Almacenamiento térmico de energía mediante cambio de fase. Aplicaciones en edificioscaracterización del comportamiento de los materiales e instalación de ensayos para prototipos de intercambio de calor con aire

Resumen

Esta tesis comprende, la revisión bibliográfica de los métodos empleados para la caracterización del comportamiento de los materiales de cambio de fase, Phase Change Materials (PCM), la búsqueda de equipos comerciales existentes y la comparación entre los métodos con la finalidad de escoger los más adecuados y precisos. Posteriormente se procede al diseño de una instalación para la implementación del método escogido para la determinación de las curvas entalpía en función de la temperatura, el método T-History. Este diseño comprende la selección de los equipos, estudiando los costes y plazos de entrega, montaje y puesta en funcionamiento. Se propone una metodología para la verificación de estas instalaciones. De forma semejante se procede con la otra propiedad termofísica determinante a la hora de caracterizar la transferencia de calor del PCM, la conductividad térmica. Del análisis de los métodos existentes y su aplicación a sustancias con cambio de fase sólido líquido, se escoge el método más adecuado, se selecciona el equipo comercial y se procede al montaje de la instalación. Además de la capacidad de almacenamiento y la conductividad térmica en función de la temperatura, resulta de especial interés el estudio de la compatibilidad del material con el material del encapsulado o el efecto que produce en el comportamiento térmico la inclusión de materiales de cambio de fase en elementos de construcción. En esta tesis se proponen métodos y se presentan se presentan conclusiones de los estudios realizados. Con los métodos propuestos se han analizado los materiales disponibles en el mercado para las aplicaciones de refrigeración gratuita y de mantenimiento de temperatura en salas. A partir de estos análisis, se han propuesto los materiales con los encapsulados más adecuados para el diseño de intercambiadores de calor PCM-aire. Se ha diseñado y construido una instalación para ensayar prototipos reales de intercambio de calor con aire y se han ensayados dos prototipos. De los resultados obtenidos se ha construido un modelo empírico que ha permitido extraer conclusiones de diseño y viabilidad técnica para otras aplicaciones. Se ha estudiado el potencial de aplicación en España para la aplicación de refrigeración gratuita y la influencia de los principales parámetros en su viabilidad económica.