Bombas de Calor Reversibles de Agua/LiBr: Aditivos, Propiedades Termodinámicas, Diseño y Aplicaciones.
El objetivo de este proyecto es contribuir al desarrollo de bombas de calor de absorción (AHPs), basadas en agua/LiBr como fluido de trabajo, capaces de operar de forma reversible en modo refrigeración o calefacción, utilizando fuentes de calor de baja temperatura. Este objetivo se alcanza mediante la mejora de la solubilidad del fluido de trabajo y la intensificación de los procesos de trasferencia de calor y masa en los intercambiadores del circuito de solución. Estos avances facilitarán la integración de las AHPs en Comunidades Energéticas Inteligentes, acelerando así la descarbonización del sector de la climatización de edificios.
Se ha analizado el impacto del uso de cinco líquidos iónicos (ILs) como aditivos en la solución agua/LiBr. Por un lado, se ha determinado la cantidad de agua libre mediante espectroscopía NIR y un método de resolución de curvas multivariante. Por otro, se ha determinado la solubilidad del bromuro de litio en agua en presencia de cada líquido iónico, en distintas proporciones. Entre los cinco ILs estudiados, el más prometedor ha resultado ser el [dmim][Cl], en una proporción 6/94 con respecto al bromuro de litio. Además, se han medido y modelado otras propiedades termofísicas, y se ha analizado el efecto del líquido iónico sobre estas.
El análisis termodinámico del ciclo de absorción de simple efecto con agua/(LiBr+IL) ha demostrado que el uso del IL como aditivo permite ampliar el rango operativo de temperatura y concentración. Esto posibilita un funcionamiento eficiente de las AHPs tanto en modo refrigeración, con disipación de calor por aire en climas cálidos, como en modo calefacción, proporcionando temperaturas de entre 35°C y 50°C.
Se han llevado a cabo ensayos experimentales del proceso de absorción con las soluciones agua/LiBr y agua/(LiB+IL), empleando tanto geometrías convencionales como avanzadas, para determinar el efecto del IL en términos de eficiencia, mojabilidad, y ampliación del rango de concentración del absorbente. Los resultados han mostrado un impacto positivo del aditivo a altas concentraciones en absorbente, que son propias para la disipación de calor por aire en modo refrigeración o la operación de la bomba de calor en modo calefacción.
Finalmente, se ha evaluado el rendimiento anual de una bomba de calor por absorción reversible de agua/LiBr accionada mediante una red de distrito de calefacción urbana, para el suministro de refrigeración, calefacción y agua caliente sanitaria (ACS). El estudio ha demostrado que el sistema propuesto permite aumentar el tiempo de operación hasta en un 63% y reducir el consumo de energía primaria hasta en un 30%, en comparación con un sistema convencional.
 |
 |
Proyectos de I+D+i Retos Investigación. MINISTERIO DE CIENCIA, INNOVACION Y UNIVERSIDADES Investigadores Principales: Mahmoud Bourouis Chebata y Daniel Salavera Muñoz |