Innovadora combinación de bombas de calor podría reducir el consumo de energía en un 30% según investigadores italianos

Un equipo de investigadores de la Universidad de Padova en Italia ha propuesto una innovadora combinación de bombas de calor residenciales con intercambiadores de calor aire-geotérmico. Según sus hallazgos, esta combinación podría reducir el consumo de energía en hasta un 30%.

El estudio se llevó a cabo en un edificio unifamiliar pasivo ubicado en Valtellina, al norte de Italia. Los científicos evaluaron el rendimiento de esta combinación en un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC, por sus siglas en inglés). El sistema HVAC utilizado es de tipo todo-aire y depende de un intercambiador de calor aire-geotérmico para precalentar o preenfriar el aire, una unidad de bomba de calor y una resistencia térmica integrativa post-calentamiento.

El objetivo principal del estudio era identificar los factores principales que afectan el rendimiento del sistema bajo condiciones operativas reales. Además, buscaban determinar cuantitativamente la reducción en el consumo de energía debido a la integración del intercambiador de calor aire-geotérmico en el sistema de calefacción y refrigeración.

En la configuración propuesta, el intercambiador de calor aire-geotérmico se utiliza para precalentar o preenfriar el aire según la estación del año. Según el equipo de investigación, este diseño garantiza una temperatura casi constante durante las temporadas de calefacción y refrigeración, independientemente de la temperatura del aire exterior.

La unidad de bomba de calor utilizada en el experimento es un modelo Compact P del fabricante danés Nilan, diseñado para funcionar tanto como un sistema HVAC como un generador de agua caliente doméstica (DHW). Durante la temporada de calefacción, la bomba de calor se activa cuando la recuperación pasiva de calor del intercambiador de calor geotérmico no es suficiente para garantizar el nivel de confort deseado, o cuando la demanda de DHW es particularmente alta.

El sistema fue modelado utilizando el software Matlab y se descubrió que se beneficia del intercambiador de calor aire-geotérmico, ya que reduce significativamente la demanda de calefacción y refrigeración durante el año de operación en la modelación, lo que resulta en una reducción del 30% en el consumo de electricidad.

Los investigadores concluyeron que minimizar la ventilación interior, con bajas temperaturas exteriores, es un factor clave para reducir la demanda de calor interior. También destacaron la influencia de las condiciones de entrada de aire y de la estrategia de control en el rendimiento de la unidad tanto en los modos de calefacción como de refrigeración.

El estudio fue publicado en Energy and Buildings bajo el título «Análisis de una bomba de calor doméstica integrada con un intercambiador de calor aire-geotérmico en condiciones operativas reales: el caso de estudio de un edificio unifamiliar».

Fuente: https://www.pv-magazine.com/2024/05/29/combining-residential-air-heat-pumps-with-air-geothermal-heat-exchangers/