Efficient heating of sanitary water with heat pump

Abstract

This work presents a thermal and economical assessment about replacing the conventional household water heater (electrical, 100 % efficiency) by a modern heat pump water heater, which efficiency is proportional to the outdoor temperature, but about three and five times higher than the previous one. Thus, the efficiency calculated for capitals of Latin-American countries has obtained average values ranging from 298 % to 434 %. However, the payback period obtained is also related to the electricity tariff and the temperature of the cold-water grid, which varies from 0.064 US$/kWh in Paraguay to 0.233 US$/kWh in Costa Rica, and from 10 °C (La Paz) to 26.8 °C (Costa Rica). Thus, a ranking of payback period (replacing/new installation) was performed for an average consumption of a five-person family, obtaining values ranging from 2.4/1.4 years (Montevideo) to 10.5/6.1 years (Asunción), and also it was calculated the energy annual saving obtaining from 1,436 kWh (Costa Rica) to 2,660 kWh (La Paz). Thus, we have found great potential for household energy saving in Latin-American countries by substituting the conventional water heater by a modern heat pump.

Se presenta un análisis térmico-económico sobre la sustitución del termotanque hogareño convencional por una bomba de calor, cuya eficiencia es varias veces mayor. Así, la eficiencia promedio calculada en las capitales de países latinoamericanos varía del 298% al 434%. Sin embargo, y como será analizado, el período de repago obtenido depende también de la tarifa eléctrica y de la temperatura del agua fría de red, yendo desde 0.064 US$/kWh (Paraguay) hasta 0.233 US$/kWh (Costa Rica), y desde 10 °C (La Paz) hasta 26.8 °C (Costa Rica). Para una familia promedio de 5 personas se calculó un ranking (recambio/nuevo) con períodos de repago que van de 2.4/1.4 años (Montevideo) a 10.5/6,1 años (Asunción); además, se calculó el ahorro anual de energía, desde 1,436 kWh (Costa Rica) hasta 2,660 kWh (La Paz). Así, hemos encontrado un gran potencial de ahorro energético en los hogares de los países latinoamericanos al sustituir el calentador de agua convencional por una bomba de calor.