Aire Acondicionado

Introducción:

Un aire acondicionado trabaja con la evaporación de un refrigerante, como el R-134, con el fin de mover calor de un lugar con cierta temperatura a otro de mayor temperatura. La mecánica de evaporación en un aire acondicionado es la misma que la de un refrigerador.

¿Cómo trabaja el ciclo de refrigeración de un AA?

1. El compresor comprime el gas de R-134, causando un incremento de la temperatura y de presión del gas

2. Este gas caliente y a alta presión fluye por intercambiador de calor con el fin de disipar todo el calor y volverse líquido por condensación

3. El R-134 líquido y con alta presión pasa a través de una válvula de expansión, la cual gasifica el refrigerante ocasionando una disminución importante de temperatura

4. El R-134 frío corre a través de un nuevo intercambiador de calor mediante el cual se absorbe el calor del interior del cuarto

http://home.howstuffworks.com/ac.htm

Entrada de energía eléctrica

El R-134 lleva una pequeña cantidad de aceite ligero, el cual lubrica el compresor

En un aire acondicionado los equipos internos que consumen energía eléctrica, son el VENTILADOR y el COMPRESOR

http://home.howstuffworks.com/ac.htm

Tonelada de refrigeración

2000 lbHielo a 32 °F

2000 lbAgua a 32 °F

24 horas después

dQ/dt

h

Btu000,12

h ,24

1

lb

Btu ,144lb ,2000

.

dt

dQQ

Energy Efficiency Ratio (ERR)

• Es el cociente de la potencia térmica removida del ambiente entre la potencia eléctrica consumida por el equipo

• La potencia térmica se mide en Btu/h y la eléctrica en watts resultando el EER en la razón de energía térmica removida contra la energía eléctrica consumida (Btu/W-h)

• El EER mínimo lo establece una norma de eficiencia energética y el valor depende de las capacidades de los equipos de A.A.

EFICIENCIA

• REE = COPR Relación de Eficiencia Energética de un acondicionador de aire y se determina dividiendo el valor del efecto neto de enfriamiento en el lado interno, en Wt, entre el valor de la potencia eléctrica de entrada, en We

• SEER. Relación de Eficiencia de Acuerdo a la Temporada. Sus unidades son Btu/W-h

• COPH.=1+COPR Valor del efecto neto de calentamiento en Wt / el valor de potencia eléctrica de entrada en We

Norma Oficial Mexicana de Aire Acondicionado NOM-021-ENER/SCFI/ECOL-2000

Los acondicionadores de aire para habitación, se clasifican por su capacidad de enfriamiento, así como sus características específicas de diseño, conforme la tabla siguiente:

TIPO CLASE CAPACIDAD DE ENFRIAMIENTO, Watts

sin ciclo inverso y con ranuras laterales

12345

menor o igual a 1 758 mayor a 1 759 hasta 2 343 mayor a 2 344 hasta 4 101 mayor a 4 102 hasta 5 859 mayor a 5 860 hasta 10 600

sin ciclo inverso y sin ranuras laterales

6789

10

menor o igual a 1 758 mayor a 1 759 hasta 2 343 mayor a 2 344 hasta 4 101 mayor a 4 102 hasta 5 859 mayor a 5 860 hasta 10 600

con ciclo inversoy con ranuras laterales

1113

menor o igual a 5 859 mayor a 5 860 hasta 10 600

con ciclo inversoy sin ranuras laterales

1214

menor o igual a 4 101 de 4 102 a 10 600

NOM-021-ENER/SCFI/ECOL-2000

Eficiencia energética

Fabricante marca en etiqueta valor REE en Wt / We, no menor valor tabla

Clase REE , Wt / We

1 2,84

2 2,84

. 3 2,87

4 2,84

5 2,49

6 2,64

7 2,64

8 2,49

9 2,49

10 2,49

11 2,64

12 2,49

13 2,49

14 2,34

Ahorro de EnergíaEFICIENCIA ENERGÉTICA

Relación de Efic iencia Energética (REE)determ inada com o se establece en la

NOM -021-ENER/SCFI/ECOL-2000

REE establecida en la norm a en ( W /W )

REE de este aparato en ( W /W )

Ahorro de energía de este aparato

IMPORTANTE

M arca: SUPER-IRIS TGV024R200B

1325 W

M ode lo:

P otencia e léctrica : 3 500 WE fecto ne to de enfriam ien to :

2,49

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%

M enorAhorro

M ayorAhorro

E l ahorro de energ ía efectivo dependerá de los hábitosde uso y localización de l apara to

E ste apara to cum p le con los requis itos de seguridad a l usuario y no daña la capa de ozono

La etique ta no debe re tira rse del aparatohasta que haya s ido adquirido por el consum idor fina l

REE=Efecto neto de enfriam iento (W )

Potencia eléctrica (W )

%1001

ennorma la enaestablecid

enaparato

(W/W)REE

(W/W)estedeREE

REE = Efecto neto de enfriamiento , WPotencia Eléctrica , W

Ahorro de Energía:

REE =3500 W1325 W

= 2.64

% Ahorro Energía = 2.642.49

-1 x 100% = 6.024 %

Tabla de Conversiones

Tabla de Conversión de Unidades útiles para el cálculo en aire acondicionado

KW/ton = 12 / EER

EER = 12 / KW / ton

EER = COPR x 3.412

REE = EER / 3.412

COPR = 12/ (KW/ton) / 3.412

ssa wTAV ,,,

ee wT ,

eP

CT

OkgH

kJH

Kkg

kJCp

m

kg

ext

OvH

a

a

35

2257

007.1

196.1

2

3

2

kWW

kWP

kWhBtu

kWQQ

WhBtu

EER

hBtu

TR

kWhBtu

kWQQTR

kgH

kJH

kgA

OkgHw

s

kgmkWQ

kgA

OkgHww

kgA

OkgHw

KTKkg

kJCp

s

kgmkWQ

CTTKT

m

kgmA

s

mV

s

kgm

e

LatSen

e

LatSen

OvHaLat

aaSen

se

aaa

1000,

1

3412,

,

120001

3412,,TonRef

0,

seco,,,

seco,

seco,

,,,,

,,

,,,,

2

2

221

2

32

2

humedad deRelación ,

agua delión vaporizacde latenteCalor

aire del EspecíficoCalor

evaporador del salida la a aire de Flujo

:

21

2

ww

H

Cp

m

Donde

OvH

a

a

EJEMPLO:TONELADAS DE REFRIGERACIÓN Y RELACIÓN DE

EFICIENCIA ENERGÉTICA

Las mediciones en un aire acondicionado de ventana resultan en los siguientes valores:

• Velocidad del aire a la salida del evaporador: 4.187m/s• Área del ducto de salida del evaporador: 660 cm^2• Temperatura a la salida del evaporador: 8.6°C• Relación de humedad a la salida del evaporador: 6.26 g de agua/kg de aire seco

• Temperatura a la entrada del evaporador: 25.8°C• Relación de humedad a la entrada del evaporador: 8.016 g de agua/kg de aire seco

• Potencia eléctrica de entrada: 2.400 kW• Densidad del aire: 1.196 kg/m^3• Temperatura exterior: 35°C

Determine las toneladas de refrigeración, TR y la EER con unidades inglesas

Te=35°C

Te=25.8°C

8.06gH2O/kg Aire

Te=8.6°C

V=4.187m/s

A=660m^2

6.26gH2O/kg AireP=2.400 kW

=1.196 kg/m^3

DIAGRAMA

kWskJQ

OkgHkJ

kgASOkgH

sASkgHwmQ

kgASOkgH

kgASOgHw

kgASOgHwykgAS

OgHw

kgkJH

kWskJQ

KkgKkJ

skgTCpmQ

skgm

mkgms

mAVm

kgKkJCp

Lat

OvHaLat

OvH

Sen

aaSen

a

aaa

a

3099.13099.1

225710756.13305.0

10756.1756.1

26.6016.8

2257

7267.57267.5

2.17007.13305.0

3305.0

196.1066.0187.4

007.1

2

23

232

22

21

32

2

2

hrWBTU

Whr

BTU

P

QQEER

TR

hrMBTUTR

hrMBTUQQ

hrBTU

hr

s

kWs

BTUkWkWQQ

e

LatSen

LatSen

LatSen

0041.102400

9797.009,24

0008.212

10099.24

9797.009,241

600,3

1

9478.03099.17267.5

Solución usando la carta psicométrica:

Punto A:• T = 25.8° C• 8.016 gH2O/kgAS• hA = 47.5 kJ/kgAS• vA = 0.858 m3/kgAS

Punto B:• T = 86° C• 6.26 gH2O/kgAS• hB = 25 kJ/kgAS• vB = 0.806 m3/kgAS

Ecuaciones:

wwASffSii

BAAWWBBAA

BA

hhhhh

wwww

mmQmQm :Energía de Balance

mmmmm :Agua de Balance

mmm :Seco Aire de Balance

21

Solución:

TR

hrMBTUTR

kWhr

MBTUkW

hrMBTUTR

kWskJQ

OkgHkJ

sOkgH

kgASkJ

kgASkJ

skgASmhhmQ

OkgHkJ

sOkgHm

kgASOkgH

kgASOkgH

skgASwwmm

skgAS

kgASm

msm

v

AVm

S

wBABS

w

Bw

B

BBB

1874.212

1

1

4121916.36925.7

121

6925.76925.7

1216.36100206.6255.473429.0h

1216.36h

Cengel de icaTermodinám de libro del saturada agua para 4-A tablala De

100206.6

00626.0008016.03429.0)(

3429.0806.0

066.0187.4

2

24Cf@8.6

2Cf@8.6

24

2221

3

2

hrWBTU

Whr

BTU

P

QEER

TR

hrMBTUTR

hrMBTUQ

hrBTU

hr

s

kWs

BTUkWQ

e

S

S

S

2736.102400

7137.656,24

0547.212

16567.24

7137.656,241

600,3

1

9478.02263.7