Análise do desempenho energético para otimização do COP em sistemas de refrigeração de CO2

• Autor(a) principal: Granja, Pedro Miguel Alves
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/22520
• topic: Refrigeração; Dióxido de Carbono; Transcrítico; Otimização; COP; Refrigeration; Carbon Dioxide; Transcritical; Optimization; COP

Devido às restrições impostas pelas políticas ambientais, é necessário substituir os HFC por fluidos que tenham um impacto ambiental reduzido, promovendo a descarbonização. O dióxido de carbono (CO2), é uma opção sustentável, dado que é armazenado nos ciclos térmicos dos sistemas e equipamentos de refrigeração e é um fluido frigorigéneo natural, “low cost”, com um PAG baixo e boas propriedades termofísicas. No entanto, os sistemas de refrigeração de CO2 operam com pressões elevadas para poderem dissipar o calor na fonte quente, geralmente o ambiente exterior, sendo necessário operar em regime transcrítico, especialmente quando as temperaturas ambientes são elevadas. Em contrapartida, os ciclos frigoríficos transcríticos de CO2 apresentam um COP inferior relativamente aos ciclos frigoríficos de outros fluidos frigorigéneos, e por isso é importante otimizar a eficiência energética nos ciclos térmicos de CO2. Para o desenvolvimento deste documento foi efetuada uma análise de dados experimentais, obtidos através de um programa de cálculo do COP desenvolvido pela empresa, retirados a cada minuto de funcionamento da central. Foram analisados os dados de três centrais de refrigeração diferentes, central frigorífica 1, 2 e 3, cujos dados de funcionamento se referem aos meses de março, maio e julho, respetivamente. Através da análise de dados das centrais frigoríficas reais, foi possível observar que o aumento de 1°C da temperatura ambiente faz diminuir, em média, o COP em cerca de 3,5%. Também foi possível observar que o COP diminuiu, em média, cerca de 6% com o aumento de 1 bar da pressão no depósito de líquido quando as centrais frigoríficas funcionavam sem compressão paralela. Quando as centrais funcionavam com compressão paralela verificou-se um incremento médio de 5,6% do COP com o aumento da pressão no depósito de líquido até atingir a pressão ótima, diminuindo cerca de 5% após essa mesma pressão. Observou-se que o aumento de 1°C da temperatura de evaporação MT faz aumentar em média o COP em cerca de 3,3%. Já o aumento da temperatura de evaporação LT tem muito pouco impacto no valor do COP das centrais de refrigeração. Para as mesmas condições de pressão e temperatura, o uso da compressão paralela aumenta, em média, o COP entre 8,5 e 10%. Na central de refrigeração 3, observou-se que existiu um desperdício de 7% de energia elétrica consumida pelos ventiladores do gas cooler e uma redução do COP em 10%, quando estes ventiladores operam à velocidade máxima comparando com sua a operação a 85% da velocidade máxima