Análisis comparativo del rendimiento en una bomba de calor utilizando una válvula de expansión termostática y una electrónica mediante el uso del refrigerante R600a.

El presente documento trata sobre el análisis del rendimiento de una bomba de calor asistida por energía solar de expansión directa evaluando una válvula de expansión termostática y una electrónica como las mejores opciones de los dispositivos de expansión, los componentes de dicha bomba son: un compresor de 1/6 hp, dispositivo de expansión, un condensador de cobre, y una placa colectora pintada de negro para incrementar la absortividad. Luego de un análisis ambiental, se utiliza el refrigerante más amigable con el ecosistema, este refrigerante es el R600a, refrigerante del cual se han obtenido sus propiedades termodinámicas a través del software EES. Las pruebas realizadas han sido tabuladas con datos obtenidos durante mes y medio, cada cinco minutos realizando cinco ensayos al día evaluando diferentes situaciones climatológicas. La temperatura máxima del agua que alcanzó en las pruebas es 50 °C, el tiempo de calentamiento del agua, así como la eficiencia de este, dependen de la condición climatológica que se tiene y el tipo de dispositivo de expansión, por ejemplo, en días despejados a las 12h00 con la válvula de expansión termostática se alcanzó una radiación promedio de 543.7 W·m-2 y una temperatura ambiente de 19.7 °C, el equipo demoró 80 minutos en alcanzar la temperatura de 50 °C. La eficiencia del sistema estuvo en un rango óptimo entre 2.43 y 5.58. Finalmente, con la válvula de expansión electrónica se alcanzó una radiación promedio de 500.76 W·m-2 y una temperatura ambiente de 18.7 ºC, el equipo tardó 50 minutos en alcanzar la temperatura en el agua de 50 ºC. La eficiencia del sistema estuvo en el rango de 3.83 y 7.48. La implementación del sistema de bomba de calor pretende reducir las emisiones de CO2 producidas por equipos tradicionales de calentamiento de agua, además con el refrigerante seleccionado se puede disminuir el daño a la capa de ozono y reducir la emisión de gases que provocan el efecto invernadero. Para la obtención de datos como radiación, temperatura ambiente y velocidad del viento se utilizó una estación meteorológica y un equipo de medición de temperatura (pirómetro). Las gráficas que contienen los resultados experimentales fueron elaboradas en el programa MATLAB.This document deals with the analysis of the performance of a direct-expansion solar-assisted heat pump by evaluating a thermostatic expansion valve and an electronic expansion valve as the best options for expansion devices, the components of said pump are: a compressor of 1/6 hp, expansion device, a copper condenser, and a collector plate painted black to increase the absorptivity. After an environmental analysis, the most eco-friendly refrigerant is used, this refrigerant is the R600a, refrigerant from which its thermodynamic properties have been obtained through the EES software. The tests have been tabulated with data obtained during a month and a half, every five minutes performing five tests a day evaluating different weather situations. The maximum temperature of the water that reached in the tests is 50 ° C, the time of heating of the water, as well as the efficiency of this, depend on the climatic condition that you have and the type of expansion device, for example, in days cleared at 12h00 with the thermostatic expansion valve an average radiation of 543.7 W · m-2 and an ambient temperature of 19.7 ° C was reached, the equipment took 80 minutes to reach the temperature of 50 ° C. The efficiency of the system was in an optimal range between 2.43 and 5.58. Finally, with the electronic expansion valve an average radiation of 500.76 W · m-2 and an ambient temperature of 18.7 ° C was reached, the equipment took 50 minutes to reach the water temperature of 50 ° C. The efficiency of the system was in the range of 3.83 and 7.48. The implementation of the heat pump system aims to reduce the CO2 emissions produced by traditional water heating equipment, in addition to the selected refrigerant can reduce the damage to the ozone layer and reduce the emission of gases that cause the greenhouse effect. To obtain data such as radiation, ambient temperature and wind speed, a meteorological station and a temperature measurement device (pyrometer) were used. The graphs that contain the experimental results were elaborated in the MATLAB program