Acondicionador de aire alimentado por energía fotovoltaica para aplicaciones en edificios

Investigadores de la Universidad de Ulster (Reino Unido) han desarrollado una unidad de cama de aire acondicionado minisplit alimentada exclusivamente por energía solar no conectada a la red y almacenamiento en baterías.

“Este sistema tiene un enorme potencial para dar servicio a hogares de bajos ingresos en países en desarrollo, ya que requiere considerablemente menos potencia de entrada”, afirman en el artículo “A Solar Powered Off-Grid Air Conditioning System with Natural Refrigerant for Residential Buildings: A Theoretical and Experimental Evaluation” (Un sistema de aire acondicionado alimentado por energía solar con refrigerante natural para edificios residenciales: Evaluación teórica y experimental), publicado en Cleaner Energy Systems. “Este sistema ofrece una alternativa más eficiente desde el punto de vista energético que las unidades split convencionales, ya que refrigera una marquesina por la noche”.

El sistema, que según los científicos está diseñado para utilizar refrigerantes de bajo potencial de calentamiento global (GWP), consta de dos paneles solares de 400 W, dos baterías de plomo-ácido de 130 Ah y una unidad de ciclo de compresión de vapor (VCC).

La unidad externa consta de un compresor, un condensador, una válvula de expansión y las dos baterías conectadas en paralelo con un regulador de carga y un inversor. La unidad interna incluye un evaporador, conductos externos y una cubierta interior. “Los componentes internos comprenden la marquesina, los conductos flexibles de suministro y extracción y la unidad de aire acondicionado”, explica el grupo de investigación.

Se supuso que la configuración del sistema propuesto funcionaría en Abu Dhabi (EAU). Según los científicos, la simulación se realizó a diferentes temperaturas de condensación y demostró que las baterías cargadas por los paneles solares son capaces de mantener la unidad de aire acondicionado durante la noche.

Se supuso que el sistema funcionaba en verano, con temperaturas de funcionamiento que oscilaban entre los 35 y los 40 grados centígrados y una humedad entre el 50% y el 60%.

Los científicos identificaron los refrigerantes con GWP R600a y R290 como los mejores candidatos para sustituir a los comúnmente utilizados R134a y R410A. “Comparado con el R134a, el coeficiente experimental de rendimiento (COP) del R290 mejoró en un 2,42%, con un menor trabajo de entrada del 2,31% y una mayor eficiencia exergética del 2,37%”, explicaron, señalando que el COP muestra el valor máximo para todos los candidatos a medida que disminuye la elevación de temperatura. “La reducción de la elevación de temperatura entre el evaporador y el condensador mejora el rendimiento del sistema”.

También comprobaron que la unidad que utiliza R290 requiere menos de un tercio de potencia y que las dos baterías se cargaron lo suficiente para hacer funcionar el sistema durante siete horas. “Estos resultados indican que la unidad es viable en la práctica”, concluyeron.