Análise experimental comparativa entre uma bomba de calor e uma resistência elétrica como dispositivo de apoio de energia para um aquecedor solar de água

Exportado OPUSMade available in DSpace on 2019-08-10T03:08:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_roberts_vinicius_de_melo_reis.pdf: 34218184 bytes, checksum: 433e23695c77e5e99fc79bb340e8af54 (MD5) Previous issue date: 18O aquecimento de água por meio do uso de energia solar é uma importante contribuição para a redução no consumo de combustível fóssil em todo o mundo. Porém, a falta de irradiação solar em alguns dias do ano, demanda uma fonte alternativa complementar ou mesmo total aos coletores solares para o aquecimento da água. Em geral, esta fonte é proveniente de uma resistência elétrica, cuja eficiência térmica é menor que 100%, portanto um sistema de baixa eficiência. O objetivo deste trabalho é realizar e apresentar uma análise experimental de umsistema alternativo de apoio ao aquecimento solar de água com custo benefício melhor do que de uma resistência elétrica. Para isso, uma bomba de calor foi projetada, construída e ensaiada experimentalmente, e comparada com o sistema de resistência elétrica. Para reduzir os custos de instalação, a bomba de calor foi concebida com um compressor alternativo de baixo custo. Para melhorar o desempenho do sistema, um evaporador estático (sem ventilador) foi empregado em substituição ao evaporador convencional existente em paralelo no circuito de refrigeração da bomba de calor. O coeficiente de desempenho (COP) médio da bomba de calor foi igual a 2,15. O preço moderado de aquisição e instalação da bomba de calor permitiuum retorno do investimento entre 2,5 e 4,5 anos, dependendo da cidade em que o sistema é usado. Considerando que o equipamento possui uma vida útil estimada em 15 anos, a taxa interna de retorno (TIR) calculada varia de 17,3 a 37,9%, valor atrativo para o investimento.Heating water by means of solar energy can significantly reduce fossil fuel consumption. However, the intermittent lack of sunlight requires an alternative energy source to supplement or substitute for the solar collectors employed for water heating. Generally, this alternative energy is an electrical resistance, whose thermal efficiency is less than 100%,indicating low system efficiency. The aim of this thesis is to perform an experimental analysis of an alternative system to support solar water heating with a better cost-benefit ratio than that of electrical resistance. For this purpose, a heat pump was designed, constructed, andexperimentally tested and then compared with the electrical resistance system. To reduce the installation cost, the heat pump was designed with a low-cost alternative type. To improve the systems performance, a static evaporator (fanless) was used as a substitute for the conventional evaporator alongside the cooling pump refrigeration circuit. The meancoefficient of performance (COP) for the heat pump was 2.15. The moderate cost of the acquisition and installation of the heat pump allows a return on investment between 2.5 and 4.5 years, depending on the city in which the system is used. Considering that the equipment has an estimated lifespan of 15 years, the internal rate of return (IRR) varies from 17.3 to 37.9%, which is attractive for investment