Innovación en India: Bombas de Calor Solares para Hogares Eficientes y Sostenibles

Científicos en India impulsan el uso residencial de bombas de calor solares de expansión directa

Un grupo de investigadores de la Universidad MIT World Peace en India ha realizado una revisión exhaustiva sobre la tecnología de bombas de calor solares de expansión directa (DX-SHP, por sus siglas en inglés) con el objetivo de fomentar su adopción en aplicaciones residenciales. Estas bombas son capaces de calentar agua desde 15 °C hasta 60 °C, alcanzando un coeficiente de rendimiento (COP) que varía entre 1.5 y 4.5.

El estudio, publicado en la revista International Journal of Thermofluids, destaca que estos sistemas son eficientes incluso en condiciones de escarcha. Los investigadores han desarrollado modelos para analizar el rendimiento energético y exergético de los componentes de un sistema DX-SHP. Según sus hallazgos, para un rendimiento óptimo, la radiación solar debe oscilar entre 350 W/m² y 700 W/m², la velocidad del viento entre 0.5 m/s y 2.5 m/s, y la temperatura ambiente entre 5 °C y 35 °C.

Las bombas de calor solares de expansión directa constan de un colector solar-evaporador, un compresor, un condensador y una válvula de expansión, operando dentro de un ciclo de bomba de calor. El colector solar, que puede ser un panel térmico solar o un panel fotovoltaico-térmico (PVT), es considerado el componente clave del sistema. Este colector expande directamente el refrigerante y recoge calor tanto del sol como del aire ambiente, siendo este último predominante en días nublados.

El colector solar-evaporador está expuesto directamente a la radiación solar, permitiendo que el refrigerante absorba energía térmica tanto de la conversión solar como del aire ambiente. Posteriormente, el calor se transfiere del evaporador al condensador a través del compresor.

Los investigadores recomiendan el uso de colectores-evaporadores de tubo aleteado, ya que funcionan eficazmente en todas las condiciones climáticas. Además, sugieren el uso de refrigerantes ecológicos como R290, R600, R1234ze (E), R1270 y R1234yf, así como nanofluidos para mejorar el rendimiento térmico y eléctrico en los colectores-evaporadores PVT.

Finalmente, el equipo de investigación insta a explorar el uso de fluidos de transferencia de calor en evaporadores de roll-bond y de fuente de aire como intercambiadores de calor de expansión indirecta en lugar de refrigerantes. Esto incluye evaluar el rendimiento, optimizar diversos fluidos e investigar la integración y sostenibilidad del sistema para su implementación más amplia.

Fuente: https://www.pv-magazine.com/2024/08/15/direct-expansion-solar-heat-pumps-for-residential-applications/