Este Trabajo de Título tiene como objetivo general diseñar un sistema de calefacción solar para un edificio público. Para estimar las necesidades térmicas del edificio se desarrolló un modelo térmico del edificio en el software SIMUSOL, el cual busca representar su comportamiento térmico global mediante modelos conocidos de transferencia de calor aplicados a sus singularidades. Este modelamiento comprende un ajuste en base a mediciones de temperatura in situ. En una primera etapa se realizaron mejoras térmicas al edificio que consisten en el aislamiento de muros con 5[cm] de aislante térmico y el reemplazo de ventanas tradicionales por termopaneles. Del modelo térmico se obtiene que el edificio con ambas mejoras térmicas incluidas, disminuye su demanda energética en un 70%. Sin embargo la elevada inversión inicial que implica, no permiten que sea una solución directa. Basándose en el modelo desarrollado, se dimensionó un sistema de calefacción solar complementado con un sistema de aporte auxiliar, capaz de mantener una temperatura de confort en un 95\% del invierno durante las 8:30 y las 18:00 hrs. El sistema solar resultante consiste en un colector solar plano para aire de 60[m2 ] para ser instalado en el techo norte del edificio y un colector tipo Muro Trombe de 14,5[m2 ] ubicado en la fachada norte. El sistema de aporte auxiliar que corresponde a un 10% de la energía para calefacción, fue calculado con una potencia de 24[kW] para funcionar durante 120 horas al año. Finalmente se realizó un modelo térmico del edificio con el sistema solar dimensionado y con las mejoras térmicas incluidas; obteniendo un aporte del sistema solar capaz de calefaccionar el edificio en un 95% del invierno sin aporte auxiliar. Ésto gracias al importante aporte de las mejoras térmicas que impiden las altas pérdidas de calor de las viviendas y edificios tradicionales. El desarrollo de este trabajo fue basado en el edificio ubicado en Concha y Toro nº461, actualmente el edificio de la Gobernación Provincia Cordillera.

Este trabajo de título tiene como objetivo general seleccionar un colector solar plano de aire diseñado para cumplir las características para su utilización en el pueblo de Huatacondo que se encuentra en la primera Región Tarapacá. Además se deberá desarrollar un modelo que permita predecir los resultados que tendrá el colector bajo distintas condiciones ambientales y de radiación. Para la selección del colector solar plano se hizo un modelo analítico de tres tipos de colectores diferenciados por el recorrido del aire a través de ellos. El primer modelo posee un flujo por sobre la placa absorbente, el segundo modelo posee un flujo mixto, es decir por sobre y bajo la placa absorbente y el tercer modelo posee un flujo por debajo de la placa. De aquí se obtienen las curvas de rendimiento característica de los modelos analizados. Se realizó una optimización de los espesores de aislación en el colector, seleccionando el óptimo para los tres modelos, espesor que se utilizó en la construcción de un colector modelo que permitió validar los datos del modelo analítico y simulación. Se construyó un colector modelo que se ensayó durante los meses de Julio y Agosto, obteniéndose resultados de rendimiento para los tres modelos analizados. Se desarrollaron los tres modelos en el programa Simusol y se efectuó una simulación numérica del comportamiento del colector en búsqueda de replicar los datos obtenidos experimentalmente, utilizando como base datos de radiación incidente y temperatura ambiente obtenidos del experimento. Finalmente el análisis experimental arrojó que el mejor modelo para las condiciones dadas es el de flujo por sobre la placa absorbente, siendo el de peor desempeño el de flujo mixto. En los datos analíticos y de simulación se obtuvo la mayor eficiencia para el flujo mixto, siendo esto contrario a lo obtenido experimentalmente. Se deduce que en el modelo experimental el flujo mixto, tuvo un flujo laminar debido al bajo caudal entregado por el ventilador, que mermó considerablemente la eficiencia de este flujo. Se concluye, por lo tanto, que para condiciones de bajo caudal y diferencias de temperatura bajas, la mayor eficiencia la obtiene el modelo con flujo por sobre la placa absorbente.