Bomba de calor a propano atinge novo recorde de eficiência

ALEMANHA: Engenheiros na Alemanha desenvolvendo um circuito de refrigeração à base de propano para bombas de calor alcançaram uma capacidade de aquecimento de 12,8 kW com apenas 124 g de propano.

Um protótipo do circuito, parte do projeto LC150 (Low Charge 150g), está sendo mostrado pelo Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE na exposição Chillventa desta semana em Nuremberg (Hall 4A/Stand 306).

Embora o propano tenha propriedades termodinâmicas muito boas e baixo potencial de aquecimento global, sua inflamabilidade limita o tamanho da carga que pode ser usada com segurança. De acordo com Fraunhofer ISE, as bombas de calor atualmente disponíveis usam cerca de 60g de propano por kilowatt.

A Fraunhofer ISE e um consórcio de fabricantes de bombas de calor têm construído protótipos para bombas de calor de salmoura, montando os componentes individuais (evaporador, compressor, condensador, trocador de calor e válvula de expansão) em uma variedade de constelações diferentes. Esses módulos são medidos em bancadas de teste 24 horas por dia, durante duas semanas. Cada protótipo é executado entre 30 e 150 pontos de operação, e os valores medidos são registrados por 26 sensores. Na busca pela bomba de calor ideal, foram construídos até o momento 26 protótipos, dos quais 14 já passaram pela matriz de medição completa.

O dispositivo com a melhor constelação de componentes alcançou uma capacidade máxima de aquecimento de 12,8 kW e um COP de 4,7 com apenas 124 gramas de propano. Alcançar apenas 9,7 g de propano por kW de capacidade de aquecimento excedeu claramente a meta do projeto de reduzir a quantidade específica de refrigerante entre 15-30 g/kW.

"Isso é aproximadamente equivalente à quantidade de propano em cinco isqueiros", explicou o gerente de projeto do Fraunhofer ISE, Clemens Dankwerth.

O circuito de refrigeração recordista ainda não está pronto para ser lançado no mercado desta forma, pois foi utilizado um compressor automotivo semi-hermético. Isso requer menos refrigerante em uma capacidade maior graças à sua alta velocidade de rotação e baixo volume de óleo. Até agora, os compressores automotivos não foram projetados para as altas horas de operação de uma bomba de calor que deve durar 20 anos.

"No entanto, o fabricante já está trabalhando em compressores totalmente herméticos com uma vida útil mais longa", disse Clemens Dankwerth.

A versão final do circuito de refrigeração recorde seria implementada com um pouco mais de refrigerante e um trocador de calor um pouco maior para obter um sistema mais equilibrado, diz-se. A equipe de pesquisa insiste que os objetivos do projeto LC 150 – um circuito de refrigeração com uma potência de 8-10kW e uma carga máxima de 150g de refrigerante – podem ser alcançados em condições reais de operação.

O segundo melhor circuito de refrigeração no programa de teste até agora, usando um compressor convencional totalmente hermético, também atendeu às metas do projeto, com uma carga de 164g de propano atingindo uma capacidade de aquecimento de 8,1kW.

Além do compressor, a equipe de pesquisa também reduziu o volume interno dos trocadores de calor e a quantidade de óleo para reduzir a quantidade de refrigerante necessária. Componentes adicionais, como sensores, foram reduzidos ao mínimo e a tubulação mantida o mais curta possível para reduzir os volumes internos.

O projeto LC150 é financiado pelo Ministério Federal Alemão de Economia e Proteção Climática (BMWK) e vai até março de 2023.

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