Analysis of energetic and exergetic performance according to the evaporation temperature of a vapor compression chiller

• Albuquerque, Carlos Eduardo da Silva ^[1] ; Bezerra Filho, Celso Rosendo ^[2] ; Rodrigues, Thays Nogueira ^[3] ; Leite, Maria Deise Calou ^[3]
  1. [1] Universidade Federal do Vale do São Francisco

     Universidade Federal do Vale do São Francisco

     Brasil

     
  2. [2] Universidade Federal de Campina Grande

     Universidade Federal de Campina Grande

     Brasil

     
  3. [3] Centro Universitário Paraíso, Departamento de Engenharia Civil

  Mostrar afiliaciones +
• Localización: Brazilian Journal of Production Engineering - BJPE, ISSN-e 2447-5580, Vol. 10, Nº. 3, 2024 (Ejemplar dedicado a: Número Regular (Julho - Setembro) *Publicação Fluxo Contínuo*), págs. 256-272
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Análisis del desempeño energético y exergético según la temperatura de evaporación de un enfriador por compresión de vapor
  • Análise do desempenho energético e exegético de acordo com a temperatura de evaporação de um chiller de compressão de vapor
• Enlaces
  • Texto completo
• Resumen
  • español

    Este artículo presenta un análisis de eficiencia energética y exergética de un sistema de refrigeración de agua helada de gran tamaño, un chiller, integrado en una central de agua helada diseñada para suplir la carga térmica necesaria para la refrigeración del aire de un gran centro comercial ubicado en la capital del estado de Paraíba, Brasil. El chiller estudiado utiliza un compresor del tipo tornillo, que opera con un motor eléctrico para aumentar la presión en una fase del ciclo termodinámico, resultando en un consumo significativo de energía, especialmente en operaciones continuas y bajo carga elevada. El estudio se concentra en la reducción del consumo de energía eléctrica al evaluar e identificar mejoras en la operación del sistema, basándose en el comportamiento energético y exergético. Para alcanzar este objetivo, se realizaron simulaciones numéricas utilizando el software Engineering Equation Solver (EES), que permitieron representar y optimizar el funcionamiento del sistema. Además, el artículo presenta datos detallados del ciclo de refrigeración del chiller en estudio, esenciales para comprender el funcionamiento del equipo. Los resultados indican que el evaporador tuvo la mayor pérdida de exergía, pero esta se puede reducir aumentando la temperatura de evaporación, mejorando la eficiencia global de la unidad de refrigeración y reduciendo el consumo de energía eléctrica.

  • English

    This article presents an energy and exergy efficiency analysis of a large-scale chilled water refrigeration system, a chiller, integrated into a chilled water plant designed to supply the thermal load required for air conditioning in a large shopping mall located in the capital of the state of Paraíba, Brazil. The studied chiller uses a screw-type compressor, which operates with an electric motor to increase the pressure in one phase of the thermodynamic cycle, resulting in significant energy consumption, especially in continuous operations and under high load. The study focuses on reducing electrical energy consumption by evaluating and identifying improvements in the system's operation, based on energy and exergy behavior. To achieve this goal, numerical simulations were performed using the Engineering Equation Solver (EES) software, which allowed the system's operation to be represented and optimized. Additionally, the article presents detailed data on the refrigeration cycle of the studied chiller, essential for understanding the equipment's operation. The results indicate that the evaporator had the highest exergy loss, but this could be reduced by increasing the evaporation temperature, improving the overall efficiency of the refrigeration unit and reducing electrical energy consumption.

  • português

    Este artigo apresenta uma análise de eficiência energética e exergética de um sistema de refrigeração de água gelada de grande porte, um chiller, integrado a uma central de água gelada projetada para suprir a carga térmica necessária para a refrigeração do ar de um grande shopping localizado na capital do estado da Paraíba, Brasil. O chiller estudado utiliza um compressor do tipo parafuso, que opera com um motor elétrico para aumentar a pressão em uma fase do ciclo termodinâmico, resultando em um consumo significativo de energia, especialmente em operações contínuas e sob carga elevada. O estudo se concentra na redução do consumo de energia elétrica ao avaliar e identificar melhorias na operação do sistema, com base no comportamento energético e exergético. Para alcançar esse objetivo, foram realizadas simulações numéricas utilizando o software Engineering Equation Solver (EES), que permitiram representar e otimizar o funcionamento do sistema. Além disso, o artigo apresenta dados detalhados do ciclo de refrigeração do chiller em estudo, essenciais para compreender o funcionamento do equipamento. Os resultados indicam que o evaporador teve a maior perda de exergia, porém reduzível ao aumentar a temperatura de evaporação, melhorando a eficiência global da unidade de refrigeração e reduzindo o consumo de energia elétrica.