Como calcular a eficiência de um sistema de refrigeração |
Como calcular a eficiência de um sistema de refrigeração
Por Pauline Gill Atualizado em 21 fevereiro, 2017 Traduzido por Thais A. Navarro
Os resfriadores de água são utilizados em diversas áreas, tanto na indústria, comércio ou ar-condicionado em residências. Se são usados ​​em locais maiores, sua eficiência é determinada pela energia elétrica gasta (kW-hr) e depois convertida para (Btu/h - ou toneladas). Tanto o ar-condicionado quanto os resfriadores industriais são basicamente sistemas de bombas de calor. Entretanto, os resfriadores industriais utilizam água ao invés de ar, tanto no evaporador quanto no condensador. Para calcular corretamente a eficiência de uma máquina de calor, deve-se levar em consideração todas as unidades de medida e fatores de conversão.
Os resfriadores industriais precisam de vários tubos com isolamento (Boilers, ladders and pipes at a power plant, image by Andrei Merkulov from Fotolia.com)
A relação do tamanho da sala com a potência do ar-condicionado
Defina qual será a aplicação do ar-condicionado industrial. Neste exemplo, o sistema de refrigeração será utilizado para manter áreas de produção de alimentos a aproximadamente 4°C. Para refrigerar o local, o sistema circula 150 litros de água por minuto a -4°C e utiliza 24,8 kW/h de energia elétrica. Com esta informação, é possível calcular a eficiência do sistema ou EER e o coeficiente de desempenho ou COP.
Os refrigeradores industriais circulam água através de trocadores de calor (machines & valves & pipes image by timur1970 from Fotolia.com)
Calcule a capacidade em toneladas de refrigeração. A fórmula para o calor total removido em uma instalação é h = 500 X q X dt, onde h = calor total removido em Btu/h, q é a vazão de água resfriada no gpm e dt é a diferença de temperatura. Devido à natureza da fórmula, é preciso usar os valores em Fahrenheit e galões, h = 500 X 40 gmpX 24 F = 480000 Btu/hr. Se uma tonelada de refrigeração equivale a 12.000 Btu/h, então o sistema tem uma capacidade de refrigerar 40 toneladas.
Calcule a eficiência do sistema por meio da fórmula da eficiência EER = Btu/hr refrigeração/consumo em watts. Substituindo os valores, 480.000 Btu/hr/24.8 kW/h = 480,000 Btu/hr/24.800 watts/h = 19,35. Se compararmos com padrões 13-14 para ar-condicionado interno, este é um desempenho bastante elevado e reflete a maior eficiência do resfriador. A unidade COP seria o EER (19,35) X 0,293 = 5,67.
Defina qual será a aplicação do ar-condicionado. Para manter moluscos e mariscos vivos, é necessário manter a água salgada -7°C (18 F); a entalpia específica da água salgada é de 0.94-Btu/lb/deg F. Se você sabe que o sistema usa 69,06 kW-hr para refrigerar 6.000 galões de água a cada hora, então a eficiência do refrigerador pode ser calculada.
As lagostas vivas precisam ser resfriadas durante o transporte (lobster image by Mat Hayward from Fotolia.com)
Calcule a quantidade de energia necessária para diminuir a temperatura da água na unidade de medida Btu/h. Uma vez que h = 500 X q X dt e a capacidade calorífica da água do mar é de apenas 0,94 Btu/lb, então a fórmula adaptada será h = 500 X q X dt X 0,94 = 500 X 6000 X gph/100 gpm 18°F X 0,94 = 846.000 Btu/hr/12,000-Btu/hr/Ton = 70,5 Toneladas de refrigeração.
Os refrigeradores devem ser cuidadosamente monitorados (carbon dioxide truck image by Greg Pickens from Fotolia.com)
Calcule a eficiência do sistema de refrigeração através da divisão 846.000 Btu/hr pelo consumo 69,06 kW-h. Isto nos fornece um EER de 12,25 e um COP de 3,59.
Para instalações de maior porte, os métodos de refrigeração a água são muito mais eficiente do que os métodos a ar (ar-condicionado normal).
Se o refrigerador não for constantemente monitorado, a água pode congelar dentro dos tubos de recirculação, o que pode desequilibrar o sistema, provocando danos mecânicos.
Progress Energy: Otimização e eficiência de sistemas de refrigeração [em inglês]
Air Conditioning/Heating/Refrigeration News: Como os sensores e a acurácia dos equipamentos pode impactar na eficiência dos resfriadores [em inglês]