Análisis del uso de materiales con cambio de fase en la envolvente térmica de una vivienda.

Abstract

Los materiales de cambio de fase (PCM) juegan un papel importante en la reducción del consumo energético en el sector de la construcción. Se consideran prometedores para almacenar y descargar energía térmica. Usando el software Energy Plus, se evaluó el comportamiento térmico de dos sistemas de climatización en una vivienda de estudio aplicando materiales de cambio de fase a las paredes exteriores. Se observó que la temperatura de fusión de 22 °C cercana a la temperatura de confort térmico es la más óptima, esto ayudo a mejorar el rendimiento del material PCM evitando la histéresis o sub-enfriamiento. Además, se configuró el sistema constructivo del muro exterior con respecto a la ubicación del PCM en la envolvente interior. También, el diseño de la solución de construcción con PCM está optimizado en relación con los datos de zonificación y soluciones constructivas del MINVU. Para este estudio se escogió el PCM 22HC ya que su comportamiento es ideal para la vivienda en estudio, arrojando un 31,9% (de 2,63 kW a un 1,79 kW) de reducción de potencias máximas de diseño en climatización. De acuerdo al PCM escogido se analizó el comportamiento del consumo energético en dos sistemas de climatización. Caso 1 Sistema calefacción a leña, mostró una reducción del consumo energético de 34,1% (de 3694 kWh a un 2434 kWh). Para el segundo caso, se evaluó un sistema de bomba de calor multisplit, al igual que en el caso anterior el material optimo corresponde al PCM 22HC, se observa una disminución de consumo energético de un 34,4% (de 688 kWh a un 451 kWh) en comparación al caso base, lo que implica una notable reducción de los consumos energéticos en la estación fría. Además, junto con los valores de consumo energético, se evaluó los costos de operación anual arrojando una disminución promedio de 34 % debido al aporte de los PCM.