Simulación y Optimización de Material con Cambio de Fase en Paredes para Mejorar la Eficiencia Energética de Edificios

Abstract

La integración de material con cambio de fase (PCM, por sus siglas en inglés) en los componentes de edificios es una estrategia eficiente para aumentar su capacidad de almacenamiento de energía térmica y mejorar el desempeño energético de los edificios. El objetivo de este trabajo es presentar un método basado en simulación para evaluar y optimizar el desempeño de los componentes constructivos con PCM. En particular, el método está desarrollado para muros a base de cemento con PCM microencapsulado. Para este fin, inicialmente se propone un modelo analítico para cuantificar el almacenamiento de calor latente en los PCMs, que se calibra utilizando datos experimentales. Luego, se resuelve un modelo basado en entalpía para la conducción de calor a través de una pared utilizando el método de elementos finitos. Para este modelo, se implementan condiciones de frontera apropiadas que dependen del tiempo para considerar la influencia del clima local a lo largo de un año meteorológico típico. Finalmente, se resuelve la optimización de la distribución de fracciones de PCM a lo largo de la pared acoplando el modelo de conducción de calor con un esquema de optimización numérica transitoria no lineal.