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.

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Low and medium solar heating systems used for domestic and industrial applications, such as water and space heating, usually utilize solar flat plate collectors in order to absorb solar thermal energy converting it into heat and then transferring the heat to a fluid (usually water or air) that flows through it. The aim of this study is to evaluate the solar flat plate collector’s efficiency and the fluid behavior inside the pipeline with three different cross sections, whose hydraulic diameters are 10, 5.12 and 6.16 mm, by using ANSYS Fluent. The results obtained from the Computational Fluid Dynamics (CFD) tool showed that the collector with the Type I cross section reached temperatures up to 330 K at the pipe outlet obtaining an efficiency of 68 %, higher than those of Types II and III, whose efficiencies were 51 % and 60 %, respectively. Type I cross section also presented the lowest values in both speed and pressure drop, these being 0.266 m/s and 108.3 Pa, respectively.

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