Diseño de un sistema de climatización, basado en bomba de calor por absorción, utilizando energía solar térmica como principal fuente de calentamiento

Abstract

En el marco de la presente habilitación profesional se realiza el diseño de un sistema de climatización para un recinto de 500 [m2 ] utilizado por personas que asisten a charlas, exposiciones, premiaciones, etc. en la ciudad de Concepción; que posee la novedad de utilizar una bomba de calor por absorción y energía solar térmica como principal fuente de calentamiento. Estimadas las cargas térmicas de invierno y verano del recinto que se desea climatizar y a partir de una serie de datos y antecedentes, como los grados-días, es que se logra determinar la demanda energética para los períodos de climatización considerados. Acto seguido se investiga, analiza y se da a conocer el recurso solar existente en la ciudad en cuestión. El análisis determina que la mejor inclinación con respecto a la horizontal para los colectores solares de tubos evacuados es de 45° dirección Norte, con esta inclinación y dirección la incidencia solar aumenta y con ello su rendimiento llega al 56[%] en promedio, obteniéndose un mayor y mejor aporte energético al sistema, desestimando la inclinación más tradicional de 37°. Luego, a partir de la demanda de energía y recurso solar con el que se cuenta, se diseña un sistema de climatización invierno-verano mediante agua, que se calienta gracias a un conjunto de 46 colectores solares tipo Heat-Pipe. En período de invierno el agua a unos 55[°C] aprox. alimenta 7 Fan-Coil encargados de calefaccionar el recinto. Por otra parte en el periodo de verano el agua caliente acciona la bomba de calor por absorción, la que entrega a su vez agua fría a unos 7[°C] aprox. y que alimenta los Fan-Coil encargados de refrigerar el recinto. Todo el proceso es apoyado por un calefón destinado a suplir la diferencia de energía que falte al agua. La evaluación económica está a cargo de la metodología de “Análisis del ciclo de vida de instalaciones y sistemas”, Norma ASTM E917, para un período de 20 años, en donde además del sistema propuesto son analizadas otras dos alternativas: Una considera utilizar una bomba de calor por absorción reversible a llama directa y la otra considera utilizar una bomba de calor aire-aire. Finalmente, se determina que el sistema más atractivo desde el punto de vista económico es la alternativa 2 con un costo total traído al presente de 72.343,98[US$], seguido de la alternativa 1 con un costo total de 121.280,08[US$] y luego el sistema propuesto con un costo total de 122.215,42[US$]. Pero sin duda alguna desde el punto de vista ambiental y social el sistema propuesto tiene una gran ventaja por ser innovador y sustentable además de aprovechar energía limpia e inagotable proveniente del sol.