Projeto de um sistema de condicionamento de ar com refrigeração por absorção utilizando energia solar como fonte térmica

• Autor(a) principal: Duderstadt, Fernando Silva
• Data de Publicação: 2014
• Outros Autores: Bagnhuk, Ruliano
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10251
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA::APROVEITAMENTO DA ENERGIA; Análise térmica; Aquecimento solar; Energia solar; Thermal analysis; Solar heating; Solar energy

Os sistemas de condicionamento de ar com refrigeração por compressão de vapor estão se tornando cada vez mais acessíveis a um maior número de pessoas. Este fato implica em um aumento significativo no consumo de energia elétrica destes equipamentos. Portanto, surge a oportunidade de utilizar fontes alternativas de energia para os processos de climatização. Neste trabalho foi desenvolvido um estudo de caso referente a um projeto de condicionamento de ar com refrigeração por absorção, tendo como fonte térmica a energia solar. O projeto foi desenvolvido seguindo normas específicas, ASHRAE e NBR 16401. Para alcançar este objetivo, primeiramente foi definida a edificação objeto de estudo e posteriormente realizado o cálculo relativo à carga térmica. Em seguida, por meio da carta psicrométrica, foram calculadas as massas de insuflamento a serem distribuídas em cada ambiente, de modo a alcançar o conforto térmico. Para conduzir e insuflar o ar refrigerado nos ambientes foi dimensionado uma rede de dutos, acessórios e ventilador. Paralelamente, para realizar a refrigeração do ar, foi selecionada uma máquina de refrigeração por absorção que utiliza solução binária água-brometo de lítio como fluído de trabalho. Este equipamento é alimentado por um reservatório térmico à temperatura constante, uma vez que toda energia térmica produzida no sistema é oriunda de coletores solares à vácuo. Este sistema realiza a termoacumulação de energia, operando em função da carga térmica e da irradiação solar disponível. Para a interligação de todos os equipamentos, foi projetado um sistema hidráulico que contempla a seleção de bombas e o dimensionamento da tubulação. O memorial de cálculo do projeto é apresentado por meio de uma planilha eletrônica contendo todos os cálculos pertinentes, de modo a ilustrar detalhadamente os procedimentos realizados. O estudo de caso resultou em um projeto de climatização que obteve como resultado um fator solar de 1,23, ou seja, caracterizando um armazenamento de energia durante o dia de projeto. Definiu-se também a densidade de carga térmica por unidade de área útil relativa aos coletores. Este cálculo demonstrou que para cada metro quadrado de coletor é possível gerar 0,20 KW de refrigeração na condição de projeto. Por fim, a viabilidade econômica do projeto foi desenvolvida através do comparativo entre o sistema de refrigeração por absorção e o sistema convencional por compressão de vapor. Realizou-se o levantamento de custos de aquisição e operação dos dois sistemas e verificou-se que, apesar de haver uma diferença no investimento inicial de R$ 115.822,50, este valor é ressarcido por meio da economia de energia elétrica em um período de aproximadamente nove anos e meio.