Caracterización numérica de un generador ultrasónico de nebulización como un refrigerador evaporativo

Abstract

El consumo energético de los edificios supone el 41% del consumo total de energía en la Unión Europea y, aproximadamente, constituye el 36% de las emisiones de CO2. El mayor consumo de los edificios se localiza en la climatización. Es por ello que el sector de la edificación es un objetivo central de la política de eficiencia energética comunitaria. Una vía de investigación prometedora que mejora la eficiencia energética de los equipos de climatización consiste en accionar los equipos mediante paneles fotovoltaicos (refrigeración solar) y realizar un pre–enfriamiento del aire de entrada al condensador de dichos equipos. El pre–enfriamiento evaporativo del aire de entrada permite reducir el nivel de presión en el condensador de forma sencilla y eficiente, mejorando el COP. En este artículo, se desarrolla el modelo numérico de un generador ultrasónico de nebulización para el preenfriamiento evaporativo del aire de entrada al condensador para equipos de aire acondicionado. El modelo numérico fue validado con datos experimentales obtenidos en un túnel de viento subsónico. Se llevó a cabo un estudio paramétrico de las variables físicas más relevantes, incluyendo la velocidad axial, la velocidad de inyección del agua, el flujo másico de agua atomizada, y las condiciones ambiente (temperatura y humedad). Se halló que los cocientes adimensionales de los flujos agua – aire y aire – aire afectaron en mayor medida a la eficiencia evaporativa media, alcanzando un máximo de 0,674. En adición, a mayor temperatura de bulbo húmedo, la eficiencia evaporativa media fue más elevada. En la optimización, se obtuvieron unos rangos óptimos de operación para las 2 relaciones adimensionales mencionadas, y para las condiciones ambiente. Dentro de este rango ideal de trabajo, el COP máximo obtenido fue de 9, con unas distribuciones óptimas de humedad en la sección de control y un enfriamiento más efectivo y homogéneo.