Bombas de calor para reducir el CO2 urbano
Dada la limitación del espacio en las ciudades, las bombas de calor tienen que integrarse en los edificios ya existentes y compatibilizarse con los sistemas de calefacción ya instalados. Asimismo, los costes de instalación y funcionamiento deberían ser lo suficientemente atractivos como para que la transición a las bombas de calor sea viable económicamente. El proyecto GREENHP (Next generation heat pump for retrofitting buildings) aspira a superar estos retos mediante el diseño de una nueva generación de bombas de calor pensada para la retroadaptación de edificios antiguos. El sistema de GREENHP se instalará en bloques de pisos o bien en edificios comerciales con un área hábil de en torno a seiscientos metros cuadrados. Está basado en una bomba de calor de capacidad variable de aire y agua, y es capaz de suministrar hasta 30 kW de calor para calentar espacios y proporcionar agua caliente de uso doméstico. Los artífices del proyecto estudian la manera de compaginar la nueva bomba de calor con sistemas energéticos de gran tamaño como un entorno de red inteligente. A día de hoy están prácticamente finalizados y probados todos los componentes de hardware esenciales, como el compresor, el condensador, la unidad evaporadora y el ventilador. El compresor fue desarrollado como ajuste al ciclo de refrigeración de la bomba de calor, que es exclusivo del proyecto. Aprovechando la EVI (Enhanced Vapour Injections, o inyecciones de vapor mejoradas), se puede abarcar todo el rango de operación de una bomba de calor de aire y agua. El compresor también está diseñado para funcionar, con la mayor eficiencia posible, en procesos de calefacción o calentamiento doméstico de agua. Una innovación clave ha sido la selección del propano R290 como el refrigerante a utilizar en la bomba de calor. El uso del R290 y de tubos MPE (multiport extruded) ha permitido al equipo científico reducir notablemente la cantidad total de refrigerante consumido por el sistema de la bomba de calor. Aparte, la elevada capacidad volumétrica de refrigeración del propano permite emplear componentes de menos dimensiones, lo cual reducirá el tamaño del sistema en conjunto. Pero el principal motivo de seleccionar el propano es que presenta un potencial muy bajo de contribuir al calentamiento global si se compara con las alternativas sintéticas, y éste es un aspecto determinante de cara a reducir las emisiones contaminantes directas. Para la unidad evaporadora se ha diseñado un nuevo ventilador, antes de lo cual se estudiaron en torno a un centenar de geometrías de álabe distintas. En el diseño escogido, los álabes tienen una leve forma de flecha hacia delante que se cree deparará el consumo energético más eficiente en las condiciones de funcionamiento previstas. Tanto el ventilador como el evaporador se han sometido a rigurosos ensayos para evaluar su capacidad para solucionar posibles problemas de formación de hielo. En la parte posterior del ventilador se ha instalado una boquilla que reduce las emisiones acústicas. El sistema cuenta también con un distribuidor biónico que asegura una distribución homogénea y eficaz del refrigerante. Entretanto han avanzado los trabajos para el desarrollo de un controlador de la gestión energética válido para la bomba de calor. Las pruebas de dicho controlador se encuentran ya en la recta final y se ha construido la carcasa de la maquinaria correspondiente. Los investigadores han aplicado algoritmos para realizar evaluaciones preliminares de la compatibilidad entre el controlador y la bomba. «La etapa siguiente consistirá en reunir toda la maquinaria para montar el prototipo de GREENHP. Está programado que las pruebas comiencen a principios de 2016 y se prolonguen unos dos meses», declaró el coordinador del proyecto, Andreas Zottl. «Seguidamente se harán otras pruebas destinadas a conectar la bomba de calor al sistema de control, también nuevo. Tenemos que evaluar el funcionamiento del controlador en conjunción con la bomba de calor y la interacción de toda la unidad con las operaciones en redes inteligentes».
Palabras clave
Sistema de calefacción, red inteligente, bomba de calor, GREENHP, eficiencia energética, retroadaptación, edificios, inmuebles
