1. Fundamentos Termodinámicos
Basado en el ciclo de Carnot, el COP máximo teórico de una bomba de calor de fuente de aire se define como:
COP_max = T_caliente / (T_caliente - T_fría)
Donde T es la temperatura absoluta en Kelvin. La fórmula muestra que cuanto menor sea la diferencia de temperatura entre la fuente y el sumidero, mayor será la eficiencia.
En sistemas reales, la temperatura de funcionamiento real es mucho menor que este máximo teórico. Según el Manual ASHRAE (2020), las bombas de calor de fuente de aire modernas normalmente solo alcanzan entre el 40% y el 60% del límite de Carnot debido a las pérdidas termodinámicas y las ineficiencias de los componentes.
Perspectiva de ingeniería: El principio de Carnot es un punto de referencia valioso, pero el comportamiento del sistema en el mundo real está impulsado por el rendimiento del compresor, las propiedades termofísicas del refrigerante y las estrategias de control del sistema.
2. Datos de campo
La Asociación Europea de Bombas de Calor de Fuente de Aire (EHPA) proporciona resultados de pruebas de rendimiento estacional que destacan el impacto de la caída de las temperaturas ambiente:
Cuando la temperatura exterior desciende de 7°C a -7°C:
El COP de la bomba de calor de fuente de aire desciende de 4.2 a 3.1 (-26%)
El COP de la bomba de calor de fuente terrestre desciende de 5.1 a 4.3 (-16%)
Estas tendencias son frecuentes en zonas climáticas con mayor demanda de calefacción. Por ejemplo, en el sur de Finlandia, algunas unidades residenciales han registrado valores de COP inferiores a 2.0 durante períodos prolongados de clima frío.
3. Mecanismos de reducción del COP
Las temperaturas exteriores más bajas pueden causar una caída significativa en el COP de las bombas de calor de fuente de aire por las siguientes razones:
1) Menor presión de evaporación, mayor relación de compresión del compresor y mayor consumo de energía
2) Reducción del flujo másico de refrigerante, lo que perjudica la transferencia de calor al evaporador
3) Ciclos de descongelación frecuentes, que consumen energía auxiliar e interrumpen el funcionamiento en estado estacionario
1. Fundamentos Termodinámicos
Basado en el ciclo de Carnot, el COP máximo teórico de una bomba de calor de fuente de aire se define como:
COP_max = T_caliente / (T_caliente - T_fría)
Donde T es la temperatura absoluta en Kelvin. La fórmula muestra que cuanto menor sea la diferencia de temperatura entre la fuente y el sumidero, mayor será la eficiencia.
En sistemas reales, la temperatura de funcionamiento real es mucho menor que este máximo teórico. Según el Manual ASHRAE (2020), las bombas de calor de fuente de aire modernas normalmente solo alcanzan entre el 40% y el 60% del límite de Carnot debido a las pérdidas termodinámicas y las ineficiencias de los componentes.
Perspectiva de ingeniería: El principio de Carnot es un punto de referencia valioso, pero el comportamiento del sistema en el mundo real está impulsado por el rendimiento del compresor, las propiedades termofísicas del refrigerante y las estrategias de control del sistema.
2. Datos de campo
La Asociación Europea de Bombas de Calor de Fuente de Aire (EHPA) proporciona resultados de pruebas de rendimiento estacional que destacan el impacto de la caída de las temperaturas ambiente:
Cuando la temperatura exterior desciende de 7°C a -7°C:
El COP de la bomba de calor de fuente de aire desciende de 4.2 a 3.1 (-26%)
El COP de la bomba de calor de fuente terrestre desciende de 5.1 a 4.3 (-16%)
Estas tendencias son frecuentes en zonas climáticas con mayor demanda de calefacción. Por ejemplo, en el sur de Finlandia, algunas unidades residenciales han registrado valores de COP inferiores a 2.0 durante períodos prolongados de clima frío.
3. Mecanismos de reducción del COP
Las temperaturas exteriores más bajas pueden causar una caída significativa en el COP de las bombas de calor de fuente de aire por las siguientes razones:
1) Menor presión de evaporación, mayor relación de compresión del compresor y mayor consumo de energía
2) Reducción del flujo másico de refrigerante, lo que perjudica la transferencia de calor al evaporador
3) Ciclos de descongelación frecuentes, que consumen energía auxiliar e interrumpen el funcionamiento en estado estacionario
