Bomba de calor de gran potencia para sistemas de calefacción y refrigeración de distrito. Caracterización del funcionamiento a carga parcial

Roche Lázaro, Jorge
Zalba Nonay, María Belén (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2019
Departamento de Ingeniería Mecánica, Área de Máquinas y Motores Térmicos

Máster Universitario en Ingeniería Industrial

Resumen: Este Trabajo Final de Master se plantea con el objetivo de contribuir al esfuerzo que organizaciones gubernamentales y supragubernamentales están realizando desde comienzos del siglo XXI a propósito de la descarbonización y la mejora de la eficiencia energética en los edificios. Estos esfuerzos forman una parte importante del primer anexo del trabajo, Revisión bibliográfica: sistemas de calefacción y refrigeración de distrito con bomba de calor, y en ellos se ha basado en buena parte la redacción del primer capítulo de la memoria -la introducción- y la concepción de los casos de estudio.
Estableciendo contacto con la empresa CARRIER -fabricante de bombas de calor y enfriadoras- se han obtenido datos del funcionamiento a carga parcial de 14 máquinas de compresión de vapor. Estos datos conforman el núcleo del trabajo. Su análisis sistemático está reflejado en el anexo B: Funcionamiento a carga parcial de 14 máquinas de compresión de vapor del fabricante CARRIER. Las conclusiones del anexo B relativas a la influencia de la regulación del compresor y de las temperaturas de operación forman el capítulo II de la memoria, y se centran en los rangos en los que la eficiencia aumenta y/o desciende significativamente. Estas conclusiones fueron ratificadas y juzgadas coherentes por la empresa que ha facilitado la información.
En el capítulo III se plantea un caso de estudio para contrastar las conclusiones extraídas en el capítulo II y cuantificar la energía que el funcionamiento a carga parcial de la bomba de calor puede ahorrar para distintas regulaciones y temperaturas de operación, así como el impacto que en cada uno de esos casos tendría la existencia de un almacenamiento de energía térmica. Los ahorros energéticos conseguidos con el funcionamiento a carga parcial frente a plena carga oscilan entre el 9% y el 28%.
Finalmente se recopilan las conclusiones extraídas a lo largo del trabajo y se establece una serie de posibles líneas de trabajo futuro. Empezando por las primeras, se ha hallado y cuantificado para las máquinas estudiadas el rango de mayor eficiencia -mejoras de entre el 10 y 30% de la eficiencia en índices de carga entre el 40 y 60%-. Se ha tratado de analizar la relación entre las condiciones de diseño -principalmente, la regulación del compresor, por la naturaleza de los datos recibidos- que van a ser inalterables una vez construida la máquina, respecto de las condiciones de operación -refrigerante, temperaturas de trabajo, velocidad del compresor- que dependerán de las necesidades y condiciones de contorno, en cada momento, en la instalación.
Por otro lado, las líneas de futuro buscarían ampliar los estudios con diferentes tecnologías usadas actualmente en la bomba de calor -compresores centrífugos, cojinetes y rodamientos de levitación magnética…-. Su planteamiento haría indispensable la continuación de la colaboración con empresas del sector.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master