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

William Quitiaquez; Isaac Simbaña; Robinson  Caizatoa; César Isaza; César Nieto; Patricio Quitiaquez; Fernando Toapanta

doi:10.37116/revistaenergia.v16.n2.2020.358

Analysis of the thermodynamic performance of a solar-assisted heat pump using a condenser with recirculation

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

Published 2020-01-23

https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v16.n2.2020.358

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Vol. 16 No. 2 (2020): Revista Técnica "energía", Edición No. 16

Section

PRODUCCIÓN Y USO DE LA ENERGÍA

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Analysis of the thermodynamic performance of a solar-assisted heat pump using a condenser with recirculation. (2020). Revista Técnica "energía", 16(2), 111-125. https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v16.n2.2020.358

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https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v16.n2.2020.358

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PlumX

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Analysis of the thermodynamic performance of a solar-assisted heat pump using a condenser with recirculation. (2020). Revista Técnica "energía", 16(2), 111-125. https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v16.n2.2020.358

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William Quitiaquez

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https://orcid.org/0000-0001-9430-2082

Isaac Simbaña

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Robinson Caizatoa

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https://orcid.org/0000-0002-3015-0603

César Isaza

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https://orcid.org/0000-0002-5902-6411

César Nieto

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Patricio Quitiaquez

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https://orcid.org/0000-0003-0472-7154

Fernando Toapanta

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https://orcid.org/0000-0002-0838-4702

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William Quitiaquez

Nació en Quito en 1988. Recibió su título de Ingeniero Mecánico de la Universidad Politécnica Salesiana en 2011; de Magister en Gestión de Energías de la Universidad Técnica de Cotopaxi, en 2015; de Magister en Ingeniería de la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín, en 2019. Actualmente, obtuvo la distinción de Candidato a Doctor en la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín, su campo de investigación se encuentra relacionado a Fuentes Renovables de Energía, Termodinámica, Transferencia de Calor y Simulación.

Isaac Simbaña

Nació en Quito, Ecuador en 1990. Recibió su título de Ingeniero Mecánico de la Universidad Politécnica Salesiana en 2018. Sus campos de investigación están relacionados a Procesos de Manufactura, así como el estudio de Termodinámica, Transferencia de Calor y Fuentes Renovables de Energía.

Robinson Caizatoa

Nació en Cotogchoa en 1990. Recibió su título de Ingeniero Mecánico de la Universidad Politécnica Salesiana de Ecuador en 2019. Su campo de investigación se encuentra relacionado a diseño de sistemas hidráulicos industriales, bombas centrifugas, generadores eléctricos.

César Isaza

Nació en Medellín en 1972. Recibió su título de Ingeniero Mecánico de la Universidad Pontificia Bolivariana en 1996; su Doctorado en Ingeniería de la Universidad Pontificia Bolivariana, en 2009. Su campo de investigación se encuentra relacionado con Refrigeración y Fuentes Renovables de Energía.

César Nieto

Nació en Medellín en 1978. Recibió su título de Ingeniero Mecánico de la Universidad Nacional de Colombia en 2003; de Magister en Ingeniería Energética de la Universidad de Antioquia; su Doctorado en Ingeniería de la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín, en 2012. Su campo de investigación se encuentra relacionado a Simulación, Termodinámica y Transferencia de Calor.

Patricio Quitiaquez

Nació en Quito en 1969. Recibió su título de Ingeniero Mecánico de la Universidad Politécnica Nacional de Ecuador en 2002; de Magister en Gestión de la Producción de la Universidad Técnica de Cotopaxi, en 2007. Su campo de investigación se encuentra relacionado con Gestión de Operaciones, Diseño Estructural, Procesos de Manufactura y Simulación.

Fernando Toapanta

Nació en Quito en 1986. Recibió su título de Ingeniero Mecánico de la Universidad Politécnica Salesiana en 2012; de Magister en Gestión de Energías de la Universidad Técnica de Cotopaxi, en 2016. Actualmente, se encuentra cursando sus estudios de Doctorado en la Universidad Pontificia Bolivariana de Medellín, y su campo de investigación se encuentra relacionado la Mecánica de Fluidos, Termodinámica y Simulación.

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Heat pump

Solar energy

R600a

Recirculation

Collector/evaporator

This research studied a direct-expansion solar-assisted heat pump with a water recirculation system. The installed heat exchangers were a copper collector/evaporator of 0.75 m2 and a coil condenser built in copper pipe with a length of 2.49 m and
8 turns, submerged in a tank with 5 liters of water.

It was used a centrifuge pump of 20 L/min at 110 V was used for the water recirculation. The installed compressor is a variable speed one at 12-24 V DC that uses R600a as working fluid. The throttling device installed was an electronic expansion valve.

The experimental tests were carried out for a water recirculation setup and without recirculation, considering similar weather conditions. In this manner, it can be determined which configuration gives a higher performance to the system. To obtain data about incident solar radiation, wind speed and ambient temperature, a WS-1201 climatological station was employed.

The system provided domestic hot water at 45 °C, delaying between 40 to 50 minutes, depending of the weather conditions. The maximum COP of the recirculation system was 9.83 an 8.04 % higher than the non-recirculation system. The heating time lasted 10 minutes less for the recirculation system, 16.67 % less than using the non-recirculation system.

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