Los científicos han utilizado dos ventiladores con dos placas desnudas unidas en rollo para crear una bomba de calor que puede funcionar en una variedad de condiciones de temperatura ambiente y radiación solar. El sistema tiene un coeficiente de rendimiento medio diario de 3.24.
Un equipo de investigación internacional ha desarrollado una novedosa bomba de calor de fuente dual (SAHP) solar-aire para aplicaciones de calentamiento de agua.
La innovación del sistema radica en el uso de un ventilador que permite la convección forzada en condiciones de luz solar parcial y difusa. La convección forzada, al igual que la convección natural en las bombas de calor de doble fuente de aire solar normales, extrae la fuente térmica ambiental al flujo de refrigerante.
"Este estudio contribuye significativamente al avance de la tecnología SAHP, allanando el camino para soluciones de calentamiento de agua más eficientes y sostenibles en regiones con diversas condiciones ambientales", añadió
La bomba de calor de doble fuente de aire solar modificada de expansión directa (SAHP-MDX) incluye un compresor hermético rotativo, una válvula de expansión y serpentines condensadores sumergidos enfriados por agua. El novedoso evaporador del sistema, diseñado para superar la limitación de la convección natural, se construye apilando dos placas desnudas unidas en rollo con un ventilador en el medio.
"El aire ambiente es forzado a través del evaporador de placa desnuda de doble fuente en SAHP-MDX mediante dos ventiladores con capacidades de motor individuales de 35 W", dijeron los científicos, señalando que el sistema tiene un área de colector solar de 1.6 m2 y un evaporador total. superficie de 3.2 m2. "El compresor hermético rotativo, con una potencia nominal de entrada de 910 W y una capacidad de calefacción de 3,500 W, comprime el vapor refrigerante (R410A)".
La novedosa bomba de calor tiene tres modos de funcionamiento. Uno es el modo natural de fuente de aire solar (SANM), con el que el sistema puede funcionar durante todo el día cuando la radiación solar es mayor, lo que permite al evaporador recolectar energía solar y calor del aire circundante a través de convección natural.
El modo forzado de fuente de aire solar (SAFM) también funciona durante todo el día, pero cuando la luz solar no está completamente disponible, el evaporador utiliza la convección forzada para absorber el calor del aire circundante, así como la energía solar. Cuando no hay insolación durante el anochecer o las horas nocturnas, el sistema utiliza el modo forzado de fuente de aire (AFM), ya que el evaporador absorbe solo energía térmica ambiental del aire a través de convección forzada.
El novedoso sistema se probó en el sur de la India, durante cinco días del invierno de 2021 y durante otros cinco días del verano de 2022. Tenía cinco ciclos de calentamiento de agua diarios para probar la gama completa de modos operativos. En cada ciclo debía calentar 300 litros de agua desde una temperatura inicial de 31 C hasta una final de 50 C.
Según los resultados, en el modo SANM el sistema tuvo un coeficiente de rendimiento (COP) de 3.62, mientras que SAFM y AFM alcanzaron 3.37 y 3.05, respectivamente. Se encontró que el COP diario promedio de la nueva bomba de calor, durante los cinco ciclos de calefacción por día, era 3.24. El tiempo promedio de calentamiento para el SANM fue de 163 minutos, 177 minutos para el SAFM y 187 minutos para el AFM.
"En general, la SAHP-MDX propuesta supera a las bombas de calor de doble fuente convencionales que existen en la práctica", concluyó el grupo de investigación. "Se puede utilizar como un sustituto viable para aplicaciones de calentamiento de agua en entornos del mundo real con clima, temperatura del aire ambiente y radiación solar impredecibles".
Los científicos describieron el sistema en el artículo "Utilización óptima de una fuente de aire solar de bajo grado para calentar agua con bomba de calor utilizando un evaporador de doble fuente con convección forzada", que se publicó recientemente en Comunicaciones Internacionales en Transferencia de Calor y Masa. Los investigadores provienen del Instituto de Tecnología Bannari Amman de la India, la Facultad de Tecnología Sri Krishna y la Universidad Sunway de Malasia.
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Fuente de pv magazine
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