Internacional. El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) desarrolló un modelo funcional de un sistema de refrigeración a base de propano, refrigerante considerado rentable y menos contaminante.
Previamente, muchos fabricantes han ofrecido bombas de calor con uso de propano, pero, en su mayoría, para su instalación en exteriores, ya que el refrigerante está sujeto a restricciones de uso en espacios interiores por su inflamabilidad.
Por ejemplo, si una bomba de calor en una casa unifamiliar con su potencia habitual de cinco a diez kilovatios supera el máximo prescrito de 150 gramos de carga de refrigerante, sólo podrá instalarse tomando medidas de seguridad reforzadas.
Ahora, Fraunhofer ISE ha anunciado que consiguió que una bomba de calor de salmuera produjera una capacidad de calefacción de 11,4 kilovatios con un compresor totalmente hermético que utiliza sólo 146 gramos de propano. Con esta baja carga de refrigerante, está permitido instalar la unidad al interior de edificios sin tomar medidas adicionales.
La carga de refrigerante específica de la unidad es de 12,8 gramos por kilovatio, que es aproximadamente una quinta parte de la carga de propano de los sistemas convencionales.
"El objetivo era desarrollar un módulo de bomba de calor que no superara el límite de 150 gramos para uso en interiores y, aun así, proporcionara suficiente calor para viviendas unifamiliares", afirmó Lena Schnabel, jefa del Departamento de Calefacción y Refrigeración de Fraunhofer ISE.
¿Cómo se logró?
El equipo de investigación evaluó más de 20 combinaciones diferentes de intercambiadores de calor y compresores. Durante el proceso, utilizaron componentes disponibles en el mercado para construir el prototipo, siendo claves los intercambiadores de calor de placas asimétricas, que requieren menos refrigerante.
Así, redujeron las necesidades de refrigerante disminuyendo, entre otras cosas, la cantidad de aceite en el compresor. Adicionalmente, los sensores, se redujeron al mínimo y las tuberías se mantuvieron lo más cortas posible para reducir la cantidad de refrigerante necesaria.
"Ahora hemos logrado este objetivo en cooperación con nuestros socios industriales y les hemos proporcionado las herramientas para desarrollar una bomba de calor lista para el mercado", añadió Schnabel.
Propano vs gases fluorados
Las bombas de calor comercializadas suelen utilizar gases fluorados de efecto invernadero como refrigerante. Aunque el refrigerante permanece en el ciclo termodinámico cerrado, una parte puede liberarse a la atmósfera durante los procesos de fabricación, llenado y reparación.
Actualmente se está modificando el Reglamento de la Unión Europea sobre gases fluorados de efecto invernadero. Los refrigerantes con un PCA superior a 2.500 están prohibidos desde 2020, por ejemplo. El propano es una alternativa viable gracias a su PCA equivalente a 3. En comparación, el refrigerante R410A tiene un PCAS de 2.088.
Además, el propano está disponible en todo el mundo a bajo costo y tiene muy buenas propiedades termodinámicas que permiten mayores eficiencias, en comparación con las bombas de calor convencionales.
Uso residencial
El siguiente paso de los investigadores de Fraunhofer es el desarrollo de bombas de calor de propano para su uso en casas multifamiliares.
Junto con los fabricantes de calefacción y el sector inmobiliario, los investigadores desarrollarán soluciones fáciles de implementar y de amplia aplicación para sustituir los sistemas de calefacción de gas y gasóleo en casas multifamiliares.
En total, se contemplan tres campos de aplicación: sistemas de calefacción por suelo radiante, sistemas de calefacción central instalados en interiores y bombas de calor de clases de potencia más altas instaladas en exteriores.
