Análisis del rendimiento termodinámico de una bomba de calor asistida por energía solar utilizando un condensador con recirculación

Resumen

La presente investigación estudia una bomba de calor de expansión directa asistida por energía solar con un sistema de recirculación de agua. Los intercambiadores de calor utilizados fueron un colector/evaporador de cobre de 0.75 m² y un condensador en forma de serpentín construido en tubería de cobre de 2.49 m de longitud y 8 espiras, inmerso en un tanque con 5 litros de agua.

Para la recirculación del agua, se utilizó una bomba centrífuga de 20 L/min a 110 V. El compresor instalado es de velocidad variable a 12-24 V DC que utiliza R600a como fluido de trabajo. El dispositivo de expansión utilizado fue una válvula electrónica.

Las pruebas experimentales se desarrollaron para una configuración con recirculación y sin recirculación de agua, considerando condiciones climáticas similares. De esta manera, se puede establecer cuál es la configuración que brinda un mayor rendimiento en el sistema. Para la obtención de datos de radiación solar, velocidad del viento y temperatura ambiente se empleó una estación meteorológica WS-1201.

Este sistema proporcionó agua caliente sanitaria, a 45 °C en un tiempo entre 40 a 50 minutos dependiendo de las condiciones climáticas. El COP máximo del sistema con recirculación fue 9.83 un 8.04 % mayor que el sistema sin recirculación. El tiempo de calentamiento tardó 10 minutos menos para el sistema con recirculación, 16.67 % menos que al utilizar el sistema sin recirculación.