Otimização do consumo energético de uma ilha de refrigeração comercial

Abstract

Atualmente, a eficiência energética desempenha um papel primordial na procura de um futuro mais sustentável. Mediante este aspeto, a União europeia tem promulgado vários regulamentos com o intuito de direcionar os setores industriais, onde se inclui o da refrigeração comercial, no caminho da otimização energética. O presente trabalho, desenvolvido em colaboração com a empresa José Júlio Jordão, LDA, tem como objetivo a otimização de uma ilha de refrigeração aberta. Os equipamentos de refrigeração abertos continuam a ser amplamente utilizados pelas superfícies comerciais na conservação de produtos alimentares, principalmente devido à sua acessibilidade. No entanto, devido ao seu elevado consumo energético e aos regulamentos rigorosos, estes equipamentos precisam de aumentar significativamente a sua eficiência energética para permanecerem no mercado europeu. Nesse sentido, numa primeira fase do trabalho procedeu-se à caracterização do equipamento, descrevendo-se os seus principais componentes e modo de funcionamento. Além disso, realizou-se um ensaio experimental em conformidade com as normas para avaliar a distribuição de temperaturas e o desempenho energético do estado inicial da ilha. Posteriormente, para reduzir o consumo energético e a amplitude térmica da área refrigerada, efetuaram-se cinco iterações para otimizar as áreas com maior potencial de melhoria, sendo neste caso, a infiltração de ar exterior e a descongelação. As primeiras quatro iterações incidiram na infiltração de ar através do estudo e da otimização da cortina de ar, enquanto na última iteração substitui-se a descongelação de resistências elétricas pela descongelação de gás quente. Cada iteração foi acompanhada de ensaios experimentais para avaliar o seu impacto. Os resultados foram bastante positivos, com uma redução de 64,2% no consumo da ilha, diminuindo de 20,4 kWh/dia para 7,3 kWh/dia após as iterações. As alterações mais impactantes foram a introdução da grelha em formato de favo de mel, na segunda iteração, e a adoção da descongelação por gás quente, na quinta iteração. Por último, realizou-se um novo ensaio experimental para definir o índice de eficiência energética do equipamento, tendo-se obtido a classe de eficiência energética D.

Currently, energy efficiency plays a key role in the pursuit of a more sustainable future. In this regard, the European Union has enacted several regulations aimed at steering industrial sectors, including the commercial refrigeration sector, towards energy optimization. The present study, conducted in collaboration with the company José Júlio Jordão, LDA, aims to optimize an open refrigeration island. Open refrigeration equipment remains widely utilized by commercial surfaces for the preservation of food products, primarily due to their accessibility. However, due to their high energy consumption and stringent regulations, these devices need to significantly increase their energy efficiency to remain in the European market. In this context, the initial phase of the study involved characterizing the equipment, describing its primary components and operational mode. Furthermore, an experimental test, in accordance with standards, was conducted to evaluate the temperature distribution and energy performance of the island in its initial state. Subsequently, to reduce energy consumption and the thermal range of the refrigerated area, five iterations were carried out to optimize areas with the most potential for improvement, namely external air infiltration and defrosting. The first four iterations focused on air infiltration through the study and improvement of the air curtain, while in the fifth iteration, electric resistance defrosting was replaced with hot gas defrosting. Each iteration was accompanied by experimental tests to evaluate its impact. The results were highly positive, with a 64.2% reduction in the island's energy consumption, decreasing from 20.4 kWh/day to 7.3 kWh/day after the iterations. The most impactful changes were the introduction of the honeycomb-shaped grid in the second iteration and the adoption of hot gas defrosting in the fifth iteration. Finally, a new experimental test was conducted to determine the equipment's energy efficiency index, resulting in an energy efficiency class of D.