Eliminação do R-22, retrofit e novos fluidos refrigerantes com baixo GWP – estudo comparativo com os fluidos refrigerantes R-444B e R-454C
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Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Elimination of R-22, retrofit and new low GWP refrigerants – comparative study with R-444B and R-454C refrigerants
Primeiro orientador
Membros da banca
Luiz Machado
Oscar Ricardo Sandoval Rodriguez
Paulo Eduardo Lopes Barbieri
Oscar Ricardo Sandoval Rodriguez
Paulo Eduardo Lopes Barbieri
Resumo
Os sistemas de climatização possuem grande relevância no contexto da questão ecológica do planeta e da sustentabilidade. Pode-se dizer que, direta ou indiretamente, eles estão presentes na vida de mais de sete bilhões de pessoas. Em se tratando de sistemas de climatização, algumas soluções que têm ganhado cada vez mais destaque dizem respeito ao retrofit desses sistemas, entre as quais se destacam novas tecnologias de fluidos refrigerantes. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o processo de substituição do fluido refrigerante R-22 em sistemas de climatização pelos fluidos refrigerantes R-444B e R-454C devido à grande quantidade de sistemas que ainda o utilizam, sobretudo em países em desenvolvimento, como o Brasil. De modo a permitir uma comparação efetiva entre os fluidos refrigerantes, foi elaborada um modelo matemático para mensurar a capacidade de resfriamento, o consumo elétrico e o coeficiente de performance de sistemas de climatização utilizando os fluidos em um sistema de climatização originalmente concebido para operar com o R-22. O modelo matemático dos trocadores de calor foi desenvolvido usando a técnica de fronteira móvel e o compressor foi modelo como recomendado pela norma ISO9309. O modelo foi validado experimentalmente comparando diversos resultados obtidos no laboratório usando o R-22. Considerando todas a grandezas validadas, 95% dos resultados encontram-se dentro da faixa de erro de ±10%. Houve uma redução média na capacidade de resfriamento de 6,3% do R-444B e de 8,9% do R-454C quando comparados com o R-22. Além disso, houve um aumento médio no consumo elétrico de 10,0% do R-444B e de 3,7% do R-454C quando comparados com o R-22. Consolidando estes dados, houve uma redução média no COP de 14,7% do R-444B e de 12,1% do R-454C quando comparados com o R-22. Em consonância com os resultados disponíveis na literatura especializada, houve uma queda de desempenho do sistema quando operando com os novos fluidos refrigerantes.
Abstract
Air conditioning systems have great relevance in the context of the planet's ecological issues and sustainability. It can be said that, directly or indirectly, they are present in the lives of more than seven billion people. When it comes to air conditioning systems, some solutions that have gained increasing prominence concern the retrofit of these systems, among which new refrigerant technologies stand out. The present work aims to evaluate the process of replacing the refrigerant fluid R-22 in air conditioning systems with refrigerant fluids R-444B and R-454C due to the large number of systems that still use it, especially in developing countries, such as Brazil. In order to allow an effective comparison between refrigerant fluids, a mathematical model was developed to measure the cooling capacity, electrical consumption and coefficient of performance of air conditioning systems using the fluids in an air conditioning system originally designed to operate with the R-22. The mathematical model of the heat exchangers was developed using the moving boundary technique and the compressor was modeled as recommended by the ISO9309 standard. The model was experimentally validated by comparing several results obtained in the laboratory using R-22. Considering all validated quantities, 95% of the results are within the error range of ±10%. There was an average reduction in cooling capacity of 6.3% for R-444B and 8.9% for R-454C when compared to R-22. Furthermore, there was an average increase in electrical consumption of 10.0% for R-444B and 3.7% for R-454C when compared to R-22. Consolidating these data, there was an average reduction in COP of 14.7% for R-444B and 12.1% for R-454C when compared to R-22. In line with the results available in the specialized literature, there was a drop in system performance when operating with new refrigerant fluids.
Assunto
Sustentabilidade, Refrigeradores, Energia - Consumo, Refrigeração, Modelos matemáticos, Fluidos refrigerantes, Trocadores de calor, Aquecimento global
Palavras-chave
Ar condicionado, Retrofit, Modelo, R-22, R-444B, R-454C, HFO