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Energy efficient and environmental friendly heat pumping system using CO2 as working fluid

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Nuevas bombas de calor de dióxido de carbono contra el calentamiento global

En los últimos años ha venido creciendo la preocupación por la protección del medio ambiente contra el calentamiento global. La comunidad científica descubrió que los elementos utilizados previamente en las aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración marítima estaban destruyendo la capa de ozono y aumentando las posibilidades de un calentamiento global. Se necesitaba una nueva tecnología. Esa necesidad generó la creación de un refrigerante de nueva generación: el dióxido de carbono y su uso en bombas de calor.

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Las bajas o altas temperaturas pueden ser actualmente más fáciles de controlar y más seguras en su aplicación. Con la aprobación oficial de la UE el dióxido de carbono representa el refrigerante "natural" y ecológico ideal por contraposición a los refrigerantes sintéticos (HFC) actualmente utilizados. Según los científicos el dióxido de carbono es un derivado de fuentes naturales y procesos químicos. Se trata por tanto de un "subproducto" barato que puede utilizarse con fines de refrigeración o de calefacción. Debido a la restrictiva capacidad de refrigeración del dióxido de carbono a 31°C y 70 bares, los ciclos de refrigeración que utilizan dióxido de carbono se hacen críticos. Utilizando el ciclo transcrítico del dióxido de carbono la ventaja de esta innovación es que puede aplicarse en el caso de una fuente de calor ilimitada o de un sumidero térmico limitado con ligeras variaciones de alta temperatura. El propósito general de este proyecto es promover la utilización del dióxido de carbono como sustituto de los potentes gases de invernadero - llamados HFC - en aplicaciones domésticas para bombas de agua caliente. El dióxido de carbono se utilizó originalmente en refrigeración marítima y en sistemas de aire acondicionado para edificios. Actualmente los socios de este proyecto están desarrollando prototipos de ensayo para utilizar el dióxido de carbono en aplicaciones de agua caliente y deshumidificación en residencias e industrias, así como en el sistema de calefacción de los vehículos espaciales. Para ello se utilizó equipo de alta presión como compresores, equipos de expansión e intercambiadores de calor. Los fabricantes de coches, por ejemplo, utilizan compresores para bombear el dióxido de carbono hasta lograr un gas de alta presión. El gas se enfría en contacto con el aire ambiente en el refrigerador de gas situado en el extremo frontal del vehículo. Tras lo cual el gas enfriado se expande mediante una válvula de expansión electrónica y pasa al evaporador situado en el compartimento del pasajero. El evaporador enfría el aire de la cabina. El dióxido de carbono calentado vuelve a pasar al compresor para completar el ciclo. En el sistema de bomba de calor, el aire caliente se obtiene mediante recorridos parecidos. La diferencia es que el compresor succiona dióxido de carbono (ahora en forma líquida) como vapor supercalentado y lo comprime a alta presión. Los cálculos muestran que la eficacia puede mejorar considerablemente en las bombas de agua caliente domésticas aplicándose dióxido de carbono en lugar del refrigerante tradicional utilizado. Además, se calcula que el aumento de la utilización de dióxido de carbono en el futuro representará una notable mejora de la solución al problema del calentamiento global que destruye el ozono. El proyecto contiene directrices e informes sobre las características de la bomba de calor de dióxido de carbono e invita a los fabricantes europeos de equipos con bombas de calor y a los planificadores de sistemas a contribuir a su ulterior desarrollo.

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