Efeito de alterações de projeto no desempenho de um condicionador de ar em diferentes temperaturas externas

A simulação de sistemas térmicos de refrigeração vem sendo utilizada a fim de reduzir o tempo e os custos de desenvolvimento de novos sistemas de ar condicionado, além de permitir uma melhor compreensão do funcionamento dos parâmetros de seus componentes. No presente trabalho, foi analisada a influência de diferentes parâmetros construtivos e operacional de um sistema de refrigeração no COP integrado, como vazão de ar do ventilador, número de aletas, número de circuitos e número de tubos por fileira dos trocadores de calor. Para isso, modelaram-se matematicamente os principais componentes de um equipamento condicionador de ar do tipo split-hiwall com vazão variável de refrigerante, utilizando-se o software EES (Engineering Equation Solver). Os modelos foram ajustados de forma a se aproximar o máximo possível da amostra física, com base em dados obtidos em testes realizados em um calorímetro psicrométrico. Para as análises realizadas, os sistemas foram simulados considerando-se as condições do ambiente interno constantes e variando-se as condições do ambiente externo de 21 °C a 35 °C. Foram propostos equipamentos condicionadores de ar modificados, alterando-se aspectos físicos e de operação dos trocadores de calor do projeto do equipamento original de tal forma que o COP e a capacidade frigorífica apresentassem os mesmos valores da construção original quando operando nas condições nominais. Constatou-se que quando as modificações no equipamento influenciavam apenas os valores de coeficiente global de transferência de calor e área de troca de calor não havia alterações no valor de COP em relação à construção original. Verificou-se que o parâmetro que mais influenciou no COP integrado foi a circuitagem dos trocadores de calor do sistema, havendo uma queda de desempenho em relação à construção original para os equipamentos com menos circuitos. As modificações que obtiveram maiores valores de COP com a diminuição da temperatura externa foram 3 circuitos no condensador e 4 circuitos no evaporador. Também se realizaram simulações para uma frequência de rotação do compressor 30 % inferior, onde se teve como vantagem principal a diminuição da capacidade térmica e o aumento expressivo no COP do equipamento, chegando a um incremento de 48,4 % em relação à condição nominal. Demonstrou-se que a condição de projeto nem sempre é a mais representativa para avaliar-se o desempenho do equipamento e permitiram-se avaliações que podem contribuir na tomada de decisões de parâmetros térmicos de operação e projeto.