Viabilidade técnica do uso de coletores solares para alimentação de um chiller de absorção de 10TR

Abstract

O presente trabalho propõe o estudo de um sistema integrado de refrigeração solar, composto por um chiller de absorção com potência nominal de 10TR e um conjunto de coletores solares dimensionados para o caso em estudo. O modelo do chiller é o WFC-SC10, de fabricação da YAZAKI, que possui o par brometo de lítio – água como solução de trabalho. O conjunto de coletores foi dimensionado estimando uma carga térmica diária a ser atendida através dos valores de potência consumida pelo equipamento. Os dados solarimétricos foram obtidos em plataforma online e a eficiência estimada pelo tipo de coletor. O coletor escolhido foi do tipo tubos evacuados, por melhor atender a faixa de temperatura em que se encontra a carga térmica, de 70 a 95oC. O modelo foi dimensionado para atender cerca de 70% do consumo diário do chiller para um funcionamento ininterrupto de 6h. O coletor selecionado foi um U 1521 da Linuo Ritter. Uma área efetiva de 79,8 m2

de absorção foi calculado para este modelo. O método de resolução do problema consistiu na solução de equações termodinâmicas através do uso de software EES (Engineering Equation Solver). O modelo do chiller obteve erros inferiores a 3,5% no resultado das análises energéticas em relação aos valores nominais, comprovando a eficácia do método. No caso dos coletores, foi considerado um modelo simplificado do cálculo da eficiência dos mesmos, baseado em 3 parâmetros, envolvendo o fator de remoção, o coeficiente global de troca de calor e o coeficiente do modificador do ângulo de incidência, no qual impera a linearidade da eficiência em função da diferença de temperatura entre o fluido de entrada e o ambiente. Aspectos geográficos são discutidos e opta-se por instalar o conjunto a uma inclinação de 8 graus em relação a horizontal, com a face virada para o norte geográfico. Também foi modelado o tanque de armazenamento de água quente, obedecendo a capacidade de 300L do equipamento já instalado no COGENCASA. Observou-se que a temperatura do tanque é determinante para o comportamento do sistema, e foram traçados gráficos para condições diferentes de incidência dos raios solares e valores de irradiação. Também foi calculada a energia de ativação do sistema no valor de 55,519 MJ. Para condições de 800 W/m2 ao meio-dia, a temperatura de equilíbrio do sistema é de 79,35oC. São feitas as observações do porquê essa temperatura pode ser um indicativo do funcionamento do sistema quanto ao seu gasto energético, embora na prática seja improvável que o sistema estabilize nela. Foram feitas considerações sobre a função de buffer térmico do tanque e sua influência no tempo de carga e descarga térmica do sistema. Foi estimado que para uma irradiação superior a 600 W/m2 , o sistema se equilibra a uma temperatura acima da temperatura mínima de uso, o que em Recife ocorre no horário das 10h às 14h, compreendendo boa parte do período da carga estimada imposta pelo gerador. As considerações finais englobam sugestões de mudanças no esquema do sistema baseado nas dificuldades encontradas.