Estudio Paramétrico del Intercambiador de Calor Suelo-Aire (GAHE): Efecto de la Profundidad de Entierro y la Longitud del Aislamiento
Autores: Aranda-Arizmendi, Alfredo; Rodríguez-Vázquez, Martín; Jiménez-Xamán, Carlos Miguel; Romero, Rosenberg J.; Montiel-González, Moisés
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio Paramétrico del Intercambiador de Calor Suelo-Aire (GAHE): Efecto de la Profundidad de Entierro y la Longitud del Aislamiento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Intercambiador de calor de suelo a aire
Modelos numéricos
Dinámica de fluidos computacional
Potencial térmico
Parámetros geométricos
Variables climatológicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un estudio paramétrico de un intercambiador de calor de suelo a aire (GAHE) utilizando modelos numéricos basados en dinámica de fluidos computacional con el método de volúmenes finitos para evaluar el potencial térmico del GAHE. Tras la validación del código numérico desarrollado con datos experimentales publicados, se procede al estudio de los parámetros geométricos para definir aquellos que tienen el mayor impacto en el potencial de aplicación del GAHE. Se analizan variables climatológicas como la humedad relativa, la velocidad del flujo de aire y la temperatura del aire de entrada, así como el aumento de la conductividad térmica del suelo debido a su contenido de humedad. Además, se presenta un estudio de la profundidad de instalación óptima, así como la longitud del aislamiento térmico en el tubo de salida del GAHE. Los resultados revelan que hay un mayor potencial de intercambio de calor en el GAHE para una profundidad de enterramiento óptima de 4 m y una longitud de tubo de 15 m, con un contenido de humedad del suelo del 30% para calefacción y del 32% para refrigeración, y un diámetro de tubo de 0.15 m. Se recomienda el uso de aislamiento térmico solo para los últimos 2 m de longitud en el tubo de salida del GAHE.
Descripción
Se presenta un estudio paramétrico de un intercambiador de calor de suelo a aire (GAHE) utilizando modelos numéricos basados en dinámica de fluidos computacional con el método de volúmenes finitos para evaluar el potencial térmico del GAHE. Tras la validación del código numérico desarrollado con datos experimentales publicados, se procede al estudio de los parámetros geométricos para definir aquellos que tienen el mayor impacto en el potencial de aplicación del GAHE. Se analizan variables climatológicas como la humedad relativa, la velocidad del flujo de aire y la temperatura del aire de entrada, así como el aumento de la conductividad térmica del suelo debido a su contenido de humedad. Además, se presenta un estudio de la profundidad de instalación óptima, así como la longitud del aislamiento térmico en el tubo de salida del GAHE. Los resultados revelan que hay un mayor potencial de intercambio de calor en el GAHE para una profundidad de enterramiento óptima de 4 m y una longitud de tubo de 15 m, con un contenido de humedad del suelo del 30% para calefacción y del 32% para refrigeración, y un diámetro de tubo de 0.15 m. Se recomienda el uso de aislamiento térmico solo para los últimos 2 m de longitud en el tubo de salida del GAHE.