Operando un calentador de agua de coeficiente de temperatura positiva alimentado por paneles fotovoltaicos
Autores: Dolan, Cameron; Smith, Ryan M.; Toal, Henry; Wilber, Michelle
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Operando un calentador de agua de coeficiente de temperatura positiva alimentado por paneles fotovoltaicos
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía solar
Palabras clave
Gas natural
Resistencia eléctrica
Solar fotovoltaico
Material PTC
Ubicación de alta latitud
Anchorage
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Los calentadores de agua domésticos tradicionalmente utilizan gas natural o resistencia eléctrica para calentar el agua almacenada. Un calentador de agua a gas depende de un recurso no renovable, mientras que un calentador de agua eléctrico podría depender de electricidad generada por un recurso no renovable. Este estudio analiza el rendimiento de un calentador de agua eléctrico que presenta un diseño novedoso del elemento calefactor basado en un material de coeficiente de temperatura positiva (PTC) alimentado directamente por módulos fotovoltaicos (PV) solares en una instalación de latitud norte. El proyecto analiza el funcionamiento de dos temperaturas de diseño diferentes de los elementos calefactores PTC (50 grados C y 70 grados C) cuando son alimentados por tres paneles solares PV durante la primavera en la ubicación de alta latitud de Anchorage, Alaska (61.2 grados N). Nuestros resultados muestran que ambas temperaturas de diseño de los elementos calefactores PTC son capaces de lograr la autorregulación a una temperatura de operación suficiente y segura para un caso de uso doméstico. El análisis del rendimiento del calentador de agua conectado directamente a la energía solar PV mostró que el calentador de agua equipado con PTC tenía un período limitado de calefacción cuando había suficiente irradiancia solar disponible. Debido a esto, podría ser necesario un uso restrictivo del calentador de agua durante los períodos de horas sin luz solar para preservar el agua caliente en un tanque aislado. Sin embargo, esta configuración de PV a PTC podría utilizarse de manera efectiva en entornos industriales, comerciales y de investigación.
Descripción
Los calentadores de agua domésticos tradicionalmente utilizan gas natural o resistencia eléctrica para calentar el agua almacenada. Un calentador de agua a gas depende de un recurso no renovable, mientras que un calentador de agua eléctrico podría depender de electricidad generada por un recurso no renovable. Este estudio analiza el rendimiento de un calentador de agua eléctrico que presenta un diseño novedoso del elemento calefactor basado en un material de coeficiente de temperatura positiva (PTC) alimentado directamente por módulos fotovoltaicos (PV) solares en una instalación de latitud norte. El proyecto analiza el funcionamiento de dos temperaturas de diseño diferentes de los elementos calefactores PTC (50 grados C y 70 grados C) cuando son alimentados por tres paneles solares PV durante la primavera en la ubicación de alta latitud de Anchorage, Alaska (61.2 grados N). Nuestros resultados muestran que ambas temperaturas de diseño de los elementos calefactores PTC son capaces de lograr la autorregulación a una temperatura de operación suficiente y segura para un caso de uso doméstico. El análisis del rendimiento del calentador de agua conectado directamente a la energía solar PV mostró que el calentador de agua equipado con PTC tenía un período limitado de calefacción cuando había suficiente irradiancia solar disponible. Debido a esto, podría ser necesario un uso restrictivo del calentador de agua durante los períodos de horas sin luz solar para preservar el agua caliente en un tanque aislado. Sin embargo, esta configuración de PV a PTC podría utilizarse de manera efectiva en entornos industriales, comerciales y de investigación.