Bombas de calor

introducción a las bombas de
calor

Dr. Adelqui Fissore Schiappacasse

CONCEPTOS GENERALES DEL
CICLO DE REFRIGERACIÓN POR
COMPRESIÓN

Introducción

Si un naufrago tiene frio enciende fuego…

Introducción
¿ Y que pasa si tiene calor?

T=20

T=-30
T=100

T=20

Equipo de maquina frigorífica por compresión
CONDENSADOR

4

3

VAPOR
T:120°C

LIQUIDO
T:80°C

MOTOR1
LIQUIDO +
VAPOR
T: -40°C

COMPRESOR

2

VAPOR
T:-35°C

EVAPORADOR

Ciclo de bomba de calor

T=-10 C

T=40 C
Se puede utilizar
este aire para
calentar

Evaporador

T=60 C

Condensador

Aire ambiente a 25 grados

T=10 C
Se puede utilizar
este aire para
enfriar

Introducción
Uso como Aire acondicionado
Compresor
Condensador

Evaporador

IntroducciónUso como calefacción
Compresor
Condensador

Evaporador

En los equipos frio – calor se
tienen opciones con solo un
cambio en la válvula
inversora de ciclo.

CONSUMO DE ENERGÍA Y
EFICIENCIA

Ciclo ideal reversible – Ciclo de Carnot
Ciclo ideal reversible – Ciclo de Carnot
Fuente Calient e (Tc)
Flujo de calor (Qc)

Balance de energía del sistema

1 ley de la termodinámicaLey de la conservación de la Energía
Qc + W = Qf

Trabajo (W)
Flujo de calor (Qf)
Fuente fría (Tf)

Si quiero enfriar

Si quiero calentar

Ciclo ideal reversible – Ciclo de Carnot
Balance de energía del sistema

Fuente Calient e (Tc)
Flujo de calor (Qc)

Segunda ley de la termodinámica
Para ciclos ideales y reversibles

Si quiero enfriar

Trabajo (W)
Flujo de calor (Qf)Fuente fría (Tf)

Si quiero calentar

Ejemplo para calefacción
Bomba de calor para calefacción
Ciclo IDEAL Reversible con aire como fuente de calor
Sea
T interior = 21 C ( 294 K)
T exterior = 5 C (278 K)
COP = 294 / (294 – 278) = 18.4
En la práctica es imposible.
Razones:
- Las diferencias de temperaturas son mayores ya que se
requiere un diferencial de temperatura para transferir elcalor.
- No se trabaja en base al ciclo ideal.
- Los equipos tienen irreversibilidades y pérdidas
- Existen otros consumos de energía.

Aproximándose a la realidad
Bomba de calor aire – aire para calefacción
refrigerante en bomba de calor

T=45

Aire en bomba de calor

T=30
Ti = 21 C

Aire Interior

T=35

En realidad la bomba de calor
trabaja entre 45 C (318 K) y -10 C
(263K).

Te = 5 C
- 10

refrigerante en bomba de calor

En la práctica, este ciclo tiene un COP aproximadamente entre 2 y 3. En todo
caso este COP calculado considerando la T del refrigerante es una buena
estimación para comparación
Es fundamental mantener la temperatura del refrigerante con la menos
diferencia entre la parte fría y caliente para tener un buen COP

TIPOS DE BOMBAS DECALOR Y
APLICACIONES

Tipos de bombas utilizadas para calefacción
Bomba de calor utilizada en modo calefacción
Aumenta la temperatura – Baja la eficiencia
Expansión directa

Fan Coil

Radiadores de
agua caliente

Piso radiante
Agua caliente

T = 33 ; COP 4 a 5

T = 42 ; COP 3 a 4

T = 52 ; COP 2.5 a 3
T = 65 ; COP 1.5 a 2

Interior

Exterior

Condensador

EvaporadorLos COP están dados considerando una bomba geotérmica típica

Tipos de bombas utilizadas para calefacción
Bomba de calor utilizada en modo calefacción
Interior

Exterior

Condensador

Evaporador

Aumenta la temperatura – Aumenta la eficiencia

Tipos de geotermia

Otras aplicaciones
Enfriamiento y Refrigeración
Aplicaciones tradicionales de ciclo de refrigeración por
compresiónOtras aplicaciones
Agua caliente Sanitaria

• Temperaturas medias altas
• COP moderados.
• Muy interesante cuando se usa
en combinación con fuente de
calor geotérmica.
• Se puede aplicar como sistema
integrado Calefacción + Agua
caliente sanitaria
• Integrados: BC – Calefacción –
Agua Caliente Sanitaria –
Energía Solar Térmica.
• Los sistemas combinados deben
ser evaluados en...