Analysis of the thermal behaviour of bioclimatic facades by means of 1D unsteady simulations of the heat transfer phenomena involved
Cita com:
hdl:2117/392604
Document typeMaster thesis
Date2023-06-20
Rights accessOpen Access
Except where otherwise noted, content on this work
is licensed under a Creative Commons license
:
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Spain
Abstract
The problems facing the world today make energy saving a very popular topic lately. Saving energy is not only related to reducing air and water pollution but also conserving natural sources, which in turn creates a better environment for people around the world. Using energy more efficiently is also a way to save energy, and this is one of the fastest and most cost-effective solutions to save money and help reduce emissions. This issue is undoubtedly of interest to the thermal field since it is constantly involved in the air conditioning of closed spaces. To contribute to energy savings in this type of application, it is essential to study the enclosing elements of a building such as the floor, roof and facade. It is mainly intended that these elements serve to capture and accumulate energy in the best way. That is why during the development of humanity some ideas have been proposed that contribute to this, one of them is the historical element to capture and accumulate energy: the Trombe wall. Consequently, this study focuses on the development of numerical models that, without having to be complex or require a lot of calculation time, allow simulating the energy transfer in different types of facades. These models are one-dimensional and transitory that are based on the Finite Volume Methodology and that are implemented through in-house numerical codes in the high-level programming language C++. Therefore, this study proposes five different cases, each of them with interesting variations to consider that could contribute to energy efficiency. The results obtained show that the implementation of a passive solar-heating system such as the Trombe wall helps to increase the temperatures inside an enclosure without the need to consume energy, which would reduce individual bills and stabilize the prices of the electricity Los problemas que enfrenta el mundo hoy en día hacen que el ahorro de energía sea un tema muy popular últimamente. El ahorro de energía no solo está relacionado con la reducción de la contaminación del aire y el agua, sino también con la conservación de las fuentes naturales, lo que a su vez crea un mejor medio ambiente para las personas en todo el mundo. Usar la energía de manera más eficiente también es una forma de ahorrar energía, y esta es una de las formas más rápidas y rentables de ahorrar dinero y ayudar a reducir las emisiones. Este tema es sin duda de interés para el campo térmico ya que está constantemente involucrado en la climatización de espacios cerrados. Para contribuir al ahorro energético en este tipo de aplicaciones, es fundamental estudiar los elementos de cerramiento de un edificio como son el suelo, la cubierta y la fachada. Se pretende principalmente que estos elementos sirvan para captar y acumular energía de la mejor manera. Es por ello que durante el desarrollo de la humanidad se han propuesto algunas ideas que contribuyen a ello, una de ellas es el elemento histórico para captar y acumular energía: el muro Trombe. En consecuencia, este estudio se centra en el desarrollo de modelos numéricos que, sin tener que ser complejos ni requerir mucho tiempo de cálculo, permitan simular la transferencia de energía en diferentes tipos de fachadas. Estos modelos son unidimensionales y transitorios que se basan en la Metodología de Volumen Finito y que se implementan mediante códigos numéricos propios en el lenguaje de programación de alto nivel C++. Por lo tanto, este estudio propone cinco casos diferentes, cada uno de ellos con variaciones interesantes a considerar que podrían contribuir a la eficiencia energética. Los resultados obtenidos muestran que la implementación de un sistema de calefacción solar pasiva como la pared Trombe ayuda a aumentar las temperaturas en el interior de un recinto sin necesidad de consumir energía, lo que reduciría las facturas individuales y estabilizaría los precios de la electricidad Els problemes que enfronta el món avui fan que l’estalvi d’energia sigui un tema molt popular darrerament. L’estalvi d’energia no només està relacionat amb la reducció de la contaminació de l’aire i l’aigua, sinó també amb la conservació de les fonts naturals, cosa que alhora crea un medi ambient millor per a les persones a tot el món. Utilitzar l’energia de manera més eficient també és una forma d’estalviar energia, i aquesta és una de les formes més ràpides i rendibles d’estalviar diners i ajudar a reduir les emissions. Aquest tema és sens dubte d’interès per al camp tèrmic, ja que està constantment involucrat en la climatització d’espais tancats. Per contribuir a l’estalvi energètic en aquest tipus d’aplicacions, és fonamental estudiar els elements de tancament d’un edifici com son el terra, la coberta i la façana. Es pretén principalment que aquests elements serveixin per captar i acumular energia de la millor manera. És per això que durant el desenvolupament de la humanitat s’han proposat algunes idees que hi contribueixen, una és l’element històric per captar i acumular energia: el mur Trombe. En conseqüència, aquest estudi se centra en el desenvolupament de models numèrics que, sense haver de ser complexos ni requerir molt de temps de càlcul, permetin simular la transferència d’energia en diferents tipus de façanes. Aquests models són unidimensionals i transitoris que es basen en la metodologia de volum finit i que s’implementen mitjançant codis numèrics propis en el llenguatge de programació d’alt nivell C++. Per tant, aquest estudi planteja cinc casos diferents, cadascun amb variacions interessants a considerar que podrien contribuir a l’eficiència energètica. Els resultats obtinguts mostren que la implementació d’un sistema de calefacció solar passiva com la paret Trombe ajuda a augmentar les temperatures a l’interior d’un recinte sense necessitat de consumir energia, cosa que reduiria les factures individuals i estabilitzaria els preus de l’electricita
SubjectsExterior walls -- Energy conservation -- Design and construction, Solar heating -- Design and construction -- Mathematical models, Buildings -- Air conditioning -- Designs and plans, Murs exteriors -- Estalvi d'energia -- Disseny i construcció, Calefacció solar -- Disseny i construcció -- Models matemàtics, Edificis -- Aire condicionat -- Projectes
DegreeMÀSTER UNIVERSITARI EN ENGINYERIA TÈRMICA (Pla 2020)
Files | Description | Size | Format | View |
---|---|---|---|---|
masterthesis-lincolnarellano-finalversion.pdf | 7,337Mb | View/Open |