Simulación horaria de un sistema de refrigeración combinado eyector-compresión de vapor asistido por energía solar y gas natural

Hourly simulation of a combined ejector-vapor compression refrigeration system assisted by solar energy and natural gas

Entre los sistemas de refrigeración movidos térmicamente asistidos por energía solar y gas natural, el sistema de refrigeracióncon eyector ha recibido especial atención. Este sistema se caracteriza por su simplicidad constructiva, ausencia de partesmóviles, operación en bajas temperaturas y bajo costo operacional. Sin embargo, el ciclo de refrigeración por eyectortiene usualmente un bajo coeficiente de desempeño. Una alternativa de solución a este problema lo constituye el sistemade refrigeración con eyector combinado. La primera etapa está constituida por un ciclo de compresión mecánica de vaporconvencional con R134a, mientras que la segunda etapa la constituye un ciclo termo-movido con eyector usando R141bcomo fluido de trabajo. Colectores de placa plana y un quemador de energía auxiliar entregan calor al ciclo de eyector.Este artículo describe la simulación en base horaria de un sistema de refrigeración combinado eyector-compresión de vaporasistido por energía solar y gas natural. El sistema de refrigeración solar combinado es modelado usando la herramientade simulación TRNSYS-EES y los datos climáticos de un año típico de Florianópolis, Brasil. Los resultados obtenidoscon la modelación computacional desarrollada para este sistema muestran la ventaja del ciclo de refrigeración combinadoeyector-compresión de vapor por sobre el ciclo simple con eyector. Finalmente, el modelo computacional desarrollado eneste artículo podría ser usado para realizar una optimización termo-económica del sistema en trabajos futuros.

INTRODUCCIÓN

El aumento del costo de la energía eléctrica y el aumento en las restricciones ambientales de sistemas energéticos que utilizan combustible fósil han fortalecido la investigación de sistemas de acondicionamiento de aire y refrigeración que utilizan el recurso solar como fuente de energía motriz.

En el campo de las tecnologías de refrigeración, los ciclos que trabajan con un eyector termo-movido aparecen como una atractiva alternativa para utilizar la energía solar como fuente alternativa de suministro de calor a bajas temperaturas. Este tipo de ciclos se caracterizan por su simplicidad constructiva, escasa presencia de partes móviles, operación en bajas temperaturas y bajo costo operacional, condiciones que le otorgan un especial empleo en sistemas de producción de frío. Sin embargo, si en un sistema de refrigeración solar se utiliza un eyector configurado en un ciclo simple, el coeficiente de desempeño del ciclo y la fracción de energía solar que será aprovechada por el sistema tendrán un valor moderado, como reportado en [1]. Una alternativa de solución a este problema lo constituye el sistema de refrigeración combinado eyector-compresión de vapor asistido por energía solar y gas natural.