Experimental validation and numerical simulation of a direct-expansion solar-assisted heat pump for heating water
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Validação experimental e simulação numérica de uma expansão direta bomba de calor assistida por energia solar para aquecimento de água
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Resumo
In this work, a simulation model was developed to predict the thermal performance and discharge temperature of a heat pump and compare with the experimental data. In this analysis a lumped model will be used for each component of the system. The effect of various parameters, including collector area, storage volume, solar radiation, windy speed, and atmospheric pressure was considered in the simulation. In this case will be carried out considering the climatic conditions in the city of Belo Horizonte. This model was experimentally validated using a direct expansion heat pump assisted by solar energy (DX-SAHP) equipped with a thermostatic expansion valve. The performance of the heat pump simulation was compared with experimental results. The mean absolute deviation mean deviation between the experimental COP and theoretical COP was 4.2±4.8% and 2.9±5.2%, respectively. The mean absolute deviation mean deviation between the experimental and theoretical compressor outlet temperature was 3.3±2.0% and -2.0±2.0%, respectively.
Abstract
Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de simulação para prever o desempenho térmico e a temperatura de descarga de uma bomba de calor e comparar com os dados experimentais. Nesta análise, um modelo concentrado será usado para cada componente do sistema. O efeito de vários parâmetros, incluindo área do coletor, volume de armazenamento, radiação solar, velocidade do vento e pressão atmosférica foi considerado na simulação. Neste caso será realizado considerando as condições climáticas da cidade de Belo Horizonte. Este modelo foi validado experimentalmente utilizando uma bomba de calor de expansão direta assistida por energia solar (DX-SAHP) equipada com uma válvula de expansão termostática. O desempenho da simulação da bomba de calor foi comparado com resultados experimentais. O desvio médio absoluto do desvio médio entre o COP experimental e o COP teórico foi de 4,2±4,8% e 2,9±5,2%, respectivamente. O desvio médio absoluto do desvio médio entre a temperatura de saída do compressor experimental e teórica foi de 3,3±2,0% e -2,0±2,0%, respectivamente.
Assunto
Engenharia mecânica, Energia solar térmica, Bombas de calor
Palavras-chave
Solar-assisted heat pump, Model uncertainty, Discharge temperature, COP
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