Novedoso sistema termoacústico de bomba de calor para aplicaciones residenciales

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Investigadores dirigidos por la Academia China de Ciencias han diseñado un novedoso sistema de bomba de calor termoacústica que, según afirman, es capaz de utilizar calor de grado medio/bajo para el suministro de calefacción en aplicaciones domésticas.

“El sistema consta de una sencilla unidad termoacústica de conversión de energía con una configuración de acoplamiento directo, lo que reduce enormemente la complejidad del sistema en comparación con los sistemas termoacústicos tradicionales de varias etapas”, explican, y añaden que el dispositivo no tiene piezas móviles.

El sistema está diseñado para alcanzar una potencia calorífica de 5,7 kW y un coeficiente global de rendimiento (COP) de 1,40 en condiciones nominales. Está fabricado con una unidad de motor, una unidad de bomba de calor y una unidad de resonador de gas en bucle.

El motor consta de un intercambiador de calor disipador, un regenerador, un intercambiador de calor de alta temperatura y un tubo de amortiguación térmica. La unidad refrigeradora está formada por un intercambiador de calor de disipación térmica, un regenerador, un intercambiador de calor de alta temperatura y un tubo de amortiguación térmica.

El sistema se excita inicialmente mediante la oscilación termoacústica y utiliza la potencia acústica amplificada para accionar la unidad de bomba de calor para bombear calor desde la fuente de calor al disipador térmico.

“La temperatura de la fuente de calor varía entre 260 K y 310 K, lo que refleja las variaciones de rendimiento del sistema a lo largo de las estaciones”, subrayan los científicos. “La temperatura del disipador de calor varía entre 298 K y 363 K, lo que cubre la gama de aplicaciones, desde la calefacción de espacios por suelo radiante a baja temperatura hasta el suministro de agua caliente sanitaria”.

Según el equipo de investigación, la bomba de calor es capaz de ofrecer valores COP estables que varían entre 1,1 y 1,5 en la mayor parte del rango de temperaturas. “Especialmente en el rango típico de temperaturas de suministro de calefacción doméstica de 50-70 C, el sistema de bomba de calor propuesto puede bombear varios kilovatios (1-11 kW) de calor a partir de una fuente de calor de 260 K a 310 K con una eficiencia notable”, señalaba también.

El equipo de investigación está formado por académicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (Alemania) y de las universidades de Tsinghua y Southeast (China). Sus conclusiones se publicaron en el artículo “A heat-driven thermoacoustic heat pump with a single direct-coupling configuration capable of utilizing medium/low-grade heat for domestic applications” (Una bomba de calor termoacústica accionada por calor con una única configuración de acoplamiento directo capaz de utilizar calor de grado medio/bajo para aplicaciones domésticas), publicado en Energy Proceedings.

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