Alguna vez hemos explicado en el blog el “sorprendente” rendimiento de una bomba de calor, y su aplicación en los sitemas de climatización de aire acondicionado y calefacción. Pero nada de sorprendente es el rendimiento de un 300 o 400 %. Aquí explicaremos más a fondo la teoría sobre las máquinas térmicas inversivas o bombas de calor, y explicar como en un ciclo se transfiere calor entre un ambiente a baja temperatura y otro a alta temperatura.
También entender el trabajo que necesita un motor para que se produzca este intercambio. La energía que consume el motor es la que se requiere para absorber el calor de un ambiente a baja temperatura, situado en el exterior y transportarlo hasta un ambiente interior, a mayor temperatura en la gran mayoría de casos, y calentarlo.
Este sistema se puede definir como sistema de climatización rentable, y viene a definirse por el COPrv, que es la eficiencia máxima, y que sólo depende de la temperatura de condensación y evaporación del líquido, y será tanto más elevada cuanto menor sea la diferencia entre ambas temperaturas, y será más alta cuanto mayor sea la temperatura de evaporación.
Estos sistemas se integran dentro de un sistema híbrido, generalmente con energía solar, a lo que habitualmente se conoce como DXSAHP (siglas infernales para pronunciar, pero que viene a ser Direct Expansion Solar Assisted Heat Pump, o bomba de calor de expansión directa asistida con energía solar) Esta configuración se desarrolla en en la tesis que os dejo enlazada más abajo.
Pero ojo!, que no se trata de un sistema moderno, ya en los años 50 Sporn and Ambrose realizaron los primeros trabajos con este concepto de máquina.
Actualmente los líquidos refrigerantes que se utilizan en los sistemas de climatización son el 407c, el 410a y el 134a. Se utilizan además tanto en la refrigeración por compresión como por absorción. Los gases refrigerantes cambian su estado de líquido a gaseoso absorbiendo en el proceso el exceso de calor y soltándolo al condensarse.
Energía de calidad
Se entiende por calidad de la energía la mayor o menor disposición que esta ofrece para convertirse en trabajo. Esto viene del segundo principio de la termodinámica, que trata de la calidad de la energía. Con este criterio se puede decir que la energía eléctrica lo es, ya que aplicada a un motor eléctrico se puede convertir en trabajo, con un rendimiento superior al 90%.
En el caso dela energía térmica, depende de su nivel térmico. La producción de calor se entiende de calidad, o admisible como tal, cuando se comprueba que la producción de calor será superior al consumo que el CoP define. Se “transporta” la energía en forma de calor entre dos ambientes.
“Los cacharros”
Cada vez existen más combinaciones de productos, unidades interiores y exteriores, incluso solamente interiores que son capaces de tener unos rendimientos altos. Independientemente de esto, lo que sí existe dentro de los aparatos son estos dos elementos:
- La válvula de expansión: libera la presión del gas refrigerante, donde empieza a evaporarse (este proceso termina en el evaporador) situado en la unidad interior.
- El compresor: comprime el gas que llega desde el evaporador en estado gaseoso. Aumenta la presión llevándolo hacia el condensador, donde pasa a estado líquido.
Bibliografía
- Tesis de Amancio Moreno Rodriguez (2013) Modelo teórico y validación experimental de una bomba de calor de expansión directa con asistencia solar: eficiencia energética: aplicación a calefacción y ACS
- Heat Pumps (1947) Phillip Sporn & E. R. Ambrose. New York
- Imagen destacada Panasonic Aquarea
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