SISTEMAS DE ENFRIAMIENTO TERMOSOLAR: USO RESIDENCIAL Y SUS BENEFICIOS

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entre ellos la energía termosolar. Siento que el uso de esta energía es muy viable en el sureste de México, y que se puede aprovechar para el uso de sistemas de refrigeración residencial para minimizar el uso de energía eléctrica y con esto, obtener un enorme ahorro en los ya muy costosos recibos de luz.

Oscar Abraham Burruel Rivas

Objetivo general

Con este proyecto, se busca el poder minimizar el uso de energía eléctrica para climatizar una residencia, mediante el uso de energía termosolar para minimizar los altos consumos de energía eléctrica.

Marco Teórico

Para cualquier caso de refrigeración, se debe dimensionar primero el equipo enfriador a partir de los datos de masa que se desea enfriar, temperatura ambiente, temperatura deseada, ganancias de calor, pérdidas, etc. Este dimensionamiento está fuera del alcance de este trabajo, suponemos que ese estudio se ha realizado y a partir de los resultados se ha seleccionado o diseñado un equipo de enfriamiento. La idea es el diseño del campo de colectores para aportar el calor necesario al equipo seleccionado.

El esquema de un sistema que utiliza un refrigerador de absorción es siempre el mismo, lo describimos para el caso más simple.

El refrigerador (2) está al centro, a la izquierda el circuito de aporte de calor (1), en este caso los colectores solares. A la derecha el circuito de refrigeración o distribución de frío (3), que a través de un intercambiador de calor enfría el fluido deseado (por ejemplo, el aire acondicionado de la vivienda). Por debajo, el circuito de disipación (4) en que el exceso de calor se rechaza a través de otro intercambiador de calor:

Oscar Abraham Burruel Rivas

Según la fiabilidad que se pretenda obtener del sistema, se podrá utilizar como único paso de enfriamiento o con un respaldo. Para una vivienda familiar puede ser suficiente este único paso, pero cuando se desea mantener una temperatura estrictamente controlada no es posible asegurarlo con un sistema de este tipo sin sobredimensionarlo. Si se tiene como respaldo una segunda fuente de calor, por ejemplo quemando gas, es muy probable que precise un segundo refrigerador de absorción con su intercambiador de calor independiente, pues el refrigerador trabajará a temperaturas más altas, y el líquido de enfriamiento estará a temperaturas más bajas (7-12°C). En este caso la refrigeración solar cumplirá la función de pre-enfriamiento, que podrá o no ser suficiente, en forma análoga al pre-calentamiento cuando la energía solar se utiliza para calefacción. Para el caso de refrigeración en verano, que en invierno no sea necesaria, el campo de colectores junto con circuito de distribución se pueden utilizar en invierno para la calefacción. Si el sistema efectivamente se utiliza de esta forma en invierno, sin pasar por el refrigerador, es interesante tener en cuenta que la eficiencia será bastante distinta. Por un lado no está el calor perdido por el proceso de enfriamiento, que según el refrigerador es del orden del 30-50%, y por otro lado no es necesario trabajar a temperaturas tanto más altas que la del ambiente como 90-100°C o más, sino que es mejor trabajar a 40°C. Esto también mejora la eficiencia de los colectores, y por tanto es muy probable que logre tener una mayor potencia de calefacción en invierno que de enfriamiento en verano. En el caso de la climatización combinada se analizan dos casos de este tipo.

Oscar Abraham Burruel Rivas

Si el sistema se utiliza para refrigeración todo el año la inclinación no necesariamente será tan baja pero en general no será tan pronunciada como para calefacción pues la mayor demanda seguirá siendo en verano.

La energía de los colectores puede utilizarse también para otros usos como la calefacción de agua sanitaria, y el calor rechazado en el circuito de disipación también puede aprovecharse. Es posible también incluir en el sistema tanques de almacenamiento de calor o frío, esto es, tanques de agua más fría o más caliente que la ambiente. Si bien estas opciones pueden aumentar la eficiencia, se debe tener en cuenta que van complicando el sistema, agregando en general intercambiadores de calor, bombas de circulación, válvulas de seguridad, sensores de temperatura y procesadores para el control automático, etc.

Hipótesis

Para el análisis se toma la refrigeración de una edificación pequeña como ser una vivienda familiar.

El acondicionamiento de aire se logra con ventilación, enfriando el aire en el intercambiador de calor, y no se analiza explícitamente el circuito de disipación, que podría ser desde una piscina (si existiera), hasta una torre de enfriamiento, que parece exagerada para un caso pequeño.

Metodología

Primero se tendría que hacer una investigación ya sea por medio de búsquedas de precio de los componentes necesarios para realizar el proyecto, para ver qué tan viable es la realización de este proyecto. También, se tiene que delimitar cuales son las zonas de la ciudad donde pueda existir el interés para realizar la instalación de estos sistemas de refrigeración.

Oscar Abraham Burruel Rivas

Bibliografía

[1] “Performance assessment of an integrated free cooling and solar powered single-effect lithium bromide-water absorption chiller”; Ahmed Hamza H. Ali, Peter Noeres, Clemens Pollerberg, Solar energy 82 (2008)

[2] “Optimum hot water temperature for absorption solar cooling”; A. Lecuona, R. Ventas, M. Venegas, A. Zacarías, R. Salgado, Solar Energy