Bombas de calor con asistencia solar de expansión directa 4

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exteriores fan-coil, donde se comprueba cómo en determinadas condiciones ambientales, e incidiendo la radiación solar sobre los colectores, la eficiencia de la DXSAHP es superior.

Figura 3. Campo de colectores solares (Moreno Rodríguez, 2013)

2.2 Funcionamiento y Componentes

El equipo funciona de acuerdo a un ciclo de refrigeración de compresión mecánica simple y está compuesto por tres subsistemas.

El subsistema n.º 1 es el de captación térmica, con colectores-evaporadores (proceso 4-1, figura 4) en los que se absorbe calor del exterior. Este equipo tiene como unidad exterior unos colectores solares que hacen la función de evaporador, donde el refrigerante se evapora absorbiendo calor medio que le rodea por radiación solar y por convección del aire ambiente. (Moreno Rodríguez, 2013, pág. 31)

El subsistema n.º 2 transporta esta energía hasta la unidad interior y puede estar formado por dos circuitos independientes que se comunican a través de un condensador (proceso 2-3, figura 4).

El primer circuito está formado por los componentes de una bomba de calor que absorbe el calor en el evaporador y lo cede al condensador, trabaja con un compresor y el dispositivo de expansión es una VET. El segundo circuito, opcional, transporta el calor desde el condensador hasta las unidades terminales interiores (fancoil o tanque de ACS) con la ayuda auxiliar de una bomba de agua (este circuito, por simplificar, no se ha representado en la figura 4). Por último, el subsistema n.º 3 es de consumo, bien para climatización calentando el aire de retorno del local o bien para ACS calentando el agua de un depósito o tanque acumulador.

Figura 4.Esquema básico de una bomba de calor de expansión directa con asistencia solar. (Moreno Rodríguez, 2013, pág. 31)

Diferencia fundamental

La diferencia fundamental entre esta configuración y las anteriores está en el sistema de captación.

• Pueden absorber energía térmica por absorción de la radiación solar.

• Cuando absorben radiación solar, la temperatura de evaporación puede, incluso, superar a la temperatura ambiente. Esto es debido a que, con radiación, la temperatura de la superficie del colector puede ser superior a la del ambiente que le rodea. Si la temperatura de evaporación es mayor, la relación de compresión es menor y el consumo del compresor también será menor. Aumenta el COP, por tanto, cuando incide radiación solar sobre el colector.

• No tienen ventiladores en la unidad exterior, por lo que el consumo de los elementos auxiliares es menor. Como esta unidad exterior no tiene elementos móviles, no requiere mantenimiento mecánico.

• Aunque la transmisión de calor es menor cuando el colector tiene una capa de hielo sobre su superficie, el intercambio de calor con el exterior sigue existiendo. En cuanto a los inconvenientes que puede tener esta configuración.

• Requieren superficie en el exterior para instalar los colectores. - Cuando nieva se forma una capa de hielo sobre los colectores, que puede permanecer sobre la superficie hasta que la temperatura del colector supere 0 °C. (Moreno Rodríguez, 2013, pág. 32)

2.3 Gráficos

A continuación, se presentan algunos gráficos acerca de las bombas de calor con asistencia solar directa que nos aclararán un poco más el funcionamiento y aplicación de las mismas.

Figura 5. Prototipo de bomba de calor (Martinez, 2013)

Figura 6. Bomba de expansión directa (Francis, Gorozabel, Chata, Carbonell, & Morales, 2016)

Figura 7. Bomba de Calor-esquema funcional

3 TRABAJOS CITADOS

Francis, B., Gorozabel, Chata, Carbonell, T., & Morales. (2016). Actualidad y perspectivas de una bomba de calor de expansión directa con energía solar. Ingeniería Mecánica vol.19 no.1, 1.

Gorozabel-Chata, F.-B., & Tania Carbonell, T. (2016). Current and future perspectives of direct expansion solar assisted heat pumps. Scielo.

Martinez, A. M. (2013). Modelo teórico y validación experimental de una bomba de calor de expansión directa con asistencia solar. Leganés: Tesis Doctoral.

Moreno Rodríguez, A. (2013). Modelo teórico y validación experimental de una bomba de calor de expansión directa con asistencia solar: eficiencia energética. Leganés: s. Ed.

Rey Martinez, F. J., & Velasco Gomez, E. (2005). Bombas de calor y energías renobables en edificios. Madrid-España: Paraninfo S.A.

Sterling, S., & Collins, M. (2010). FEASIBILITY ANALYSIS OF HEAT PUMP ASSISTED SOLAR DOMESTIC HOT WATER. Department of Mechanical and Mechatronics Engineering, University of Waterloo, pag. 1.