ANÁLISE DO DESEMPENHO DE UMA UNIDADE DE CONDICIONAMENTO DE AR SUPRIDA POR GERAÇÃO FOTOVOLTAICA

Tipo do ITEM

Dissertação de Mestrados

Título da Dissertação ou Tese

Descrição

A utilização de energia elétrica para climatização de ambientes é um dos grandes
desafios na busca de alternativas para o suprimento de energia nos grandes centros de
consumo. Dentre as diversas regiões do mundo, as equatoriais estão entre aquelas que
demandam uma grande quantidade de energia elétrica para o condicionamento de
ambientes devido suas características tipicamente quentes e com um nível de umidade
elevada. Este trabalho apresenta uma análise do desempenho de um sistema de
condicionamento de ar suprido por geração fotovoltaica, intitulado unidade de
condicionamento de ar fotovoltaica (UCAFV). O sistema proposto foi investigado
utilizando-se dados de temperatura ambiente e irradiância para dois dias da cidade de
Belém, localizada no estado do Pará - Brasil, localidade com características climáticas
muito semelhantes a inúmeras regiões nas proximidades do equador. Para este estudo,
foram analisados dois dias, sendo um dia ensolarado e outro nublado, onde foi
elaborada uma ferramenta computacional com o auxílio do software EES - Engineering
Equation Solver para simular o comportamento do sistema, considerando o ajuste
natural da capacidade de refrigeração de acordo com a taxa de produção de energia pelo
Gerador Fotovoltaico (GFV), ou seja, sem nenhum tipo de sistema de controle para
regular a capacidade de refrigeração e a temperatura interna do ambiente condicionado.
Para este estudo, foram simulados GFVs com potência nominal (???
0
) de 700 Wp, 1000 Wp e 1400 Wp, para alimentação direta do Sistema de Condicionamento de Ar (SCA),
considerando os limites mínimos e máximos de capacidade de refrigeração do sistema
comercial utilizado. Foram calculados a capacidade de refrigeração, o coeficiente de
desempenho, a capacidade de condensação e estimada a temperatura interna do
ambiente a ser condicionado, conforme a variação da capacidade de refrigeração. Esta,
por sua vez, é uma função da potência produzida pelo GFV, entregue para acionamento
do SCA. A carga térmica correspondente ao conjunto composto por paredes, janelas,
pessoas, iluminação, equipamentos, etc., foi determinada usando o software Hourly
Analysis Program (HAP, Versão 4.9). Como estudo de caso, utilizou-se o ambiente da
biblioteca do prédio do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas
Energéticas da Universidade Federal do Pará (GEDAE). Para a UCAFV, a máxima
capacidade de refrigeração obtida foi de 5,78 kW, correspondente a potência de 1,28
kW gerada pelo GFV com potência nominal de 1400 WP para o dia ensolarado, no
intervalo entre 11:00 e 12:00 h. Para o dia ensolarado as temperaturas médias
encontradas para o ambiente simulado com ???
0
igual a 700 WP, 1000 WP e 1400 WP
foram de 22,6 °C, 21,7 °C e 20,4 ºC, respectivamente e para o dia nublado de 26 °C,
25,2 °C e 24,3 °C, respectivamente. De acordo com os dados obtidos na simulação,
concluiu-se que a UCAFV tem potencial para ser usado na climatização de ambientes
domésticos e de escritórios comerciais na cidade de Belém, bem como em outras
localidades de clima equatorial. Além disso, a ferramenta e a metodologia desenvolvida
podem auxiliar na realização de estudos futuros dentro desse tema

Abstract

A utilização de energia elétrica para climatização de ambientes é um dos grandes
desafios na busca de alternativas para o suprimento de energia nos grandes centros de
consumo. Dentre as diversas regiões do mundo, as equatoriais estão entre aquelas que
demandam uma grande quantidade de energia elétrica para o condicionamento de
ambientes devido suas características tipicamente quentes e com um nível de umidade
elevada. Este trabalho apresenta uma análise do desempenho de um sistema de
condicionamento de ar suprido por geração fotovoltaica, intitulado unidade de
condicionamento de ar fotovoltaica (UCAFV). O sistema proposto foi investigado
utilizando-se dados de temperatura ambiente e irradiância para dois dias da cidade de
Belém, localizada no estado do Pará - Brasil, localidade com características climáticas
muito semelhantes a inúmeras regiões nas proximidades do equador. Para este estudo,
foram analisados dois dias, sendo um dia ensolarado e outro nublado, onde foi
elaborada uma ferramenta computacional com o auxílio do software EES - Engineering
Equation Solver para simular o comportamento do sistema, considerando o ajuste
natural da capacidade de refrigeração de acordo com a taxa de produção de energia pelo
Gerador Fotovoltaico (GFV), ou seja, sem nenhum tipo de sistema de controle para
regular a capacidade de refrigeração e a temperatura interna do ambiente condicionado.
Para este estudo, foram simulados GFVs com potência nominal (???
0
) de 700 Wp, 1000 Wp e 1400 Wp, para alimentação direta do Sistema de Condicionamento de Ar (SCA),
considerando os limites mínimos e máximos de capacidade de refrigeração do sistema
comercial utilizado. Foram calculados a capacidade de refrigeração, o coeficiente de
desempenho, a capacidade de condensação e estimada a temperatura interna do
ambiente a ser condicionado, conforme a variação da capacidade de refrigeração. Esta,
por sua vez, é uma função da potência produzida pelo GFV, entregue para acionamento
do SCA. A carga térmica correspondente ao conjunto composto por paredes, janelas,
pessoas, iluminação, equipamentos, etc., foi determinada usando o software Hourly
Analysis Program (HAP, Versão 4.9). Como estudo de caso, utilizou-se o ambiente da
biblioteca do prédio do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas
Energéticas da Universidade Federal do Pará (GEDAE). Para a UCAFV, a máxima
capacidade de refrigeração obtida foi de 5,78 kW, correspondente a potência de 1,28
kW gerada pelo GFV com potência nominal de 1400 WP para o dia ensolarado, no
intervalo entre 11:00 e 12:00 h. Para o dia ensolarado as temperaturas médias
encontradas para o ambiente simulado com ???
0
igual a 700 WP, 1000 WP e 1400 WP
foram de 22,6 °C, 21,7 °C e 20,4 ºC, respectivamente e para o dia nublado de 26 °C,
25,2 °C e 24,3 °C, respectivamente. De acordo com os dados obtidos na simulação,
concluiu-se que a UCAFV tem potencial para ser usado na climatização de ambientes
domésticos e de escritórios comerciais na cidade de Belém, bem como em outras
localidades de clima equatorial. Além disso, a ferramenta e a metodologia desenvolvida
podem auxiliar na realização de estudos futuros dentro desse tema

Língua do arquivo

português

Data da Defesa

2018

Palavra-chave

Geração de energia fotovoltaica- Aspectos econômicos

Energia solar

Energia- Fontes alternativas

Ar condicionado- Eficiência

Autor

Elson Costa dos Santos

Orientador

Wilson Negrão Macêdo

Coorientador

Emanuel Negrão Macêdo

Local

UFPA - Belém, 2018

Item