Las bombas de calor serán la tecnología de calefacción más importante del futuro y, con el fin de acelerar significativamente la penetración en el mercado, los fabricantes están trabajando tanto en la reducción de costos como en soluciones de refrigerantes sostenibles para los dispositivos. En el proyecto de investigación LC150 financiado por el Ministerio Federal de Economía y el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE y en el que participa un consorcio industrial de fabricantes europeos de bombas de calor integrado hasta la fecha por Vaillant, Kermi, Bosch Thermotechnik, Viessmann Werke Allendorf, BDR Thermea y ait-deutschland, está desarrollando un circuito de refrigeración de propano compacto y rentable para bombas de calor.
El objetivo del proyecto es el desarrollo de un circuito de refrigeración de refrigerante reducido estandarizado que esté calificado para diferentes componentes y esté coordinado con los fabricantes y proveedores de bombas de calor. Esto debería estar conceptualmente disponible para los socios involucrados o implementado en una producción conjunta.
“La industria está trabajando actualmente en paralelo en la implementación de bombas de calor de propano en muchas áreas. El propano es un refrigerante termodinámicamente muy adecuado. Sin embargo, una desventaja es la inflamabilidad, que hace necesarios más conceptos de seguridad. Por tanto, reducir el volumen de llenado es obvio y posible en gran medida, como ha demostrado nuestro trabajo preliminar", explica Lena Schnabel, directora del departamento de tecnología de calefacción y refrigeración de Fraunhofer ISE.
La alta eficiencia y confiabilidad operativa del circuito de refrigeración, que se requieren al mismo tiempo, son un desafío. El proyecto tiene como objetivo utilizar amplias campañas de medición y simulación para crear respuestas técnicas y conocimientos de diseño que estarán disponibles principalmente para los socios involucrados.
Plataforma conjunta
Hasta ahora, cada fabricante europeo ha desarrollado sus propios circuitos de refrigeración para diferentes refrigerantes y clases de rendimiento. El proyecto LC150 está abriendo nuevos caminos, con el desarrollo de una plataforma conjunta que permite importantes reducciones de costes a través de mayores cantidades y producción automatizada. Al igual que con los fabricantes de automóviles, se deben crear sinergias en el sector de las bombas de calor mediante la creación de estándares. Con el conocimiento de diseño que surge, se puede desarrollar un diseño modular (sistema de bloques de construcción) para diferentes series y clases de rendimiento y, por lo tanto, se pueden desarrollar más sinergias.
Dado que los fabricantes de bombas de calor tienen que reducir la proporción de gases dañinos para el clima en el circuito de refrigeración en un 70 por ciento para 2030 en comparación con 1990 debido a la regulación europea sobre gases fluorados de efecto invernadero, el propano está ganando importancia como refrigerante natural. Sus ventajas radican en su amplia disponibilidad y muy buenas propiedades termodinámicas, que permiten una mayor eficiencia (es decir, la relación entre el calor útil generado y la energía de accionamiento utilizada) en comparación con las bombas de calor convencionales. Al mismo tiempo, el potencial de calentamiento global es 500 veces menor que el de los refrigerantes fluorados clásicos más comúnmente utilizados en la actualidad.
Como parte de un posible estudio en 2019, Fraunhofer ISE logró desarrollar un circuito de enfriamiento de agua salada basado en componentes disponibles en el mercado que solo requiere 150 gramos de propano para una potencia de calefacción de 8 kW. Esto corresponde a una reducción de refrigerante del 75 por ciento en comparación con los sistemas disponibles en el mercado.
Una bomba de calor basada en este concepto, similar a los refrigeradores, también se puede usar dentro de las casas sin precauciones de seguridad adicionales. "Estamos seguros de que esta reducción de refrigerantes también se puede lograr para otros rendimientos y puntos operativos adaptando todos los componentes individuales al propano como refrigerante", dice Peter Schossig, director de Sistemas Térmicos y Tecnología de Edificación.
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