Diseño de un sistema de recuperación del calor residual de un bucle de condensación para la producción de agua caliente sanitaria

Abstract

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El objetivo principal del presente proyecto es el de analizar el diseño de una instalación para la producción de agua caliente sanitaria recuperando el calor residual de un foco térmico a temperatura cercana al ambiente mediante una bomba de calor agua-agua desde un punto de vista termo-económico. Tomando como caso práctico de aplicación directa del estudio, Mercavalencia. Concretamente, a un matadero cárnico porcino. Esta necesidad surge, por una parte, debido a que la tecnología de bomba de calor, gracias a su alta eficiencia, versatilidad y robustez, se presenta como la mejor alternativa a los métodos convencionales para producción de calefacción, agua caliente sanitaria y refrigeración pudiendo dotar, además, de una flexibilidad clave en la gestión de la demanda energética requerida en las no muy lejanas, redes inteligentes. Por otro parte, a que es la tecnología capaz de, a partir de flujos de calor a baja temperatura (cercana al ambiente), elevar el nivel térmico hasta valores donde existe una demanda abundante de calor. En la actualidad existen multitud de este tipo de focos (bucles de condensación de sistemas de refrigeración, aguas residuales, etc) que se pierden diariamente en el ambiente. Dado que la mayoría de estudios realizados con bombas de calor han centrado la atención en la mejora de la eficiencia de la máquina, su integración en un sistema es todavía un tema con gran potencial de mejora. Para la consecución del objetivo principal se ha realizado el modelado de un sistema compuesto por una bomba de calor de alta eficiencia agua-agua trabajando con propano, un intercambiador recuperador de calor y una caldera de gas utilizada como tecnología convencional para realizar la comparación. El modelo incluye una parte térmica y otra económica y permite, entre otras cosas, obtener la configuración y el diseño de los elementos del sistema que resultan en una rentabilidad anual mayor frente a la misma producción de agua caliente sanitaria realizada mediante caldera de gas. Se trata de un estudio complejo en el que deben considerarse muchas variables. La dependencia de los resultados de factores externos se ha tenido en cuenta mediante un análisis de sensibilidad. El principal resultado extraído del estudio es una clara rentabilidad del sistema propuesto mediante bomba de calor frente a la producción con caldera de gas, así como la necesidad de realizar un diseño adecuado de la misma, dada su influencia en los resultados.