Experimental characterization and numerical modelling of an installation for the generation of domestic hot water with heat pump"

Resumen

Resumen de la tesis: En esta tesis, la eficiencia energética de una bomba de calor trans-crítica de CO2 acoplada a un tanque de almacenamiento de agua caliente para la producción de agua caliente sanitaria se caracteriza y analiza bajo la norma europea EN16147. Se ha desarrollado una instalación experimental para realizar los ensayos mencionados en la norma y determinar el rendimiento termodinámico de la bomba de calor y el rendimiento energético del sistema de generación de agua caliente sanitaria. Las condiciones de los ensayos de este estudio se realizaron según las condiciones de la norma europea EN16147. Al principio, se estudiaron dos configuraciones de la bomba de calor, con y sin intercambiador de calor interno bajo las mismas condiciones de funcionamiento para mostrar el impacto del intercambiador de calor interno en el rendimiento termodinámico de la bomba de calor de CO2. Los resultados mostraron que la introducción de un intercambiador de calor interno da un mejor rendimiento termodinámico. El COP global de los ciclos con y sin intercambiador de calor interno tenía el valor de 3.28 y 3.14 respectivamente, lo que significa que el COP global del sistema se mejora de aproximadamente 4.42% al agregar el intercambiador de calor interno. Luego, se realizaron tres pruebas principales bajo las condiciones del estándar: el paso de calentamiento, el paso de enfriamiento y el paso del perfil de carga. El proceso de calentamiento del tanque de almacenamiento se llevó a cabo bajo varias condiciones de caudal de gas cooler y varias temperaturas de entrada del evaporador con el objetivo de determinar y caracterizar la evolución temporal del COP de la bomba de calor y analizar el rendimiento termo-hidráulico de la estratificación dentro del tanque de almacenamiento bajo estas condiciones de operación. Los resultados mostraron que el caudal del gas cooler tiene un impacto importante en la estratificación térmica dentro del tanque de almacenamiento. Los caudales más bajos del gas cooler dan una mejor estratificación y un mejor COP. El proceso de extracción y el proceso de enfriamiento también se realizan y analizan bajo las condiciones de perfil de extracción 3XL. Los resultados del proceso de extracción según el perfil 3XL, muestran que la bomba de calor se pone en marcha tras la cuarta extracción y el proceso de calentamiento de este ensayo tarda 6 horas hasta que el tanque de almacenamiento se calienta de nuevo a 60 ºC, y se obtiene un COP global de 2,89. La caracterización del proceso de enfriamiento del tanque de almacenamiento se realizó bajo tres caudales de extracción. Los resultados muestran que, a medida que aumenta el caudal de extracción, el tiempo de enfriamiento disminuye. Además, se desarrolló y discretizó un nuevo modelo numérico de un tanque de almacenamiento estratificado utilizando el método de diferencia finita para su uso en simulación numérica utilizando el software TRNSYS. La comparación de los resultados numéricos con los resultados obtenidos de la configuración experimental mostró una buena concordancia. http://repositorio.bib.upct.es/dspace/