Evaluación técnica y económica del sistema Thermo Drain para recuperación de energía en aguas grises en una vivienda unifamiliar de Temuco

Abstract

El presente estudio analiza la viabilidad técnica y económica de implementar el sistema Thermo Drain, un dispositivo pasivo de recuperación de calor de aguas grises, en una vivienda unifamiliar de la ciudad de Temuco, Región de La Araucanía, Chile. Partiendo de la problemática local, inviernos fríos, alta demanda de calefacción y uso frecuente de leña, se propone la implementación de esta tecnología como complemento a sistemas convencionales para mejorar la eficiencia energética y reducir la emisión de gases contaminantes a la atmósfera. La metodología adoptada corresponde a un estudio de caso teórico cuantitativo, en el que se modeló una vivienda unifamiliar de 61 [m²], considerando datos representativos de consumo de agua caliente sanitaria, tales como duchas diarias de 10 minutos, un caudal de 10 L/min y una temperatura de 38 [°C], además de un calentador de agua a gas licuado (calefón) con una eficiencia del 88%. En el análisis se evaluaron tres configuraciones del sistema de precalentamiento: la configuración N°1, en la que el agua precalentada se dirige tanto al calentador de agua como al suministro de la ducha, siendo la alternativa de mayor eficiencia energética; la configuración N°2, en la que el agua precalentada se dirige únicamente a la entrada de agua fría del calentador; y la configuración N°3, en la que se dirige únicamente al suministro de agua fría de la ducha. Posteriormente, se seleccionó la configuración N°2, debido a que permite su integración directa en la alimentación del calentador, requiriendo menores intervenciones en la red sanitaria existente en comparación con las otras alternativas. Esta configuración mantiene un nivel significativo de eficiencia térmica, estimado en un 79%. Finalmente, se estimaron los costos asociados a la adquisición, importación, instalación y modificaciones estructurales, junto con la proyección de ahorros energéticos, retorno de la inversión (ROI) y emisiones evitadas. Los resultados indican(...). This study analyzes the technical and economic feasibility of implementing the Thermo Drain system, a passive greywater heat recovery device, in a single-family dwelling located in the city of Temuco, La Araucanía Region, Chile. Considering local conditions characterized by cold winters, high heating demand, and frequent use of firewood, this technology is proposed as a complementary solution to conventional systems in order to improve energy efficiency and reduce the emission of air pollutants. The methodology consisted of a quantitative theoretical case study in which a 61 m² single-family dwelling was modeled using representative domestic hot water consumption data, including daily showers of 10 minutes, a flow rate of 10 L/min, and a temperature of 38 °C, in addition to a liquefied gas water heater with an efficiency of 88%. Three preheating system configurations were evaluated: Configuration No. 1, in which preheated water is supplied to both the water heater and the shower supply, representing the highest energy efficiency alternative; Configuration No. 2, in which preheated water is directed only to the cold-water inlet of the water heater; and Configuration No. 3, in which preheated water is supplied only to the cold-water line of the shower. Configuration No. 2 was selected because it allows direct integration into the water heater supply while requiring fewer modifications to the existing plumbing network compared to the other alternatives. This configuration maintains a significant thermal transfer efficiency, estimated at 79%. Costs associated with acquisition, importation, installation, and structural modifications were estimated, along with projections of energy savings, return on investment (ROI), and avoided emissions. Results indicate(...).