Análisis exergético de un sistema de calentamiento de agua cuyo colector posee inercia térmica

Abstract

Se presenta aquí un análisis exergético de un sistema termosifónico con un colector que posee inercia térmica. Este estudio se plantea para el conjunto colector-tanque de almacenamiento utilizando balances de exergía en estado transitorio. Las ecuaciones correspondientes fueron incluidas en un modelo computacional validado experimentalmente, para determinar flujos exergéticos instantáneos, como así también eficiencias exergéticas instantáneas y acumuladas. El modelo fue corrido para días completos con datos climáticos reales y de extracción prefijados para cuatro personas, resolviéndose sistemas de ecuaciones diferenciales mediante diferencias finitas. Considerando la variabilidad de la temperatura ambiente, se propone la utilización de la temperatura promedio diaria como referencia para el estado muerto. Se presentan los resultados mediante gráficos de exergía acumulados en el tanque y en el colector, como así también en diagramas exergéticos que permiten visualizar los efectos transitorios a que se ve sometido el sistema a lo largo del día.

An exergetic analysis for a thermosyphonic system with a collector of high thermal mass is presented here. This study is proposed for the whole system collector-storage tank by using exergy balance equations in transient state. The corresponding equations were included in a computational model experimentally validated, in order to determine instantaneous exergy fluxes, exergy efficiencies, and accumulated exergy efficiencies as well. The model was run for complete days using real climatic data and extraction profiles for four people. Then, the solution of differential equation systems were performed by finite difference methods. Considering the variability of the ambient temperature, the use of the daily average temperature is proposed as reference temperature for the dead state. The results are presented by means of plots that show the accumulated exergy in tank and collector and by exergetic diagrams that allow the visualization of the transient effects working on the system.