Análise energética, exergética e exergoeconômica de um protótipo de ar-condicionado utilizando módulos termoelétricos

Abstract

Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados das análises energética, exergética e exergoeconômica de um protótipo de ar-condicionado utilizando módulos termoelétricos. Dois principais ensaios foram feitos: o primeiro variando a temperatura da água e o segundo variando a corrente de entrada do sistema. Pela análise energética, foram calculados o coeficiente de desempenho do sistema (COP) e a capacidade de refrigeração (Q_c). Através da análise exergética, foram calculadas a destruição de exergia, a exergia de refrigeração, e a eficiência exergética de refrigeração. Por fim, pela análise exergoeconômica, que utilizou o método SPECO, foi calculado o custo por unidade de refrigeração (c_q). Os resultados indicaram, através da análise energética, que o COP é maximizado para correntes de entradas menores e para temperaturas da água menores, obtendo seu melhor resultado (2,79) na corrente elétrica de entrada de 0,5 A. Através da análise exergética viu-se que a refrigeração utilizando módulos termoelétricos apresentou valores de eficiência exergética de refrigeração muito baixos em relação ao COP (0,043 para o ensaio variando a temperatura da água e 0,051 para o ensaio variando a corrente). Por fim, através da análise exergoeconômica, os resultados mostraram que o custo por unidade de refrigeração diminuiu com o aumento da temperatura da água e com o aumento da corrente de entrada. Ademais, foi feito um ensaio simulando um ambiente a ser refrigerado. Com uma corrente elétrica de 3 A, o protótipo conseguiu baixar a temperatura em 10,4 °C com 5 minutos de funcionamento. Com este estudo, conclui-se que o sistema de refrigeração termoelétrico experimental proposto, nas características e condições dos ensaios, teve resultados satisfatórios e que as análises energética, exergética e exergoeconômica se mostraram eficazes para evidenciar sob quais condições o sistema tem melhor desempenho e menor custo.