Misturas de refrigerantes para desafiar a eficiência dos hidrocarbonetos

ESPANHA: Os investigadores identificaram uma série de misturas de refrigerantes que poderiam constituir uma alternativa mais eficiente aos hidrocarbonetos puros em pequenos sistemas de refrigeração.

O isobutano (R600a) substituiu o R134a como refrigerante dominante em frigoríficos/congeladores domésticos, enquanto o propano (R290) foi amplamente adotado como a opção ambiental preferida para aparelhos de refrigeração comercial autónomos. Isto é particularmente verdade na Europa, onde os regulamentos sobre gases fluorados (517/2014) proíbem a utilização de refrigerantes com um PAG superior a 150 em sistemas de refrigeração de pequena capacidade.

Além de terem um PAG muito baixo, os refrigerantes hidrocarbonetos são conhecidos pela sua eficiência energética. Como estes gases cumprem os requisitos de toda a legislação ambiental, até agora parece que tem havido pouco esforço para melhorar o desempenho do refrigerante. Isto apesar dos números que estimam que mais de 1,5 mil milhões de frigoríficos de hidrocarbonetos representam globalmente aproximadamente 2,6% do consumo mundial de electricidade.

Cientistas do Grupo de Engenharia Térmica do Departamento de Engenharia Mecânica e Construção da Universidade Jaume I, em Valência, identificaram agora um pequeno número de misturas de refrigerantes que poderiam, teoricamente, fornecer opções mais eficientes em termos energéticos para o R600a e o R290.

O grupo estudou 110.880 misturas de refrigerantes que foram avaliadas termodinamicamente em relação ao R600a e R290 para fins de refrigeração.

Os refrigerantes considerados para as blendas foram R290 (propano), R600a (isobutano), R600 (butano), R1270 (propileno), R152a, R32, R1234yf, R1234ze(E), R1233zd e R744 (CO2). Foram consideradas apenas blendas com no máximo três componentes. O GWP máximo de qualquer mistura potencial foi definido em 150 e o deslizamento efetivo máximo permitido no evaporador foi de 10K.

Destes, foram selecionadas apenas as blendas que apresentavam incrementos teóricos de COP de 0 a 15% e variações na capacidade de resfriamento volumétrico de -30 a 30% em relação ao R600a e R290. Por fim, as demais misturas foram otimizadas novamente com variação da fração mássica de cada componente de 0,5%.

Descobriu-se que as misturas de R1234yf/R600a e R1270/R600a oferecem um pequeno aumento no COP, entre 0,3% e 0,6% e entre 0,1% e 0,8%, respectivamente, em comparação com o R600a. Foi observado um pequeno aumento no VCC entre 5,9% e 6,4% para a mistura R1234yf/R600a e entre 6,3% e 11,2% para a mistura R1270/R600a.

Misturas de R1270/R600, R152a/R600, R1234zeE/R600 e R290/R600 alcançaram COPs aumentados entre 1,7%-5,3%, 3,3%-7,6%, 2,5%-4,4%, 2%-4,5%, 1,6%-8,6 %, respectivamente, mas o VCC diminuiu significativamente em até 28%.

Das possíveis alternativas ao R290, as misturas formadas por uma pequena proporção de R744 com R290, R1234yf, R152a ou R1234ze(E) alcançaram COPs mais elevados, entre 3,4% e 11,6%. O VCC, no entanto, diferiu consideravelmente entre as blendas. Identificou também a mistura de R32 e R290, que obteve aumentos de COP e VCC entre 0,8% e 2,3% e 8,8% e 13%, respectivamente.

Os investigadores insistem que está claro que existem algumas misturas de refrigerantes que poderiam oferecer um pequeno aumento no COP em comparação com hidrocarbonetos puros em pequenos sistemas. Aceitam, no entanto, que será necessária validação experimental para confirmar as reais possibilidades das misturas identificadas.

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