Historia de la investigación de los calentadores de agua con bomba de calor de dióxido de carbono
En 2000, Zakeri y Nesk de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología construyeron el primer calentador de agua industrial con bomba de calor de CO2 de demostración en la fábrica ASEggprodukt que produce productos alimenticios semiacabados. Los parámetros experimentales preliminares son: temperatura de evaporación 14,3 °C, presión de succión 50 bar, temperatura de succión del compresor 26 °C, temperatura de escape 100 °C, presión de liberación de calor 113 bar, temperatura de salida de CO2 del enfriador de gas 9,2 °C, temperatura de entrada y salida de agua 6,7/ 66 ℃, caudal másico de agua 0,26. R. Kern (2006) aplicó tanques de agua estratificada de agua fría y caliente a calentadores de agua con bomba de calor de CO2. El agua fría ingresa al calentador de agua desde la parte inferior del tanque de agua y el agua caliente se proporciona desde la parte superior del tanque de agua, mejorando así el rendimiento del calentador de agua con bomba de calor de CO2.
En 2005, Stene de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología diseñó un enfriador de gas a contraflujo de tres etapas para adaptarse mejor a su deslizamiento de temperatura. La sección de baja temperatura del enfriador de gas se usa para precalentar agua, la sección de temperatura media se usa para calefacción de espacios a baja temperatura y la sección de alta temperatura se usa para calentar agua a 60-70°C.
CRIEPI, en cooperación con M. Saikawa y K. Hashimoto de Tokyo Electric Power Company (TEPCO) y Denso Corporation, comenzó una investigación teórica básica sobre calentadores de agua con bomba de calor de CO2 en septiembre de 1998. En 1999, construyeron un prototipo de plataforma experimental para un calentador de agua con bomba de calor de CO2. En 2000, se calculó el coeficiente de rendimiento promedio anual del calentador de agua mejorado con bomba de calor de CO2 de TEPCO. Los resultados muestran que el valor COP promedio anual del sistema, incluido el consumo de energía de los ventiladores y las bombas de agua, aún puede llegar a 3,0. El sistema mejorado aún puede proporcionar agua caliente hasta 90 °C cuando la temperatura exterior es de -. 20°C.
El calentador de agua doméstico con bomba de calor de CO2 desarrollado por Mukaiyama y otros de la empresa japonesa Sanyo Electric Company es impulsado por un motor de frecuencia variable de 20-120 Hz, y el rendimiento del sistema a diferentes temperaturas y humedad se prueba en una habitación a temperatura constante. Los resultados muestran que al producir agua caliente a 65°C y 90°C, el COP promedio anual es de 3,53 y 2,72 respectivamente, lo que es un 40% menor que el de las calderas tradicionales. Hitachi Corporation de Japón (2006) desarrolló un calentador de agua doméstico con bomba de calor de CO2 que puede proporcionar agua caliente en cualquier momento. El calor personalizado y el COP del calentador de agua son 23kw y 4,6 respectivamente, lo que puede proporcionar agua caliente directamente a la temperatura requerida sin mezclar agua fría. En 2002, Daikin y Panasonic lanzaron sus propios calentadores de agua con bomba de calor de CO2.
En Japón las ventas han aumentado de forma constante desde su lanzamiento al mercado en 2001. Dependiendo de la capacidad de calefacción, la capacidad del tanque de agua y la adaptabilidad regional, existen más de 16 tipos diferentes de calentadores de agua con bomba de calor de CO2 en el mercado japonés, incluidos Mitsubishi, Daikin, Sanyo, Hitachi, Panasonic, Toshiba, Denso y Changfu.
Entre las universidades nacionales, la Universidad de Tianjin, la Universidad Jiao Tong de Shanghai, la Universidad Xi Jiao Tong y otras universidades también han llevado a cabo investigaciones sobre calentadores de agua con bomba de calor de CO2 y la Universidad Jiao Tong de Shanghai también han fabricado prototipos y. Realizó una investigación detallada sobre los prototipos. Para las empresas nacionales, Qing'an Refrigeration también ha llevado a cabo investigaciones detalladas y desarrollo de prototipos sobre calentadores de agua con bomba de calor de CO2. Para garantizar que el compresor de CO2 de desarrollo propio tenga un buen rendimiento en el sistema, RD Power se compromete a realizar investigaciones detalladas sobre el diseño estructural, el diseño de procesos, la estrategia de control del sistema, la estrategia de control de resistencia del motor, el controlador, el sistema de vías fluviales, etc. del calentador de agua con bomba de calor de CO2 La investigación sentará las bases para la promoción de los compresores de CO2 en el futuro.