Modelagem e avaliação do ciclo transcrítico de bomba de calor utilizando dióxido de carbono como fluido de trabalho

Abstract

O setor de refrigeração tem o desafio de se adaptar às novas exigências relativas aos impactos ambientais dos fluidos de trabalho. O dióxido de carbono é uma opção adequada nesse sentido pelo baixo potencial estufa e potencial nulo de destruição da camada de ozônio. O presente trabalho teve como objetivo a construção e simulação matemática de um modelo global de bomba de calor em ciclo transcrítico, utilizando o dióxido de carbono como fluido refrigerante. O sistema tem a finalidade de aquecer água e conta com um coletor solar plano como evaporador. O modelo de regime permanente foi feito considerando a variação da irradiância, da temperatura ambiente e da temperatura de entrada da água no trocador de calor resfriador. Os resultados mostram a grande dependência do sistema da temperatura da água. Discussões são levantadas sobre o dimensionamento do evaporador.

The refrigeration sector has the challenge of adapting itself to new regulations in order to minimize the environmental impacts of the working fluids used. Carbon dioxide is a suitable option given its low global warming potential and null ozone depletion potential (GWP and ODP, respectively). In the present study, a mathematical model of a transcritical CO2 heat pump water heater has been developed. The system uses a solar collector as evaporator. The steady state simulation is made considering the variation of the irradiance, ambient temperature and inlet water temperature in the gas cooler. Results show the strong dependence on the water inlet temperature of the cycle. A discussion is raised about the sizing of the evaporator.