Tecnología aerotérmica disruptiva para calefacción, refrigeración, agua caliente sanitaria y ventilación de viviendas mediante una unidad compacta.
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En un contexto de creciente necesidad de eficiencia energética y descarbonización del sector de la edificación, el proyecto HEATPOWERBOX ha desarrollado una solución innovadora para la climatización y producción de agua caliente sanitaria en viviendas. A lo largo de tres años de investigación, este proyecto ha demostrado la viabilidad de utilizar bombas de calor termoeléctricas como alternativa a las bombas de calor tradicionales, basadas en compresión de vapor. A diferencia de estas, las bombas de calor termoeléctricas no incluyen compresores ni refrigerantes, lo que las hace más fiables y silenciosas. Además, presentan un control muy sencillo de funcionamiento y son fácilmente integrables con fuentes de energía renovable como la solar fotovoltaica.
Se ha desarrollado un prototipo compacto y modular que permite cubrir las necesidades térmicas de una vivienda, proporcionando calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria. Integra dos bombas de calor termoeléctricas que trabajan de forma coordinada, cada una de 4 kW de potencia calorífica, lo que proporciona una potencia total de 8 kW. Este sistema fue sometido a una extensa campaña experimental, que permitió validar un modelo de simulación y afinar los parámetros de control. El análisis detallado de cada etapa reveló que el rendimiento del sistema depende en gran medida del salto térmico entre los depósitos y de la tensión aplicada a los módulos, lo que permitió establecer estrategias de control óptimas.
Para entender mejor su comportamiento en diferentes condiciones y optimizar su funcionamiento, se complementó este desarrollo con un modelo de simulación computacional en el entorno TrnSys, validado con datos experimentales del prototipo anterior. Este modelo permite predecir con precisión el comportamiento del sistema en condiciones reales y ha sido clave para su análisis y mejora.
El modelo computacional ha permitido simular el comportamiento del sistema en una vivienda real certificada bajo el estándar Passivhaus en Navarra, así como en climas de referencia europeos (Helsinki, Estrasburgo y Atenas). Los resultados han sido muy positivos: el sistema mantiene en invierno la temperatura interior de la vivienda por encima de 20 °C el 99,8 % del tiempo, proporciona agua caliente sanitaria por encima de 43 °C el 99,9 % del tiempo, y alcanza un coeficiente de rendimiento global de 1,56 con picos de 4. Aunque el rendimiento global aún es inferior al de las bombas de calor por compresión de vapor, las bombas de calor termoeléctricas ofrecen ventajas clave en términos de robustez, sostenibilidad y facilidad de control.
HEATPOWERBOX ha demostrado que las bombas de calor termoeléctricas son una alternativa viable y eficiente para edificios de bajo consumo energético. La tecnología es especialmente adecuada para aplicaciones donde la fiabilidad, el bajo mantenimiento y la integración con energías renovables son prioritarios. El proyecto ha abierto dos líneas de investigación futuras: la hibridación con bombas de calor por compresión para mejorar el rendimiento global, y el uso de sistemas termoeléctricos como apoyo a sistemas convencionales de producción de frío y/o calor. Gracias a la colaboración entre la Universidad Pública de Navarra, el Centro Nacional de Energías Renovables y la Fundación ADITECH, y con el apoyo del Gobierno de Navarra, HEATPOWERBOX ha contribuido a posicionar la termoelectricidad como una tecnología emergente en el camino hacia una climatización más limpia, eficiente y sostenible.
