Diseño y construcción de un sistema de calentamiento de agua sanitaria mediante el uso de energía solar térmica y fotovoltaica, con una capacidad de 60 l/día, para uso doméstico

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Title: Diseño y construcción de un sistema de calentamiento de agua sanitaria mediante el uso de energía solar térmica y fotovoltaica, con una capacidad de 60 l/día, para uso doméstico
Authors: Jaramillo Loayza, David Mickely
Montero Jaramillo, Brayan Javier
Advisor: Quitiaquez Sarzosa, William Giovanny
Abstract: La siguiente investigación detalla el diseño de un sistema de calentamiento de agua mediante el uso de energía solar térmica, este sistema es básicamente una bomba de calor de expansión directa asistida por energía solar, sus componentes principales son: evaporador/colector de placa plana sin cubierta tipo roll bond de aluminio que trabajó con temperaturas/presiones máximas de 8.3°C/220.6 kPa a la entrada y 1.4 °C/324.1 kPa a la salida, un compresor Embraco EM I60HER de 1/6 Hp para aplicaciones de baja de presión de retorno con temperaturas de evaporación de -35 °C hasta +15 °C. Por sus características según el fabricante, este compresor puede ser usado en aplicaciones desde baja hasta alta presión de retorno con una presión máxima a la entrada del compresor de 386.79 kPa, siempre y cuando el sistema no supere el 1/2 Hp de capacidad. El condensador se fabricó con tubería de cobre de diámetro 6.35 mm y espesor de 0,716 mm, sus temperaturas/presiones máximas de trabajo fueron 59 °C/1648 kPa a la entrada y 45.7°C/1517 kPa a la salida, una válvula de expansión termostática que trabajó con temperaturas/presiones máximas de 45.7 °C/1517 kPa a la entrada y 8.3 °C/220.6 kPa a la salida. Las pruebas del equipo fueron realizadas en diferentes condiciones climáticas, de las cuales se tomaron las más representativas para el análisis de resultados. Con el equipo funcionando durante 75 min en cada prueba, la temperatura máxima alcanzada por el agua en el tanque fue de 58.6 °C para un COP promedio de 9.5, y la temperatura mínima alcanzada fue de 47.7 °C para un COP promedio de 11.5. El valor promedio de radiación solar global y su temperatura de agua fueron 698.77  2  W m  y 45.38 °C respectivamente, desde valores mínimos como 376.01  2  W m  y 56.1 °C a 60 min de la prueba en la que la temperatura inicial del agua fue 32.3 °C, hasta valores máximos como 1111.86 2  W m  y 54.5 °C de la prueba en la que la temperatura inicial del agua fue 27.7 °C.
Translated abstract: This research is about the design of a solar water heating system, this system is basically a direct expansion solar assisted heat pump, its main components are: a bare flat plate evaporator/collector of aluminum which worked at maximum temperatures/pressures of 8.3°C/220.6 kPa at the inlet and 1.4 °C/324.1 kPa at the outlet, a compressor Embraco EM I60HER with 1/6 Hp for low back pressure with evaporation temperatures from -35°C to +15 °C, the main feature according to the manufacturer of this compressor, it can be used for low to high back pressures applications for a maximum pressure at the compressor inlet of 386.79 kPa, but not for systems with capacity greater than 1/2 Hp. A condenser was manufactured with copper tube 6.35 mm in diameter and 0,716 mm in thickness its maximum working temperatures/pressures were 59 °C/1648 kPa at the inlet and 45.7 °C/1517 kPa at the outlet, a thermostatic expansion valve that worked with maximum temperatures/pressures of 45.7 °C/1517 kPa at the inlet and 8.3 °C/220.6 kPa at the outlet. The tests were realized in different weather conditions from which the most representative were taken for the analysis of results, with the system running 75 minutes of each test, maximum water temperature in the tank was 58.6 °C for an average COP of 9.5 and the minimum temperature was 47.7 °C for an average COP of 11.5. The average values for global solar radiation and water temperature were 698.77  2  W m  and 45.38 °C respectively, with minimum values of 376.01  2  W m  and 56.1 °C at 60 min of the test which initial water temperature was 32.3 °C, up to maximum values of 1111.86  2  W m  and 54.5 °C of the test which initial water temperature was 27.7 °C.
Keywords: MECÁNICA
DISEÑO EN INGENIERÍA - DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN
CALENTADORES DE AGUA POR ENERGÍA SOLAR - DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN
ENERGÍA SOLAR
RECURSOS ENERGÉTICOS RENOVABLES
Issue Date: Feb-2018
URI: http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/15216
Language: spa
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