Rendimiento de bombas de calor con ciclo de compresión de simple etapa y ciclo de compresión de doble etapa con inyección de vapor para producción de agua caliente sanitaria

• Fernando M. Tello-Oquendo ^[1] ; Bryan A. López-Romero ^[2] ; Daniela C. Vásconez-Núñez ^[1] ; Gloria E. Miño-Cascante ^[1]
  1. [1] Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Ecuador
  2. [2] Cooperativa Jardín del Valle, Ecuador
• Localización: Información tecnológica, ISSN-e 0718-0764, ISSN 0716-8756, Vol. 33, Nº. 1 (Febrero), 2022, págs. 215-224
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Performance of heat pumps with a single-stage compression cycle and a two-stage compression cycle with vapor-injection for domestic hot water production
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• Resumen
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    El objetivo de esta investigación es comparar el rendimiento de una bomba de calor con ciclo de compresión simple etapa con una de doble etapa con inyección de vapor para la producción de agua caliente sanitaria (ACS). La comparación se realiza en términos de la capacidad calorífica y el COP (Coefficient of Performance, en inglés). Las simulaciones del funcionamiento se realizan para varias temperaturas de salida del agua con varios refrigerantes. Los resultados muestran que la bomba de calor doble etapa presenta mayores COPs para bajas temperaturas de evaporación y altas temperaturas de salida de agua. Con el refrigerante R-407C, el COP de la bomba de calor doble etapa es mayor en 17.57% y 8.82% para temperaturas de salida de agua de 40ºC y 65ºC, respectivamente, evaporando a 0ºC. Se concluye que para aplicaciones de ACS, el sub-enfriamiento es un factor importante para la optimización del funcionamiento de las bombas de calor. Para calentar agua de 15ºC a 65ºC, evaporando a 0ºC y utilizando refrigerante R-134a, el subenfriamiento óptimo es de 42 K, y la bomba de calor doble etapa presenta un COP 25.13% mayor que cuando se trabaja con 0 K de subenfriamiento.

  • English

    The aim of this research is to compare the performance of a single-stage compression cycle heat pump to a two-stage compression cycle heat pump with vapor-injection when producing domestic hot water (DHW). Comparisons assessed heating capacity and the COP (Coefficient of Performance). Simulations are conducted by using different outlet water temperatures and refrigerants. The results show that the two-stage heat pump has the highest COPs for low evaporation temperatures and high-water outlet temperatures. When using the R-407C refrigerant, the COP of the two-stage heat pump is higher than that of the single-stage heat pump by 17.57% and 8.82% for water outlet temperatures of 40ºC and 65ºC respectively, evaporating at 0ºC. It is concluded that for DHW production, subcooling is an important factor for heat-pump performance optimization. To heat water from 15ºC to 65ºC, evaporating at 0ºC and using R-134a refrigerant, the optimal subcooling is 42 K, and the two-stage heat pump presents a COP 25.13% higher than when working with 0 K subcooling.