La bomba de calor de propano alcanza un nuevo récord de eficiencia

ALEMANIA: Se dice que los ingenieros en Alemania que desarrollan un circuito de refrigeración a base de propano para bombas de calor lograron una capacidad de calefacción de 12,8 kW con solo 124 g de propano.

El Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE muestra un prototipo del circuito, parte del proyecto LC150 (Low Charge 150g), en la exhibición Chillventa de esta semana en Nuremberg (Hall 4A/Stand 306).

Si bien el propano tiene muy buenas propiedades termodinámicas y un bajo potencial de calentamiento global, su inflamabilidad limita el tamaño de la carga que se puede usar de manera segura. Según Fraunhofer ISE, las bombas de calor disponibles en la actualidad utilizan alrededor de 60 g de propano por kilovatio.

Fraunhofer ISE y un consorcio de fabricantes de bombas de calor han estado construyendo prototipos para bombas de calor de salmuera, ensamblando los componentes individuales (evaporador, compresor, condensador, intercambiador de calor y válvula de expansión) en una variedad de constelaciones diferentes. Estos módulos se miden en bancos de prueba las 24 horas del día durante dos semanas seguidas. Cada prototipo se ejecuta en entre 30 y 150 puntos operativos, y los valores medidos son registrados por 26 sensores. En la búsqueda de la bomba de calor ideal se han construido hasta el momento 26 prototipos, 14 de los cuales ya han pasado por la matriz de medición completa.

El dispositivo con la mejor constelación de componentes logró una capacidad de calefacción máxima de 12,8kW y un COP de 4,7 con solo 124 gramos de propano. Alcanzar solo 9,7 g de propano por kW de capacidad de calefacción superó claramente el objetivo del proyecto de reducir la cantidad específica de refrigerante a entre 15 y 30 g/kW.

"Esto es aproximadamente equivalente a la cantidad de propano en cinco encendedores de cigarrillos", explicó Clemens Dankwerth, gerente de proyectos de Fraunhofer ISE.

El circuito de refrigeración récord aún no está listo para su lanzamiento al mercado de esta forma, porque se utilizó un compresor automotriz semihermético. Esto requiere menos refrigerante a una mayor capacidad gracias a su alta velocidad de rotación y bajo volumen de aceite. Hasta ahora, los compresores de automóviles no han sido diseñados para las altas horas de funcionamiento de una bomba de calor que debe durar 20 años.

"Sin embargo, el fabricante ya está trabajando en compresores completamente herméticos con una vida útil más larga", dijo Clemens Dankwerth.

Se dice que la versión final del circuito de refrigeración récord se implementaría con un poco más de refrigerante y un intercambiador de calor un poco más grande para lograr un sistema más equilibrado. El equipo de investigación insiste en que los objetivos del proyecto LC 150 (un circuito de refrigeración con una potencia de 8-10 kW y una carga máxima de 150 g de refrigerante) se pueden lograr en condiciones reales de funcionamiento.

El segundo mejor circuito de refrigeración en el programa de prueba hasta el momento, utilizando un compresor completamente hermético convencional, también cumplió con los objetivos del proyecto, con una carga de 164 g de propano que logró una capacidad de calefacción de 8,1 kW.

Además del compresor, el equipo de investigación también redujo el volumen interno de los intercambiadores de calor y la cantidad de aceite para reducir la cantidad de refrigerante requerida. Los componentes adicionales, como los sensores, se mantuvieron al mínimo y las tuberías se mantuvieron lo más cortas posible para reducir los volúmenes internos.

El proyecto LC150 está financiado por el Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima de Alemania (BMWK) y se extenderá hasta marzo de 2023.

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