Abstract:
This project focuses on the design of a heat exchanger to integrate heating, ventilation and air conditioning (HVAC) systems with domestic hot water (DHW) systems for residential applications, aiming to improve energy efficiency and reduce electrical consumption. The project hypothesizes that recovering residual heat from the refrigeration cycle reduces overall energy demand without affecting thermal comfort, which is justified by the high energy consumption of the residential sector in Ecuador. The project was developed through the selection of commercially available HVAC units and water heaters, the thermal and mechanical design of a shell-and-tube heat exchanger, and the application of analytical and empirical design methods in compliance with ASHRAE, ASME, TEMA and NEC standards. System performance was evaluated using DWSIM and SolidWorks Flow Simulation. The results showed that the designed heat exchanger efficiently transferred heat from the refrigerant to domestic water, leading to a reduction in the total energy consumption of the system. It is concluded that HVAC – DHW integration through heat recovery is a technically feasible and energy-efficient solution for residential buildings.
Keywords: heat exchanger, energy efficiency, heat recovery, HVAC – DHW systems
Description:
El proyecto se centra en el diseño de un intercambiador de calor para integrar sistemas de climatización (HVAC) con sistemas de agua caliente sanitaria (DHW) en aplicaciones residenciales, con el objetivo de mejorar la eficiencia energética y reducir el consumo eléctrico. Se plantea como hipótesis que el aprovechamiento del calor residual del ciclo de refrigeración permite disminuir la demanda energética sin afectar el confort térmico, justificándose en el alto consumo energético del sector residencial ecuatoriano. El desarrollo del proyecto se llevó a cabo mediante la selección de equipos HVAC y termotanques disponibles en el mercado junto al diseño térmico y mecánico de un intercambiador de calor tipo tubo y coraza. El sistema fue evaluado mediante simulaciones en DWSIM y SolidWorks Flow Simulation. Los resultados evidenciaron que el intercambiador diseñado permitió una transferencia eficiente del calor del refrigerante al agua sanitaria, reduciendo el consumo energético total del sistema. Se concluye que la integración HVAC – DHW mediante recuperación de calor es una solución técnicamente viable y energéticamente eficiente que presenta resultados muchos más beneficiosos para lugares con un consumo muy elevado de agua, como condominios y hoteles.
