An investigation of the coupled water and heat transport in green roof substrates
Loading...
Date
2016
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Las cubiertas vegetales integran vegetación a los edificios, minimizando los requerimientos energéticos y escorrentía superficial. Para optimizar estos beneficios, se necesita un entendimiento de los procesos que controlan los flujos de agua y calor en cubiertas vegetales. Los factores principales que determinan los flujos de agua y calor en las cubiertas vegetales son las características hidrodinámicas y térmicas de las capas de sustrato y vegetación. Los sustratos son medios porosos artificiales que se usan para objetivos tecnológicos e ingenieriles. La compactación de un sustrato afecta los procesos físicos que ocurren en el mismo y no se ha estudiado su efecto en los flujos de calor y agua. En este estudio se han caracterizado las propiedades físicas, hidrodinámicas y térmicas de cinco sustratos de cubiertas vegetales. Además, se evaluó el efecto de la compactación en estas propiedades realizando un ajuste teórico a los parámetros térmicos e hidráulicos obtenidos anteriormente. Se realizaron simulaciones numéricas de flujos de agua y calor acoplados para evaluar el impacto de las propiedades obtenidas y compactadas en el comportamiento hidráulico y térmico de un sistema de una cubierta vegetal. Los cinco sustratos mostraron gran capacidad de almacenar y transportar flujos de agua, mientras que su capacidad de transportar calor fue similar a otros sustratos de cubiertas vegetales reportados en la literatura. Bajo condiciones no saturadas, la capacidad de retención y el volumen de almacenamiento de los sustratos controlaron la respuesta hidráulica de cada sustrato. El efecto de la compactación muestra la disminución de espacio de poros y el aumento de fuerzas capilares, provocando una reducción del volumen de almacenamiento. En las propiedades térmicas se observa un incremento general de la conductividad dado el aumento de contacto entre partículas. Las simulaciones numéricas muestran que el sustrato de tierra de hoja con perlita presenta la menor difusión vertical de calor y una alta capacidad para almacenar agua (mismo resultado obtenido cuando los sustratos se compactan). La modelación dinámica presentada en este estudio puede representar la complejidad de los procesos que ocurren en las cubiertas vegetales y puede ser una herramienta útil para diseñar la configuración de una cubierta vegetal.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2016