Acumulación de calor en el subsuelo : carga por colector-solar y descarga mediante intercambiador de calor agua - agua

CONSULTE EN LINEA A TRAVES DE REPOSITORIO INSTITUCIONAL

Tesis (Ing. Civil Mecánico) - - Prof. guía : Pedro Roth Urban

h. 101-102

[Resumen del autor]

El subsuelo ha sido considerado como una fuente de calor desde hace unos cincuenta años atrás, así como a empezado a ser considerado como un buen acumulador de energía térmica desde hace aproximadamente treinta años. La acumulación de calor o frío por 3 meses o más ha sido y es en este momento un problema que de solucionarse traería consigo grandes ahorros energéticos y disminución de contaminantes producto de la combustión de combustibles fósiles. De esta manera, los excesos de calor en verano podrían ser acumulados y utilizados cuando se necesitasen en épocas frías como invierno, y viceversa. Sin embargo, antes de realizar cualquier utilización del subsuelo en usos térmicos es necesario un estudio de las propiedades termofísicas del suelo, como la conductividad térmica, para establecer el comportamiento térmico de estos tipos de acumuladores. El objetivo de este trabajo fue el de determinar la capacidad de acumulación y recuperación de calor de un sistema de Acumulación de Energía Térmica en el Sub suelo (Underground Termal Energy Storage, UTES), utilizando un Intercambiador de Calor de tipo Borehole (Borehole Reat Exchanger, BHE) unido a colectores solares planos. Para esto, lo primero que se hizo fue establecer los parámetros termofísicos del suelo donde está ubicado el Intercambiador de Calor tipo Borehole realizando un Test de Respuesta Térmica, mediante el uso de dos métodos (Fuente Lineal y Suma de las Resistencias) que luego fueron comparados, para determinar el comportamiento térmico del Acumulador de Calor. Para esto, el acumulador fue "cargado" con calor durante 10 dias utilizando un calefactor eléctrico, y midiendo las temperaturas de entrada y salida del acumulador, además de la temperatura ambiente. Esta instalación se encuentra en el Laboratorio de Energía Solar ubicado en la Sede José Miguel Carrera de la UT.F.S.M. Luego de la determinación de este importante aspecto, el sistema de acumulación fue unido a colectores solares por un periodo de cuatro semanas, con el fin de "cargar" el acumulador con la energía entregada por la radiación solar a los colectores, con el objeto de recrear la acumulación de exceso de calor que se produciría en verano. Durante este periodo se midieron las temperaturas de salida y entrada del acumulador y de los colectores, la radiación solar y la temperatura ambiental. Finalmente, el calor acumulado en el sistema fue "descargado" utilizando un intercambiador simple de calor agua-agua que permitió el calentamiento de un fluido trío por parte del fluido caliente que salía del BHE. En esta etapa se midieron las temperaturas de entrada y salida del intercambiador del fluido trío y del caliente, además de la temperatura ambiental. Además, se realizó una simulación computacional del comportamiento térmico del acumulador durante la etapa del Test de Respuesta Térmica. Para esto, se utilizó el software TRNSYS 14.2, que es un programa para simulación de sistemas transientes, con la subrutina Type 141 para sistemas de BHE. Con este trabajo se pretende seguir con los distintos tipos de investigaciones que se pueden realizar a un sistema de Acumulación de Calor en el Sub suelo y determinar la eficiencia y las posibles mejoras que se le puedan hacer a estas investigaciones y a las instalaciones en que estas se realizan.

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