Modelagem e simulação numérica de condicionadores de ar do tipo split inverter e on-off para avaliação de desempenho energético

Por Engenharia e Arquitetura

Modelagem e simulação numérica de condicionadores de ar do tipo split inverter e on-off para avaliação de desempenho energético
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Introdução

Devido à crescente urbanização, crescimento populacional, mudanças nos padrões de consumo, entre outros aspectos da sociedade atual, a quantidade de equipamentos de refrigeração e ar-condicionado (RAC) em uso no mundo tem aumentado significativamente e, consequentemente, a demanda de energia elétrica a eles associada. Tal crescimento é mais significativo nos países em desenvolvimento. A climatização de ambientes residenciais é cada vez mais utilizada em função da grande oferta de produtos, preços decrescentes e mudança de hábitos da população. Uma das aplicações de condicionamento de ar com crescimento significativo no número de unidades é a de condicionadores de ar tipo split.

Segundo o relatório da Agência Internacional de Energia (IEA, 2018) The Future of Cooling, as vendas anuais e a quantidade total de condicionadores de ar em uso, estimadas para 2016, foram de 135 milhões de unidades e 1,6 bilhões, respectivamente. O estudo projeta um uso de 5,0 bilhões desses equipamentos em 2050. Nesse contexto, há uma preocupação crescente com a eficiência dos sistemas de RAC que visam reduzir o seu consumo de energia e fornecer refrigeração/aquecimento de forma mais sustentável.

O Instituto Internacional de Refrigeração (IIR, 2019) estima que o setor de refrigeração e ar-condicionado consome cerca de 20% da eletricidade global utilizada mundialmente. Este número destaca a importância do consumo de energia nesse setor. Além disso, há o fato de que o aquecimento global e as mudanças climáticas tenderão a aumentar a demanda por resfriamento, particularmente nas grandes cidades.

As figuras 1 e 2 apresentam dados sobre a venda de equipamentos split e a previsão de consumo de energia de condicionadores de ar no setor residencial no Brasil.

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Considerando a importância do conforto térmico para as residências e escritórios e visando diminuir o seu impacto no consumo de energia e no meio ambiente, tecnologias eficientes têm que ser apoiadas e incentivadas. O impacto de equipamentos de climatização sobre o clima do planeta é devido a dois efeitos: direto, causado pelas emissões de fluidos refrigerantes gases de efeito estufa; e indireto, devido ao consumo de energia elétrica, considerando a emissão de gases de efeito estufa que ocorre na produção da energia elétrica consumida. O impacto indireto depende da intensidade de carbono ou fator de emissão de CO2eq da matriz elétrica do país ou região.

Uma alternativa para otimizar o desempenho e reduzir o consumo de energia de unidades de ar-condicionado tipo split é o uso de compressores de rotação variável utilizando inversores de frequência que ajustam continuamente a capacidade de refrigeração das unidades às suas demandas. Esta tecnologia – cujos equipamentos nela baseados recebem a denominação de split inverter – é uma alternativa ao tradicional controle on-off do compressor.  Foi realizado em 2018, pelo grupo de pesquisa em Refrigeração e Ar Condicionado do IMT, um estudo experimental visando comparar o consumo de energia apresentado por essas duas estratégias de controle de capacidade, o qual envolveu a realização de testes de campo. A unidade split inverter apresentou desempenho energético significativamente melhor do que o da unidade split não-inverter. As reduções do consumo de energia elétrica apresentadas pela unidade inverter em relação ao da unidade não-inverter foram de 61,2%, 64,0% e 69,8%, respectivamente nos meses de março, abril e maio (Peixoto, Paiva, Melero, 2019). Os resultados dos testes permitiram também verificar outro benefício da tecnologia inverter, que foi a melhoria do conforto térmico proporcionado aos ocupantes do ambiente climatizado, como decorrência da elevação e da maior uniformidade no tempo da temperatura de insuflamento do ar em relação à do split não-inverter.

Além dos benefícios com relação aos impactos climáticos, a diminuição do consumo de energia elétrica devido ao uso de equipamentos inverter acarreta também uma redução na demanda de energia elétrica, diminuindo a necessidade de investimentos públicos e privados na construção de novas usinas de geração de energia elétrica.

Essa é uma seleção de conteúdo da Reed Exhibitions sobre o mercado. Para continuar lendo, visite o site Engenharia e Arquitetura com a matéria completa.

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