Grupo de Termotecnia de la Universidad de Valladolid

GIR             Grupo de Investigación Reconocido de la Universidad de Valladolid
UIC 053      Unidad de Investigación Consolidada de Castilla y León

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Diseño web: Paula M. Esquivias

Junta de Castilla y León. Consejería de Educación

Recuperación de energía residual de flujos de aire a baja temperatura mediante sistemas de intercambio de tipo cerámico con refrigeración evaporativa

Residual energy recovery from low temperature airflow by means of ceramic exchange systems with evaporative refrigeration

Entidades financiadoras/Funding Bodies: Consejería de Educación y Cultura. Junta de Castilla y León/ Department for Education and Culture. Regional Government of Castile and Leon
Programa I+D+i/R&D Program: Apoyo a proyectos de investigación/ Support for research projects
Referencia/Reference: VA050/01
Subvención concedida/Subsidy Granted: 7.492,84 € (1.246.700 Pts)
Duración del proyecto/Project Duration: 3 años/years (2001-2003)
Investigador Principal/Main researcher: Francisco Javier Rey Martínez
Equipo de Investigación/research team:

Eloy Velasco Gómez

Ismael Gobernado Arribas

Fecha de inicio/Start date: 15/02/2001
Fecha de finalización/End date: 31/12/2003

Resumen/Abstract:

El objetivo de esta investigación se centra en el desarrollo de un recuperador de energía construido con materiales cerámicos.

La caracterización se realiza mediante diseño de experimentos, con 270 ensayos, analizando cómo afectan los factores previstos, siendo el de mayor importancia el control de las condiciones del aire de retorno. Para humedades y temperaturas elevadas del aire primario, el proceso que controla la evolución del aire es la temperatura de enfriamiento del agua de la torre de refrigeración. Para humedades bajas del aire primario, el efecto predominante es el evaporativo desde la superficie de los tubos cerámicos.

El trabajo experimental de caracterización del recuperador de sólidos porosos estudiado muestra que se puede intercambiar energía entre la corriente de retorno y la corriente de aire exterior, mejorando las condiciones de trabajo de los sistemas de climatización, manifestándose como una alternativa más dentro de los sistemas utilizados para cubrir este cometido.

El diseño elimina la posibilidad de contaminación del aire exterior, no existiendo mezcla entre las dos corrientes que intervienen en el proceso de intercambio, actuando la propia estructura del material cerámico como filtro contra la posible contaminación por legionella y por la imposibilidad de formación de aerosoles.

La eficiencia de los sistemas de refrigeradores evaporativos, como el estudiado, depende del material, ya que debido a la difusión másica existente en el medio poroso, la evaporación del agua en el aire primario incrementa la eficiencia de refrigeración.

El refrigerador evaporativo de sólidos porosos es rentable en instalaciones con grandes caudales de renovación de aire, si hay aire de retorno con baja humedad. La incorporación del dispositivo en las instalaciones solamente supone el coste del equipo y la modificación de los conductos de aire.

Debido a sus características de funcionamiento es de aplicación en ambientes tropicales, donde se puede conseguir deshumidificar el aire exterior.


The objective of this research is the development of an energy recovery built with ceramic materials.

The characterization is carried out by means of Design of Experiments, performing 270 tests and analysing the influence of the expected factors, being the most important the control of the surrounding air conditions. When the primary air has high humidity and temperature, the process that controls the air evolution is the coolant water temperature of the refrigeration tower. For low humidity conditions of the primary air, the predominant efect is the evaporative one from the surface of the ceramic tubes.

The experimental workflow for characterization of the porous solids recovery shows that it is possible to exchange energy between the return airflow and the outdoor airflow, improving the operational conditions of the air conditioning systems, becoming another alternative.

The design of the device eliminates the possibility of contamination of the outdoor air as there is no mix between both airflows participating in the exchange process. The intrisic structure of the ceramic material acts as a filter against contamination by legionella and eliminates the possibility of aerosol formation.

The efficiency of the evaporative cooling systems, as the studied one, depends on the material as due to the existing masic diffussion in the porous medium, the evaporation of water in the primary air increases the cooling efficiency.

The porous solids evaporative cooler is cost-effective in HVAC systems that manage large air change flows if the returned air has low humidity. The investment due to the incorporation of this device in HVAC systems only requires the cost of this equipment and the modification of the air ducts.

Due to its characteristics, it can be incorporated in tropical climates where outdoor air can be dehumidified.

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