Diseño de una unidad Roof-Top de climatización de 100 kW de potencia y usando R32 de refrigerante para cumplir con los requisitos de eficiencia actuales

Abstract

[ES] Actualmente y debido al creciente interés por reducir las emisiones de CO2 en la unión europea se están regulando y adoptando determinada legislación con objeto de llegar a tener una Europa libre de carbono para el 2050. Esto está afectando de manera crucial al sector de la edificación que representa entre el 30% y el 40% de las emisiones totales y sobre todo al sector de la climatización y aire acondicionado ya que a su vez este puede representar entre un 70% y 80% de esas emisiones. Por ello la UE en los pasados años ha venido publicando una serie de normativas donde: -Se pretende fomentar el uso de sistemas de compresión de vapor para cubrir estas necesidades. -Se pretende favorecer el uso de fluidos con menos emisiones en este tipo de equipos. -Se pretende que únicamente se vendan equipos con un mínimo de eficiencia. Este Trabajo Fin de Grado consiste en realizar un diseño competitivo de una bomba de calor de techo de alta capacidad. El objetivo es que la máquina sea capaz de alcanzar alrededor de los 100 kW de capacidad para el caso más restrictivo. La máquina es reversible, lo que significa que la bomba suministra tanto frío cómo calor. La idea principal es evaluar la posibilidad de diseñar una bomba de calor que funcione con un refrigerante con menor poder de calentamiento global que los que habitualmente se usan en estos equipos. Por tanto, tras haber comparado una serie de refrigerantes, se ha llegado a la conclusión de que se usará el R-32 que, aunque es inflamable puede trabajar con componentes actualmente disponibles en el mercado y el aspecto de su inflamabilidad puede ser regulado. Una vez seleccionado este refrigerante, se usará el software de modelado IMST-ART para diseñar este equipo de acuerdo a los criterios de eficiencia mínimos requeridos por la normativa. Por último y con objeto de obtener una estimación aproximada del funcionamiento real de este tipo de sistema, se evaluará el funcionamiento del equipo usando un recuperador de calor, configuración que de acuerdo a la normativa española es necesaria para este tipo de sistema y se compararan los resultados obtenidos con máquinas de R410A actualmente existentes en el mercado.

[EN] Due to the growing interest in reducing CO2 emissions in the European Union, legislation is being regulated and adapted to achieve a carbon-free Europe by 2050. The building sector, which accounts for between 30 and 40 % of total emissions, is highly affected. Furthermore, the air-conditioning and climatization sector represent between 70 and 80 % of these emissions. That is why the EU has been publishing a series of regulations in recent years where: -Encouraging the use of steam compression systems to meet these needs. -Encouraging the use of fluids with fewer emissions in this type of equipment. -Selling only equipment with a minimum of efficiency.

This Final Degree Project consists of performing a competitive design of a high capacity ceiling heat pump. The goal is to reach about 100 kW capacity for the most restrictive case. The machine supplies cold and hot air, which means it is reversible. The main idea is to evaluate the possibility of designing a heat pump that works with a refrigerant with less global warming power than the common fluids used. Therefore, after comparing several refrigerants, it has been concluded that the R-32 will be used. Although it is flammable, it can work with components currently available on the market and its flammability can be regulated. Once this refrigerant has been selected, IMST-ART modelling software will be used to design this equipment according to the minimum efficiency criteria required by the regulations. Finally, to obtain an approximate estimate of the actual performance of this type of system, the execution of the equipment shall be assessed using a heat recovery system, configuration required by the Spanish normative. Furthermore, the obtained results will be compared with a machine that works with R-410A.

[CA] Actualment i a causa del creixent interès per reduir les emissions de CO2 en la unió europea s’està regulant i adoptant determinada legislació a fi d’arribar a tindre una Europa lliure de carboni per al 2050. Això està afectant de manera crucial al sector de l'edificació que representa entre el 30% i el 40% de les emissions totals, i sobretot al sector de la climatització i aire condicionat ja que al seu torn aquest pot representar entre un 70% i 80% d'aqueixes emissions. Per aquest motiu, la UE en els passats anys ha vingut publicant una sèrie de normatives on: − Es pretén fomentar l'ús de sistemes de compressió de vapor per a cobrir aquestes necessitats. − Es pretén afavorir l'ús de fluids amb menys emissions en aquesta mena d'equips. − Es pretén que únicament es venguin equips amb un mínim d'eficiència. Aquest Treball Fi de Grau consisteix a realitzar un disseny competitiu d'una bomba de calor de sostre d'alta capacitat. L'objectiu és que la màquina siga capaç d'aconseguir al voltant dels 100 kW de capacitat per al cas més restrictiu. La màquina és reversible, cosa que significa que la bomba subministra tant fred com calor. La idea principal és avaluar la possibilitat de dissenyar una bomba de calor que funciona amb un refrigerant amb menor poder de calfament global que els que habitualment s'usen en aquests equips. Per tant, després d'haver comparat una sèrie de refrigerants, s'ha arribat a la conclusió que s'usarà el R-32 que, encara que és inflamable pot treballar amb components actualment disponibles en el mercat i l'aspecte de la seua inflamabilitat pot ser regulat. Una vegada seleccionat aquest refrigerant, s'usarà el programari de modelatge IMST-ART per a dissenyar aquest equip d'acord amb els criteris d'eficiència mínims requerits per la normativa. Finalment i a fi d'obtindre una estimació aproximada del funcionament real d'aquesta mena de sistema, s’avaluarà el funcionament de l'equip usant un recuperador de calor, configuració que d'acord amb la normativa espanyola és necessària per a aquesta mena de sistema i es compararan els resultats obtinguts amb màquines de R410A actualment existents al mercat