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

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.