China revoluciona la eficiencia energética con una bomba de calor fotovoltaica y almacenamiento térmico innovador

### **China desarrolla una innovadora bomba de calor con tecnología fotovoltaica y tanque de cambio de fase**

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tecnología de Zhongyuan, en China, ha diseñado un sistema avanzado de bomba de calor aire-agua que integra tecnología fotovoltaica y térmica (PVT-ASHP, por sus siglas en inglés) con un tanque de almacenamiento basado en materiales de cambio de fase (PCM). Este desarrollo promete reducir el consumo energético y mejorar la eficiencia de generación eléctrica en comparación con los sistemas convencionales.

#### **Mayor eficiencia y menor consumo energético**

El sistema propuesto utiliza agua como medio de trabajo y opera con circulación forzada para optimizar el rendimiento térmico. Según Fang Wang, autor principal del estudio publicado en la revista *Renewable Energy*, esta tecnología es especialmente adecuada para edificios residenciales con espacio limitado. Además, destaca que los costos operativos anuales se reducen en un 24,02% en comparación con los sistemas tradicionales, lo que representa una ventaja económica significativa.

Los materiales de cambio de fase (PCM) tienen la capacidad de absorber, almacenar y liberar grandes cantidades de calor latente dentro de un rango de temperatura específico. En este caso, su integración en el sistema permite mejorar la estabilidad térmica y la capacidad de almacenamiento de calor, factores clave para la eficiencia del sistema.

#### **Diseño optimizado para un mejor rendimiento**

Para minimizar la pérdida de calor causada por la mezcla de agua fría y caliente, los investigadores diseñaron un tanque de recolección de calor con una estructura estratificada de seis capas. En este tanque, la temperatura del agua se distribuye de manera uniforme, evitando diferencias térmicas significativas.

El sistema también incorpora un intercambiador de calor por inmersión, que permite la transferencia de energía a través de dos flujos de fluido separados. Uno de estos fluidos se mezcla con el medio de almacenamiento, mientras que el otro se encarga de la transferencia térmica.

Mediante experimentos y análisis técnicos, los científicos determinaron que el sistema alcanza un coeficiente de rendimiento (COP) de 3,92, lo que representa una mejora del 18,07% en comparación con los sistemas tradicionales de almacenamiento de calor sensible. Además, la eficiencia global del sistema puede llegar al 76,28% cuando se optimizan parámetros clave como el volumen del tanque de agua caliente, el área del colector PVT, el ángulo de inclinación y el flujo de circulación.

#### **Impacto en el suministro de agua caliente**

El estudio también reveló que la cantidad de agua caliente suministrada por el tanque PCM está directamente relacionada con el volumen del tanque de almacenamiento. Sin embargo, esta cantidad disminuye a medida que aumenta el área del colector PVT y el flujo de circulación.

Otro hallazgo importante es que la temperatura del agua suministrada aumenta con un mayor tamaño del área PVT, pero disminuye cuando se incrementa el flujo de circulación y el volumen del tanque. Además, la inclinación del sistema influye en la temperatura del agua, ya que esta aumenta inicialmente con un mayor ángulo de instalación, pero luego comienza a disminuir.

#### **Un avance clave para la eficiencia energética**

El desarrollo de esta bomba de calor con tecnología PVT y tanque de cambio de fase representa un avance significativo en la optimización del consumo energético en sistemas de calefacción y agua caliente sanitaria. Gracias a su capacidad para operar de manera estable en diversas condiciones climáticas y su reducción en costos operativos, esta innovación podría convertirse en una alternativa viable para mejorar la eficiencia energética en edificaciones residenciales y comerciales.

Fuente: https://www.pv-magazine.com/2025/02/19/pvt-assisted-air-source-heat-pump-based-on-phase-change-tank/