Modelado Matemático de la Transferencia de Calor y Eficiencia Energética en Piscinas Exteriores Elevadas
Autores: Dziubinski, ukasz; Chwietczuk, Pawe; Lipinski, Seweryn
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Matemáticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
Las piscinas elevadas al aire libre son cada vez más populares debido a su asequibilidad y facilidad de instalación, sin embargo, mantener una temperatura óptima del agua bajo condiciones climáticas variables sigue siendo un desafío. Nuestro estudio desarrolla un marco de modelado teórico y matemático para cuantificar las ganancias y pérdidas de calor en piscinas residenciales, centrándose en la convección, la radiación y la evaporación como mecanismos dominantes. El análisis demuestra que la circulación del agua durante el día mejora las ganancias de calor solar pero aumenta las pérdidas nocturnas, mientras que las cubiertas opacas reducen la evaporación a expensas de la entrada solar. La calefacción durante los meses más fríos en Europa Central y Oriental es altamente intensiva en energía debido a las bajas temperaturas ambientales, los vientos fuertes y la reducción de la radiación solar. Basado en estos hallazgos, el documento propone estrategias rentables, incluyendo geometría optimizada de la piscina, protección contra el viento, cubiertas transparentes y ajustes operativos como la circulación solo durante el día. El modelo proporciona una base para simulaciones avanzadas y apoya el diseño de soluciones de calefacción sostenibles, con el objetivo de extender la temporada de natación y reducir los costos operativos.
Descripción
Las piscinas elevadas al aire libre son cada vez más populares debido a su asequibilidad y facilidad de instalación, sin embargo, mantener una temperatura óptima del agua bajo condiciones climáticas variables sigue siendo un desafío. Nuestro estudio desarrolla un marco de modelado teórico y matemático para cuantificar las ganancias y pérdidas de calor en piscinas residenciales, centrándose en la convección, la radiación y la evaporación como mecanismos dominantes. El análisis demuestra que la circulación del agua durante el día mejora las ganancias de calor solar pero aumenta las pérdidas nocturnas, mientras que las cubiertas opacas reducen la evaporación a expensas de la entrada solar. La calefacción durante los meses más fríos en Europa Central y Oriental es altamente intensiva en energía debido a las bajas temperaturas ambientales, los vientos fuertes y la reducción de la radiación solar. Basado en estos hallazgos, el documento propone estrategias rentables, incluyendo geometría optimizada de la piscina, protección contra el viento, cubiertas transparentes y ajustes operativos como la circulación solo durante el día. El modelo proporciona una base para simulaciones avanzadas y apoya el diseño de soluciones de calefacción sostenibles, con el objetivo de extender la temporada de natación y reducir los costos operativos.