ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
Alcance
INTRODUCCIÓN Recientemente se ha demostrado que el CO2 fluido natural es una alternativa prometedora, especialmente en aplicaciones de bombas de calor, debido al rechazo de calor por temperatura deslizante en el enfriador de gas y diversas ventajas relacionadas con el rendimiento. Algunas de las investigaciones teóricas y experimentales actuales sobre varias aplicaciones de bombas de calor del ciclo de CO2 transcrítico han sido presentadas por Neksa (2002) y Kim et al. (2004). Neksa et al. (1998) y White et al. (2002) investigaron experimentalmente los efectos de la presión de descarga y las temperaturas de entrada y salida del agua en el rendimiento del calentador de agua con bomba de calor de CO2. Hwang et al. (1999) demostraron experimentalmente que el ciclo de CO2 real se comportó de manera similar al ciclo de R22 cuando se empleó el mismo volumen exterior del intercambiador de calor para ambos refrigerantes. Yarral et al. (1999) investigaron experimentalmente el efecto de la presión de descarga sobre el rendimiento de la bomba de calor de CO2 para la producción simultánea de refrigeración y calentamiento de agua a 90 °C para la industria de procesamiento de alimentos. Adriansyah (2004) estudió experimentalmente el efecto de la presión de descarga del compresor para aire acondicionado y calentamiento de agua simultáneos. Stene (2005) presentó el efecto de la temperatura de entrada del agua sobre el rendimiento de la bomba de calor de CO2 para una combinación de calentamiento de espacios y agua. Cho et al. (2005) estudiaron el rendimiento de la bomba de calor de CO2 variando la cantidad de carga de refrigerante en condiciones de enfriamiento estándar para mostrar la importancia de la carga de refrigerante para lograr un mejor rendimiento. Kim y cols. (2005) han realizado un estudio experimental sobre la bomba de calor de CO2 para estudiar el efecto del intercambiador de calor interno que utiliza agua como fluido secundario para ambos lados, centrándose únicamente en el calentamiento. Sarkar et al. (2006) estudiaron numéricamente los efectos de la temperatura de entrada del agua @ la velocidad del compresor y el inventario del intercambiador de calor sobre el rendimiento óptimo para aplicaciones simultáneas de refrigeración y calefacción por agua. Yokoyama (2007) estudió experimentalmente la influencia de la temperatura ambiente en el rendimiento de un sistema de calentamiento de agua con bomba de calor de CO2. Cabello et al. (2008) evaluaron experimentalmente el efecto de las temperaturas de funcionamiento sobre las presiones óptimas del enfriador de gas de una planta de refrigeración de CO2 y demostraron que Sarkar et al. (2004) la correlación coincide mejor con los datos de prueba de presiones óptimas del enfriador de gas. Sin embargo, los efectos del caudal másico de agua sobre el comportamiento de la bomba de calor no se han informado en la literatura abierta. En la presente investigación se presentan resultados tanto de simulación como experimentales sobre el prototipo funcional de un sistema de bomba de calor de CO2 transcrítico para enfriamiento y calentamiento simultáneo de agua. Se han estudiado las capacidades de refrigeración y calefacción del sistema COP y las temperaturas de salida del agua para diversos caudales másicos de agua y temperaturas de entrada de agua tanto del evaporador como del enfriador de gas. También se presentan comparaciones de resultados simulados y experimentales.