Modelação energética de sistemas absorção em TRNSYS

Abstract

Nas últimas décadas houve um rápido crescimento nas vendas dos equipamentos de ar condicionado e refrigeração, que se traduziu num crescente aumento do consumo energético. A utilização de energia solar para o arrefecimento representa um conceito atrativo uma vez que as necessidades de arrefecimento coincidem, na maior parte do tempo, com a disponibilidade de radiação solar. É neste contexto, que surgem os sistemas de refrigeração por absorção como solução alternativa. Os principais objetivos da presente dissertação passam pelo levantamento das configurações atualmente utilizadas na tecnologia de absorção bem como o estudo paramétrico de um ciclo de absorção de simples efeito através do EES. O par de trabalho utilizado foi H20/LiBr. Os resultados dos modelos desenvolvidos em EES foram comparados com os resultados do modelo built-in do TRNSYS. A análise ao ciclo em questão, permitiu perceber que o aumento da temperatura no gerador provoca um aumento da concentração em LiBr na solução. No entanto e, apesar deste aumento conduzir a um acréscimo no COP (ainda que só até certo ponto), um aumento de temperatura no gerador (em excesso) poderá também provocar o fenómeno de cristalização. Por outro lado, a temperatura à saída do absorvedor deve ser controlada já que um aumento provoca uma redução no COP e a sua redução (em demasia) leva a que a solução opere fora do intervalo de concentrações recomendadas (dentro do qual não ocorre cristalização). Por último, a comparação dos resultados entre o EES e o TRNSYS, levam a poder afirmar que os resultados obtidos através do segundo se aproximam muito do que era esperado e que este se mostra capaz de modelar o chiller de absorção (type 107) de forma muito aceitável.

In the last years there has been a fast increase in sales of air conditioning and cooling equipment, which resulted in a progressive increase in energy consumption. The use of solar energy for cooling is an attractive resource since cooling requirements often match with the availability of solar radiation. Therefore, the absorption refrigeration systems appear as an alternative solution. The main aims of this dissertation are to present the models currently used in the absorption technology and to perform a parametric study of a simple effect absorption cycle on EES. The H20/LiBr solution was used as working fluid. The results of EES’s models were compared with TRNSYS’s model results. The analysis of this cycle has allowed to conclude that an increase on the generator’s temperature causes an increase in the LiBr concentration in the solution. Although this increase leads to an increase in the coefficient of performance (meanwhile up to a point), an increase in the generator’s temperature (by excess) could also lead to the crystallization process. Moreover, the outlet absorber temperature should be controlled because an increase causes a reduction in the COP and its reduction (absorber temperature) causes the solution to operate outside the recommended range of concentrations (within which no crystallization occurs). Lastly, the comparison of results between the EES and TRNSYS has allowed to conclude that the results obtained in the second software are close to the expected results and it is capable of modelling the absorption chiller (type 107) in a well-acceptable way.