Sistema de enfriamiento natural del agua de acondicionamiento de los espacios

«Lo natural si es bueno, es dos veces bueno»

El proyecto CartujaQanat recuperará la Avenida I de la EXPO 92. Esta recuperación se basará en el tratamiento de los elementos existentes, estanques, acueducto y anfiteatro, añadiéndoles sistemas innovadores que permitan la producción de agua y aire fría y caliente para el acondicionamiento natural de los espacios. Además, se construirá una nueva estancia que será el Zoco.

Uno de los puntos críticos es la producción de agua fría para el régimen de refrigeración. Esta producción debe hacerse con mecanismos naturales y minimizando el consumo de agua y energía. Para ello se ha diseñado y probado una solución basada en la disipación radiante con el cielo y el enfriamiento evaporativo.

El potencial del cielo como disipador de calor natural es ilimitado y en las noches con buen tiempo su temperatura es más baja que la de otros sumideros ambientales (suelo y aire). La promesa del cielo como un disipador de calor ambiental impulsó esta exploración del potencial del enfriamiento de la radiación nocturna. Una revisión del estado de la técnica reveló que en todos los disipadores radiativos desarrollados y probados hasta la fecha, el fluido de disipación (agua) transfirió calor indirectamente al disipador de calor (el cielo) haciendo circular agua dentro de las tuberías del colector solar. Los valores de potencia de disipación más altos reportados en la literatura fueron del orden de 100 W / m2.

Mientras que la disipación nocturna en la tubería ha sido analizada por autores anteriores, no se han investigado los sistemas de flujo descendente. Dado el aumento previsible en la potencia de enfriamiento en el último modo operativo, el objetivo buscado en este estudio fue evaluar experimentalmente la potencia de disipación nocturna de un sistema de flujo descendente y comparar su potencia de enfriamiento con la de las configuraciones convencionales en tubería.

La imagen superior muestra detalles del prototipo construido y experimentado en las instalaciones de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de la Universidad de Sevilla. Esta solución permite el flujo de agua por el interior de un intercambiador de polipropileno o por el exterior como lámina descendente.La mejora previsible de la potencia de enfriamiento en el modo operativo de flujo descendente se comparó experimentalmente con la configuración convencional. La comparación entre la operación convencional (agua circulando por el interior de los tubos del captador de polipropileno) y la operación innovadora (agua circulando sobre la superficie del captador: lámina descendente) muestra que las potencias conseguidas con esta última opción son del orden del triple de lo esperado y referenciado en la literatura.

La figura inferior muestra los resultados de potencia disipada media en la operación por el interior (puntos azules) y por el exterior (naranjas). Las potencias conseguidas están por encima de los valores referenciados en la literatura. Por este motivo, los resultados presentados han sido publicados en una revista científica de alto impacto como es Energy & Conversion and Management (https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.112550)

Figura1

Este sistema será integrado en la cubierta del anfiteatro 2.0 y del propio acueducto 2.0. La integración de este tecnología en el anfiteatro resulta sencilla puesto que no supone una carga estructural relevante para la cubierta del mismo y solo requiere la creación un circuito hidráulico. La imagen inferior muestra algunos detalles de la misma.

Figura2

Finalmente es tal el impacto y repercusion de esta tecnología, que diferentes entidades se han interesado para la integración de la misma en edificios. Este sitema puede producer agua fría pero también agua caliente. Lo que puede ser usada para la disipación de una bomba de calor, pretratamiento del aire de ventilación o incluso directamente para acondicionamiento de espacios.