Propuesta de diseño de sistema (TES) con agua helada para ahorro energético en edificios con aire acondicionado – Lima, Perú

Abstract

Este trabajo de suficiencia profesional presenta la propuesta de diseño de un sistema de almacenamiento de energía térmica (TES) con agua helada orientado a optimizar el consumo energético en edificios de oficinas que utilizan sistemas de aire acondicionado en Lima, Perú. La problemática central radica en el alto consumo energético durante los meses de verano, donde el aire acondicionado representa un 43% del total de energía consumida en los edificios, generando así costos elevados y contribuyendo significativamente a la emisión de gases de efecto invernadero.

El sistema propuesto de almacenamiento de energía térmica (TES) tiene como objetivo generar agua helada durante las horas nocturnas, cuando la demanda energética es baja, para luego utilizarla durante las horas de mayor consumo. A través de las simulaciones realizadas en ANSYS, se determinó que el diseño del tanque tiene un volumen de 1155.91 m³ y una capacidad energética de 10,128.67 kWh, lo que permite una operación eficiente. Los resultados mostraron que el sistema puede mantener una pérdida de temperatura de solo 7°C durante 8 horas de operación, cumpliendo así con los límites establecidos para minimizar las pérdidas de energía.

Esta estrategia resulta en una reducción del consumo energético de hasta un 37%, además de contribuir a la disminución de los costos operativos. Adicionalmente, el sistema propuesto apoya los esfuerzos de mitigación del cambio climático y posiciona a los edificios como más competitivos, al adoptar soluciones energéticas eficientes alineadas con los estándares de certificación LEED.

This professional sufficiency work presents the design proposal for a Thermal Energy Storage (TES) system with chilled water aimed at optimizing energy consumption in office buildings that use air conditioning systems in Lima, Peru. The central issue lies in the high energy consumption during the summer months, where air conditioning accounts for 43% of the total energy consumed in buildings, leading to high costs and significantly contributing to greenhouse gas emissions.

The proposed Thermal Energy Storage (TES) system aims to generate chilled water during nighttime hours, when energy demand is low, to be used during peak hours. Through simulations performed in ANSYS, it was determined that the storage tank has a volume of 1155.91 m³ and an energy capacity of 10,128.67 kWh, enabling efficient operation. The results showed that the system can maintain a temperature loss of only 7°C during 8 hours of operation, thus meeting the established limits to minimize energy losses.

This strategy results in a reduction of up to 37% in energy consumption, in addition to contributing to lower operational costs. Furthermore, the proposed system supports climate change mitigation efforts and positions buildings as more competitive by adopting energy-efficient solutions aligned with LEED certification standards.