Internacional. Los investigadores de Fraunhofer ISE han desarrollado una alternativa de bomba de calor amigable con el clima, que utiliza propano. El potencial de gases de efecto invernadero es aproximadamente 500 veces menor que los refrigerantes convencionales y, por lo tanto, extremadamente bajo.
Otra ventaja es que el nuevo prototipo de agua salada requiere solo una cuarta parte del refrigerante en comparación con las bombas de calor convencionales disponibles en el mercado con la misma potencia. Una bomba de calor de propano basada en este desarrollo sería la primera en su tipo en Alemania que se permite en espacios interiores de edificios residenciales sin implementar medidas de seguridad adicionales.
Esta nueva tecnología ahora se mejorará. Para la industria de las bombas de calor, los refrigerantes nuevos son especialmente importantes: a partir del 1 de enero de 2020, las primeras prohibiciones de refrigerantes nocivos entrarán en vigencia en la Unión Europea.
Bombas de calor de propano para interiores, prácticamente inexistentes en el mercado
Los fabricantes e institutos de bombas de calor están buscando frenéticamente alternativas a los refrigerantes convencionales. Se han logrado los primeros avances, pero la mayoría de las nuevas alternativas son venenosas o inflamables y, por lo tanto, pertenecen a grupos de seguridad que deben cumplir requisitos más estrictos. Esto hace que los sistemas sean más caros. El valor de GWP del propano es 3. Como refrigerante, es amigable con el clima, relativamente económico, disponible en todo el mundo y conduce a altos coeficientes de rendimiento.
Sin embargo, debido a su inflamabilidad, las normas de seguridad para su uso como refrigerante de bomba de calor, también conocido con el nombre de R290, son bastante elaboradas. Una bomba de calor en una casa unifamiliar oscila entre cinco y diez kilovatios de potencia. Si se excede el límite superior prescrito de 150 gramos de refrigerante, la bomba de calor solo se puede instalar implementando requisitos de seguridad amplios y costosos. Debido a esto, las bombas de calor de propano que se pueden instalar dentro del edificio son casi inexistentes en el mercado.
La investigación en Fraunhofer ISE podría abrir el mercado
El prototipo recientemente desarrollado en Fraunhofer ISE con el nombre de trabajo LC150 podría cambiar esto. Con 150 gramos de propano, la bomba de calor alcanza ocho kilovatios de potencia de calentamiento. A este valor, la unidad se puede instalar dentro del edificio sin implementar requisitos de seguridad adicionales. Cada kilovatio requiere aproximadamente 20 gramos de propano. Para comparar, los sistemas disponibles en el mercado actualmente tienen de 80 a 90 gramos de refrigerante por kilovatio de potencia, de modo que con alrededor de dos kilovatios, se supera el límite superior de 150 gramos. Por lo tanto, la mayoría de los fabricantes de bombas de calor actualmente ofrecen bombas de calor de propano exclusivamente para instalación en exteriores.
"El objetivo de nuestro trabajo es desarrollar una bomba de calor que utilice un refrigerante respetuoso con el clima y, al mismo tiempo, logre una alta potencia y eficiencia con la menor cantidad de refrigerante posible", dice la Dra. Lena Schnabel, jefa de departamento de Tecnología de Calefacción y Refrigeración. en Fraunhofer ISE. “Se ha dado el primer paso. El prototipo alcanzó el nivel de potencia previsto para este segmento del mercado con una carga de refrigerante muy baja, acercando la visión de una instalación interior a la realidad ”. Ahora los investigadores del departamento de Schnabel desean optimizar el sistema y atraer socios de la industria para una amplia implementación. de la tecnología en el mercado alemán y europeo. Aumentar la eficiencia y desarrollar un diseño para la producción en serie son los primeros en la lista. Finalmente, se creará un sistema compacto y rentable que también esté estandarizado y cumpla con los diferentes estándares nacionales de seguridad.
Intercambiador de calor de placa asimétrico como factor de éxito
Los investigadores de Fraunhofer ISE utilizaron componentes que estaban disponibles en el mercado para construir el prototipo. Un elemento fundamental detrás del concepto es el uso de intercambiadores de calor de placa asimétricos. Como la mayor parte del refrigerante se encuentra en los intercambiadores de calor y el sistema de tuberías de la bomba de calor, la optimización del intercambiador de calor tiene un gran efecto en la reducción del refrigerante usado. Debido a su diseño, el intercambiador de calor asimétrico no requiere tanto refrigerante.
Los investigadores podrían reducir en gran medida la demanda de refrigerante también al disminuir la cantidad de aceite en el compresor. El sistema ha sido analizado exhaustivamente en experimentos. Las variables operativas fueron la variación en las temperaturas de fuente y sumidero, la velocidad del compresor, la carga de refrigerante, la cantidad de aceite en el compresor y el sobrecalentamiento.
Fuente: Fraunhofer ISE.
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