Comparación de bombas de calor con ciclo de compresión simple etapa y ciclo de compresión con inyección de vapor para producción de agua caliente sanitaria - López Romero, Bryan Alexander (2021)
El objetivo del presente trabajo de investigación fue comparar bombas de calor que funcionan con ciclos de compresión simple etapa y ciclos de compresión doble etapa con inyección de vapor, para producción de agua caliente sanitaria (ACS). En primer lugar, se realizó una revisión bibliográfica sobre el ciclo de compresión de vapor utilizado en bombas de calor para ACS, sus componentes, tipologías de compresión simple etapa y doble etapa. Para realizar la comparación del rendimiento de las bombas de calor se implementaron modelos termodinámicos basados en la literatura previa. Utilizando los modelos implementados, se simuló el funcionamiento de las dos bombas de calor de producción de ACS, considerando, por un lado, varias temperaturas de condensación y evaporación y, por otro lado, el salto térmico del fluido secundario con varias temperaturas de salida del agua. En las simulaciones se consideraron los refrigerantes: R134a, R290, R407C, R32, R152a, R410a, R161 y el R1234yf. La comparación del rendimiento de las bombas de calor se realizó en términos de capacidad calorífica, COP y temperatura de descarga del compresor. Los resultados muestran que la bomba de calor doble etapa presenta un coeficiente de rendimiento (COP) 10,7% mayor, una capacidad calorífica 37% mayor y una temperatura de descarga 1 K menor que la bomba simple etapa, cuando las condiciones de trabajo tienen una temperatura de condensación de 60 grados centígrados y una temperatura de evaporación de 0 grados centígrados, con R134a como refrigerante y un flujo volumétrico de 14,27 metros cúbicos por hora en ambos compresores. Considerando el salto térmico del fluido secundario, la bomba de calor doble etapa, trabajando con el refrigerante R407C presenta un COP 5,8% mayor que con el refrigerante R134a con una temperatura de salida del agua de 60 grados centígrados. Considerando la misma capacidad calorífica en un punto nominal de funcionamiento, la bomba de calor doble etapa requiere un tamaño de compresor de baja 7,7% menor que la bomba de calor simple etapa.