Evaluation of the Thermal Performance of a Solar Heating System with Sensible Heat Storage in Water and Automatic Control
Manuel Ramos Cutipa J.; Vilca Callata L.; Alberto Verano Galindo C.; Oswaldo Paredes Pareja W. · Proceedings of the LACCEI international Multi-conference for Engineering, Education and Technology (2026) · DOI: 10.18687/laccei2026.1.1.1309
Resumen
Las zonas altoandinas presentan una marcada diferencia entre la disponibilidad de radiación solar durante el día y la demanda de calefacción en horas nocturnas, lo que exige sistemas capaces de almacenar energía térmica y gestionarla de forma eficiente. En este trabajo se evalúa el desempeño térmico de un sistema de calefacción solar basado en acumulación térmica sensible en un tanque de agua, distribución mediante radiadores hidráulicos y control automático del caudal, incorporando un calefactor eléctrico auxiliar condicionado. El análisis considera una operación continua de siete días con resolución temporal de 60 s, empleando perfiles representativos de irradiancia solar y temperatura exterior para la región de Puno. El sistema incluye colectores solares de 6 m2 un tanque de almacenamiento de 150 L y un recinto modelado mediante balances energéticos concentrados. El objetivo del sistema de control es mantener una temperatura interior de 21 °C durante el periodo de mayor demanda térmica (18:00-23:00), priorizando el uso de la energía solar almacenada y limitando el consumo auxiliar. Los resultados muestran que el sistema mantiene la temperatura interior dentro del rango de confort térmico (20-22 °C) durante el 91,36 % del periodo nocturno evaluado, con un error cuadrático medio de 1,67 °C respecto al setpoint y un consumo auxiliar semanal de 52,18 kWh. Se discuten implicaciones de diseño relacionadas con el volumen de almacenamiento, las pérdidas térmicas del recinto y la capacidad de emisión de los radiadores, aportando criterios prácticos para la implementación de sistemas de calefacción solar en viviendas altoandinas.
Instituciones: Universidad Nacional del Altiplano