ANÁLISE ENERGÉTICA, EXERGÉTICA E TERMOECONÔMICA DE UM SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE AR BASEADO NA REGULAÇÃO NATURAL DA ENERGIA SOLAR EM CONDIÇÕES CLIMÁTICAS DA AMAZÔNIA
Sistema fotovoltaico, unidade de condicionamento de ar, análise exergética, refrigeração solar.
Os sistemas de condicionamento de ar representam uma das principais demandas de
eletricidade em edifícios residenciais, comerciais e industriais. O uso de um sistema de
condicionamento de ar fotovoltaico representa uma aplicação atraente para essa demanda
por motivos como preocupações ambientais e a correspondência entre a carga de
resfriamento diurna demandada e o recurso solar disponível. Este trabalho propõe uma
análise energética, exergética e termoeconômica de um sistema de condicionamento de
ar acoplado diretamente a um sistema fotovoltaico, via conversor DC-DC e Controlador
Eletrônico de Velocidades, sem o uso de banco de baterias ou de rede elétrica de suporte,
operando de acordo com a regulação natural da energia solar em condições climáticas da
Amazônia, para dois perfis de irradiância diferentes, ou seja, dia ensolarado e dia nublado.
A modelagem do sistema fotovoltaico, do sistema de condicionamento de ar e da carga
térmica do ambiente, possibilitou avaliar o desempenho do sistema combinado. Para isso,
a carga térmica de uma pequena biblioteca e um sistema de condicionamento de ar
alimentado por um sistema fotovoltaico foram utilizados como estudo de caso. A
capacidade instalada do gerador fotovoltaico assume valores de 700, 1000 e 1400 Wp. Os
resultados da simulação mostram que o sistema combinado com um gerador de 1400 Wp
seria suficiente para regular a temperatura interna dentro dos padrões internacionais de
conforto, na faixa de 20 °C a 24 °C. As simulações e análises também mostram que a
destruição de exergia aumenta ao longo do dia para os componentes do sistema, sendo
mais significativa para o sistema fotovoltaico, seguido pelo compressor, condensador,
evaporador e válvula de expansão, para o sistema ensolarado. Além disso, os resultados
indicaram que a eficiência exergética para os sistemas analisados variou de 2,57 % à
19,32 % para o sistema de condicionamento de ar. Para o sistema fotovoltaico e o sistema
combinado, em dias ensolarados, as variações de eficiência exergética foram de 11 % a
13,83 % e de 0,35 % a 2,14 %, respectivamente. Por fim, as simulações e análises
propostas podem ser utilizadas para estimar o desempenho de sistemas de
condicionamento de ar acoplados diretamente a sistemas fotovoltaicos, com base
unicamente na regulação natural da energia solar sob condições climáticas específicas.