agosto Sept

Ahorro de Energía por Enfriamiento[%]

85 74 89

Reducción del tiempo de uso delaire acondicionado [%] 85 68 90

Ahorro entero de energía de cadaunidad [%]

13 14 13

Ahorro total de energía mensual

[KWh]

544 1111 435

Energía total necesariamensual para el rocío deniebla [kWh]

Pump: 60 280 477 267

Pump: 30 178 290 169

Agua total necesaria mensual para

el rocío de niebla [m3 / month]

166 227 158



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El análisis fue hecho de las fuentes de aguay el consumo de energía necesario paraejecutar cada técnica.

El consumo diario de agua por personaaumentó por un factor de 1.3.

Índice de consumo de energía eléctrica de0.454 kWh/m3 para generación para la

distribución de agua.Operación de la bomba durante el período de

rociado en la terraza (30W o 60W)



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Efecto en la Reducción del

Flujo de Calor UrbanoHay dos categorías principales de la cargacálida en la atmósfera urbana (flujo de calorurbano):

Emisiones Superficiales

Emisiones Antropogénicas



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Se calcularon las tres fuentes de emisión: dela tierra, del tejado y de la pared lateral.

Cada una de cuatro fuentes de la carga decalor fue calculada en cada serie de tiempo.

Las medidas preventivas estuvierondirectamente relacionadas para reducir tresfuentes de flujo de calor: “rociado en eltejado”, “rociado en la pared lateral” y

“rociado a la unidad al aire libre deacondicionador de aire ”.



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Equipo Computacional para laEvaluación Acerca de la Carga

TérmicaEl instrumento realiza

una breve evaluación de

la carga térmica en laatmósfera urbanaseleccionando lainformación apropiada

para el área investigadade una base de datos predeliberada.



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Variación con Tiempo de la

Reducción de la Carga Térmicaen la Atmósfera Urbana



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A lo largo del día, la tarifa de reducciónpromedio para la carga térmica total era el64 %.

La carga térmica del tejado fue reducidaen 77%

La carga térmica de la pared lateral fuereducida en 61%.

En el rociado a la unidad al aire libre lareducción fue de 189%.



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Conclusiones

Confirmamos que las tecnologías a basede niebla tenían el efecto de reducir la

temperatura superficial, tiempo de uso deaire acondicionado, mejorando la eficaciade éste y reduciendo el consumo deenergía de enfriamiento a través de las

pruebas de verificación.



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En cuanto al flujo de calor urbano, lassimulaciones numéricas tambiénconfirmaron el efecto de la reducción cercasobre el 60%.

Por las simulaciones numéricas,confirmamos que la introducción de

tecnologías a base de niebla tienen elefecto del ahorro en el consumo de energíade enfriamiento del 80 %.

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