Análisis del desempeño térmico de dos tipos de radiadores aplicados al enfriamiento radiativo nocturno de una cámara climática

Autores/as

  • Eduardo Manuel González Cruz Universidade Tecnológica Federal do Paraná
  • Eduardo Krüger Universidade Tecnológica Federal do Paraná

DOI:

https://doi.org/10.46421/encac.v17i1.4123

Palabras clave:

enfriamiento radiativo nocturno, sistema radiante capacitivo, sistema de bajo consumo energético, estudio experimental, estudio comparativo

Resumen

Reducir la demanda de energía para calefacción y refrigeración en los edificios orienta los trabajos de desarrollo y evaluación de un sistema de calentamiento y enfriamiento radiante-capacitivo que los autores han implementado en una cámara climática. Como parte de dicho proyecto, el objetivo de este estudio es evaluar el desempeño térmico de dos tipos de radiadores de bajo costo aplicados para enfriamiento radiativo nocturno: un radiador prototipo fabricado con perfiles de aluminio y un radiador conformado por colectores comerciales de polipropileno. Los radiadores han sido monitorizados ante diferentes condiciones climáticas y flujos de agua durante periodos cálidos en la ciudad de Curitiba y evaluado su desempeño térmico a partir de dos indicadores: la potencia de enfriamiento nocturno promedio por metro cuadrado y un índice de eficiencia de enfriamiento. Los resultados permiten concluir que, para un flujo de agua de 163 l/h e iguales condiciones climáticas en términos de DTrw (diferencia entre la temperatura del agua a la entrada al radiador y la temperatura de estancamiento), la potencia de enfriamiento nocturno del radiador comercial de polipropileno es en promedio 29% superior al de aluminio en el rango de DTrw entre 2K y 7K.

Biografía del autor/a

Eduardo Krüger, Universidade Tecnológica Federal do Paraná

Doutor em Arquitetura e Urbanismo. Professor da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (Curitiba, PR).

Citas

BERDAHL, P.; MARTIN, M.; SAKKAL, F. Thermal performance of radiative cooling panels. International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 26, no 6, p. 871-880, 1983.

CATALANOTTI, S., CUOMO, V., PIRO, G., RUGGI, D., SILVESTRINI, V., & TROISE, G. The radiative cooling of selective surfaces. Solar Energy, 17(2), 83-89, 1975

DIRECTIVE 2010/31/EU OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL, of 19 May 2010 on the energy performance of buildings (recast). Official Journal of the European Union.

ERELL, E; ETZION, Y. Radiative cooling of buildings with flat-plate solar collectors, Building and Environment, 35 (4), 297–305. 2000.

ETZION, Y.; ERELL, E. A Hybrid Radiative-Convective Cooling System for Hot-Arid Zones. In Clean and Safe Energy Forever. Pergamon Press, p. 477-481, 1990.

GIVONI, B. Passive and low energy cooling of buildings. New York: Van Nostrand Reinhold, 1994.

GIVONI, B. Solar heating and night radiation cooling by a roof radiation trap. Energy and buildings, vol. 1, no 2, p. 141-145, 1977.

GONZALEZ CRUZ, E.; KRÜGER, E. Experimental study on a low energy radiant-capacitive heating and cooling system. Energy and Buildings, 255, 111674, 2022.

GONZALEZ-CRUZ, E., KRÜGER, E., CARRARO, F., MORAES DE BEM, G., Moreira de Abreu, A., TRENTO, D. Implementação de um sistema de aquecimento e resfriamento radiante-capacitivo (RC-HCS) em uma câmara climática. In: ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 19., 2022, Canela. Anais... Porto Alegre: ANTAC, 2022. p. XXX-XXX.

GONZÁLEZ-TORRES, M., PÉREZ-LOMBARD, L., CORONEL, J.F., MAESTRE I.R., YAN, D. A review on buildings energy information: Trends, end-uses, fuels and drivers. Energy Reports, Volume 8, Pages 626-637, 2022.

HU, M; PEI, G; WANG, Q; LI, J; WANG, Y; JI, J. Field test and preliminary analysis of a combined diurnal solar heating and nocturnal radiative cooling system. Applied Energy, Volume 179, Pages 899-908, 2016.

IEA. Cooling. https://www.iea.org/fuels-and-technologies/cooling (Accessed April 7, 2023).

IEA. Space Cooling, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/space-cooling, License: CC BY 4.0. 2022 (Accessed April 7, 2023).

LU, X., XU, P., WANG, H., YANG, T., HOU, J. Cooling potential and applications prospects of passive radiative cooling in buildings: The current state-of-the-art. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 65, 1079-1097, 2016

MATSUTA, M., TERADA, S., ITO, H. Solar heating and radiative cooling using a solar collector-sky radiator with a spectrally selective surface. Solar Energy Volume 39, Issue 3, Pages 183-186, 1987.

MICHELL, D.; BIGGS, K. L. Radiation cooling of buildings at night. Applied Energy, vol. 5, no 4, p. 263-275, 1979.

RHEE, K.N., KIM, K.W. A 50 year review of basic and applied research in radiant heating and cooling systems for the built environment. Building and Environment, 91, 166–190, 2015.

RHEE, K.N., OLESEN, B., KIM, K.W. Ten questions about radiant heating and cooling systems. Building and Environment, 112, 367-381, 2017.

SANTAMOURIS, M; ASIMAKOPOLOUS, D. Passive cooling of buildings. London: James and James, 1996.

VALL, S., CASTELL, A. Radiative cooling as low-grade energy source: A literature review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 77, p. 803-820, 2017.

VALL, S., MEDRANO, M., SOLÉ, C., & CASTELL, A. Combined radiative cooling and solar thermal collection: Experimental proof of concept. Energies, 13(4), 893, 2020.

YOUNG, D.A., WIJEWARDANE, S., STEFANAKOS, E., GOSWAMI, D.Y. Passive Radiative Cooling of Structures with Thick Film Nanocomposites. In Proceedings of the ISES Solar World Congress. 2021. p. 1146-1156.

LI, X., SHAO, S., HUANG, M., ZHANG, S., GUO, W. Integration of daytime radiative cooling and solar heating. iScience, 26, 105894, January 20, 2023.

MARTIN M. Radiative cooling. In: Cook J, editor. Passive Cooling, s.l. Cambridge, MA: The MIT Press; 1989.

Publicado

2023-10-26

Cómo citar

GONZÁLEZ CRUZ, Eduardo Manuel; KRÜGER, Eduardo. Análisis del desempeño térmico de dos tipos de radiadores aplicados al enfriamiento radiativo nocturno de una cámara climática. In: ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 17., 2023. Anais [...]. [S. l.], 2023. DOI: 10.46421/encac.v17i1.4123. Disponível em: https://eventos.antac.org.br/index.php/encac/article/view/4123. Acesso em: 22 jul. 2024.

Número

Sección

5. Eficiência Energética