Caracterización experimental y modelación de una bomba de calor reversible para un vehículo eléctrico

• Cristian Cuevas ^[1] ; Vincent Lemort ^[2]
  1. [1] Universidad de Concepción

     Universidad de Concepción

     Comuna de Concepción, Chile

     
  2. [2] University of Liège

     University of Liège

     Arrondissement de Liège, Bélgica

     
• Localización: Ingeniare: Revista Chilena de Ingeniería, ISSN-e 0718-3305, ISSN 0718-3291, Vol. 24, Nº. Extra 5, 2016 (Ejemplar dedicado a: La Ingeniería Mecánica en Chile: presente y futuro), págs. 40-48
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Experimental characterization and modelling of a reversible heat pump for electric automotive application
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• Resumen
  • español

    El sistema de aire acondicionado y de calefacción en los automóviles se utiliza principalmente por motivos de seguridad para garantizar que el conductor esté concentrado y con buena visibilidad durante la conducción. Para la calefacción, en los vehículos convencionales, se cuenta con una energía térmica considerable y a una excelente temperatura, esto debido al calor disipado por el motor a combustión. Los vehículos eléctricos no cuentan con esta fuente de calor, por lo que se debe suplir por algún sistema auxiliar como resistencias eléctricas o una bomba de calor. En el estudio que se desarrolla en esta investigación se propone utilizar una bomba de calor para la calefacción del automóvil. El objetivo que se plantea en este estudio es validar experimentalmente un principio de calefacción para automóviles eléctricos basado en una de bomba de calor reversible y desarrollar un modelo de simulación para explorar su desempeño a diferentes condiciones de operación. La bomba de calor se logró ensayar a temperaturas de hasta -10 °C, obteniéndose COP superiores a 2,0 en todo el rango experimental. La modelación de la bomba de calor permite establecer que esta es capaz de funcionar en condiciones aceptables de hasta -10 °C, con un COP del orden de 1,48 y un calor transferido por el radiador de 4,1 kW, con un flujo de aire impulsado a la cabina a 45 °C, lo que permite mantenerla a temperaturas por sobre los 20 °C.

  • English

    Automotive air conditioning and heating are mainly used for security, to facilitate driving and to guarantee a good visibility. In conventional vehicles, heating is provided by the cooling system of the internal combustion engine. Electric vehicles do not have this kind of heating source, thus heating must be provided by electric resistances or heat pumps. In this article this last technology is considered in this article as a heating system for vehicles. The aim of this study is to validate experimentally a proposed heating principle for vehicles based on a reversible heat pump and to develop and validate a semiempirical model used to explore the heat pump performance under different working conditions. The heat pump is characterized at temperatures as low as –10 ºC, by obtaining COPs higher than 2,0. The heat pump simulation shows that the heat pump gives a COP of 1,48 at an ambient temperature of –10 ºC, by supplying 4,1 kW to the vehicle cabin at 45 ºC and keeping a temperature over 20 ºC at the vehicle cabin