Bomba de calor
La bomba de calor és una màquina tèrmica que pren calor d'un espai fret i ho transferix a un atre més calent gràcies a un treball mecànic aportat des de l'exterior; és dir, fa lo mateix exactament que la màquina frigorífica; lo únic que canvia és l'objectiu. En la màquina frigorífica l'objectiu és gelar i mantindre fret l'espai fret, mentres que en la bomba de calor seria lo invers, és dir, mantindre calent l'espai calent.
La seua principal característica és el seu elevat rendiment energètic, quantificat per mig del Coeficient de Rendiment (COP), degut a que l'energia tèrmica aportada és superior a l'energia elèctrica demandada pel compressor. Este balanç es conseguix per mig de l'aprofitament de la calor natural present en mijos com l'aire, el subsol o les aigües subterrànees, lo que situa a esta tecnologia com una alternativa de menor impacte de carbono front calderes i calfadors de gas.
La màquina reversible
[editar | editar còdic]De la mateixa manera que en la màquina frigorífica, en la bomba de calor el cicle més amprat és el Cicle Rankine, vore també compressió de vapor, que funciona d'idèntica forma que en aquella, utilisant els mateixos refrigerantes, els mateixos elements i les mateixes etapes de funcionament. Tenint en conte que la mateixa màquina pot gelar i calfar, sembla coherent utilisar un sol aparat per a abdós funcions.
Per a conseguir açò sense necessitat de desmontar la màquina en cada canvi d'estació, apareixen les màquines reversibles, que encara que freqüentment li les coneix com a bombes de calor reversibles, poden perfectament cridar-se màquines frigorífiques reversibles. És també un error molt estés pensar que una bomba de calor és un aparat que produïx tant fret com a calor, encara que per tot lo dit està clar que açò no és aixina.
Per a fer una bomba de calor reversible, lo únic que cal afegir a la màquina és una vàlvula inversora de quatre vies, com la que es representa en la figura. La vàlvula és elèctrica, és dir, accionada per un solenoide. Esta vàlvula es intercala en el circuit frigorífic i es mana, generalment, en un commutador hivern-estiu. Al accionar la vàlvula es canvia el sentit de circulació del decorregut frigorífic, de manera que l'evaporador es transforma en condensador i a l'inversa.[1]
Durant l'estiu, el bescanviador de calor situat en l'interior fa les voltes de evaporador, i de condensador el situat en el carrer, mentres que en hivern és al contrari. Degut a que tant un bescanviador com l'atre poden ser evaporador i condensador, en este tipo de màquines se'ls denomina unitat interior i unitat exterior.
La reversibilidad de la màquina no supon cap problema, llevat el número d'hores de funcionament, que llògicament serà molt superior al de qualsevol màquina d'una sola funció. Sobre els refrigerantes, encara que hi ha prou opcions, solament uns pocs com el 407C, 410A, 134a i algun atre són els elegits per la major part dels fabricants i s'usen els mateixos per a tot tipo de màquines, ya que cobrixen sobradamente el camp de temperatures de les instalacions de confort. L'única part de la màquina que tindrà que soportar condicions "extraordinàries" respecte de les màquines d'una sola funció serà l'unitat exterior, el bescanviador de la qual, segons la zona climàtica, tindrà que evaporar en temperatures exteriors que poden aplegar fins als -10 °C en hivern, i també condensar en temperatures propenques als 40 °C en estiu, lo que solament requerix un bon dimensionament de la superfície d'intercanvi.
Coeficient d'eficiència de la bomba de calor (CoP)
[editar | editar còdic]
El concepte de rendiment s'aplica a màquines de generació o transformació d'energia, i, de conformitat en el primer principi de la termodinàmica, el seu valor no pot ser superior a l'unitat. Les màquines frigorífiques, i per tant la bomba de calor, no generen energia, solament la transporten d'una regió freda a una atra més calenta. En este comés, s'obtenen rendiments superiors al 100%. Per a evitar la confusió que açò podria supondre, en este tipo de màquines el concepte de rendiment pren el nom genèric de eficiència i en el cas de la bomba de calor, el coeficient d'eficiència es denomina CoP, que és l'acrònim de Coefficient of Performance.
Evidentment, en les màquines reversibles hi haurà dos coeficients d'eficiència, un com màquina frigorífica i un atre com a bomba de calor, coneguts en la pràctica com CoP d'estiu i CoP d'hivern. En abdós, el concepte és el mateix expressat en la màquina de Carnot:
- ___MATH_0___
- ___MATH_1___
A on els subíndexs ___MATH_2___ foc fret i ___MATH_3___ foc calent.
L'única diferència entre abdós és el numerador, és dir, el benefici obtingut. En hivern, quan la màquina funciona com a bomba de calor, el benefici és la calor depositada en el foc calent o lo que és lo mateix,[2] la temperatura absoluta del costat calent, mentres que en estiu serà la calor dissipada en el costat fret, és dir, la temperatura absoluta del costat fret. I no solament açò: entre els seus beneficis més tangibles es troben un aforro en la factura elèctrica i l'eficiència energètica, ya que per al seu funcionament utilisa fonts naturals gratuïtes i el consum d'electricitat és en realitat mínim. També és sostenible i ajuda a la reducció d'emissions de carbono, complint aixina en els objectius de l'Unió Europea contra el canvi climàtic. I ademés és molt funcional, ya que un sol equip servix per a proporcionar tant aigua calenta com a refrigeració i calefacció. Estos beneficis d'aforro i respecte al mig ambient varen fer que en 2016 l'Agència Internacional de l'Energia considerara la bomba de calor com la millor tecnologia disponible per a la climatisació d'espais.[3]
Este CoP és el màxim teòric, que en unes condicions de 0 °C en l'exterior i 20 °C en l'interior dona un valor de 14,65; és dir, en teoria es podrien obtindre fins a 14,65 kW de calor per cada kW elèctric consumit. Evidentment, açò és teòric i en la pràctica, tenint en conte les irreversibilitat del cicle frigorífic real, el CoP es queda en un 15% del màxim teòric .[4]
En el diagrama P-h del refrigerante corresponent es poden traçar els cicles i calcular els CoP teòrics de funcionament exactament igual que es fa per a la màquina frigorífica.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Actualment la majoria de les màquines són reversibles, ya que per molt poca diferència de preu, es tenen els dos servicis; calefacció i refrigeració
- ↑ vore equivalència en compressió adiabàtica en Màquina de Carnot
- ↑ «La bomba de calor, la millor tecnologia disponible - Artícul de de companyies-de-llum.com».
- ↑ De qualsevol forma, és major el CoP d'hivern que el d'estiu, ya que el numerador és major, no obstant, cal fer notar, que el costat fret en hivern és l'exterior, la temperatura del qual és molt variable en les condicions climàtiques, inclús durant un dia, per lo que el CoP instantàneu, encara que siga el de funcionament, no és molt representatiu del rendiment que obtindrem a lo llarc de tot l'hivern
- Este artícul conté una traducció derivada de «Bomba de calor» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.