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

Resumo

Este trabalho apresenta os resultados das análises energética, exergética e exergoeconômica de um protótipo de ar-condicionado utilizando módulos termoelétricos. Foram realizados dois ensaios principais: o primeiro variando a temperatura da água e o segundo variando a corrente de entrada do sistema. Na análise energética, foram calculados o coeficiente de desempenho do sistema (COP) e a capacidade de refrigeração (Q_c). Na análise exergética, foram calculadas a destruição de exergia, a exergia de refrigeração e a eficiência exergética de refrigeração. Por fim, na análise exergoeconômica, utilizando o método SPECO, foi calculado o custo por unidade de refrigeração (c_q). Os resultados da análise energética indicaram que o COP é maximizado para correntes de entrada menores e para temperaturas da água mais baixas, atingindo seu melhor resultado (2,79) na corrente elétrica de entrada de 0,5 A. A análise exergética revelou que a eficiência exergética de refrigeração utilizando módulos termoelétricos é muito baixa em relação ao COP, com valores de 0,043 para o ensaio variando a temperatura da água e 0,051 para o ensaio variando a corrente. A análise exergoeconômica mostrou que o custo por unidade de refrigeração diminuiu com o aumento da temperatura da água e da corrente de entrada. Além disso, um ensaio simulando um ambiente a ser refrigerado demonstrou que, com uma corrente elétrica de 3 A, o protótipo conseguiu reduzir a temperatura em 10,4 °C após 5 minutos de funcionamento. Conclui-se que o sistema de refrigeração termoelétrico experimental proposto apresentou resultados satisfatórios nas condições e características dos ensaios realizados. As análises energética, exergética e exergoeconômica mostraram-se eficazes para identificar as condições sob as quais o sistema apresenta melhor desempenho e menor custo.