Nuevo refrigerante aumenta la eficiencia de las bombas de calor en más del 20% y reduce emisiones

Un nuevo refrigerante podría mejorar el rendimiento de las bombas de calor hasta en un 21%

Un equipo de investigadores de la Universidad de Zhejiang, en China, ha desarrollado un innovador refrigerante que promete aumentar significativamente la eficiencia de las bombas de calor de fuente de aire (ASHP, por sus siglas en inglés). Este nuevo compuesto, que combina dióxido de carbono (CO2) con un hidrofluoroolefina no inflamable, podría marcar un antes y un después en la tecnología de calefacción, especialmente en regiones frías.

El refrigerante, que incluye una mezcla de CO2 y trans-1,1,1,4,4,4-hexafluoro-2-buteno (R1336mzz(E)), ha sido diseñado para ofrecer una alternativa más segura y ecológica frente a los refrigerantes tradicionales, que suelen ser inflamables o tener un alto potencial de calentamiento global (GWP). Según el equipo liderado por Jeilin Luo, este es el primer estudio que prueba esta mezcla en sistemas ASHP.

En términos de costos, Luo explicó que, aunque el nuevo refrigerante es ligeramente más caro que los compuestos convencionales, como el R134a, la diferencia de precio es mínima, estimada en unos $15/kg. Además, se espera que los costos disminuyan a medida que aumente la producción industrial y se reduzca el uso de refrigerantes tradicionales.

El estudio, publicado en la revista *Energy Conversion and Management*, detalla cómo el nuevo refrigerante puede mejorar el coeficiente de rendimiento (COP) de las bombas de calor en un 21,2% y el factor de rendimiento estacional de calefacción (HSPF) en un 13,5%, en comparación con los sistemas que utilizan refrigerantes convencionales. Este incremento en la eficiencia es especialmente notable en el norte de China, una región con alta densidad poblacional y climas fríos.

El sistema propuesto por los investigadores incluye un compresor (COMP), un condensador (CON), un separador (SEP), un recuperador (REC), un evaporador (EVA) y válvulas de expansión (EXV1 y EXV2), entre otros componentes. En este diseño, la mezcla de CO2 y R1336mzz(E) pasa por un ciclo de compresión, condensación y expansión, absorbiendo calor del aire exterior y liberándolo para calentar agua.

Las simulaciones realizadas en un entorno MATLAB mostraron no solo mejoras en el rendimiento energético, sino también en términos económicos y ambientales. El análisis económico reveló que el sistema podría tener un periodo de amortización de menos de 7,5 años, con una reducción de costos anuales de hasta un 14,5%. Además, se estima que el uso de este refrigerante podría reducir las emisiones de CO2 en más de un 15,7% en comparación con los sistemas tradicionales.

Luo señaló que, aunque los resultados de las simulaciones son prometedores, el equipo ya está realizando pruebas a escala de laboratorio para validar la viabilidad y el rendimiento del refrigerante en sistemas reales. «Hemos confirmado su aplicabilidad y superioridad en rendimiento, y seguimos confiados en los resultados de los experimentos en curso», afirmó.

Este avance podría representar un paso importante hacia la adopción de tecnologías de calefacción más eficientes y sostenibles, en un contexto global donde la reducción de emisiones y la eficiencia energética son cada vez más urgentes.

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Fuente: https://www.pv-magazine.com/2024/09/12/new-refrigerant-may-improve-coefficient-of-performance-of-air-source-heat-pumps-by-up-to-21/