Modeling and performance analysis of a solar HVAC system with an absorption chiller

Abstract

In the present work, the model of a domestic solar heating and cooling system was developed and studied for a typical meteorological year in Évora, Portugal. The proposed system is composed of evacuated tubes solar collectors, an absorption heat pump and two thermal storage systems at different temperature levels. A base case was studied for periods of high cooling and heating demands and a parametric analysis was then conducted in order to optimise the system design. An annual solar fraction of 0.72 was obtained, which corresponds to a system with 5 solar collectors, a heat pump able to deliver 1.86 kW of cooling power, 300 kg of high temperature storage and 200 kg of low temperature storage. The system shows promise for the summer period but struggled to cover heating demand during the winter, indicating that solar cooling is far more relevant than solar heating; Modelação e análise do desempenho de um sistema de climatização solar com bomba de calor por absorção - Resumo: No presente trabalho foi desenvolvido um modelo de um sistema doméstico de climatização solar, e estudado o seu desempenho durante um ano meteorológico típico correspondente a Évora, Portugal. O sistema é composto por coletores de tubo de vácuo, uma bomba de calor por absorção e dois sistemas de armazenamento de energia térmica a níveis de temperatura diferentes. Foi estudado um caso base para períodos com elevadas necessidades de arrefecimento e aquecimento e realizada uma análise paramétrica para otimizar o sistema. Obteve-se uma fração solar anual de 0.72 para um sistema composto por 5 coletores, uma bomba de calor com capacidade de 1.86 kW de arrefecimento, 300 kg de armazenamento térmico a alta temperatura e 200 kg a baixa temperatura. O sistema apresenta resultados promissores para o verão, mas não supriu a necessidade de aquecimento durante o inverno, indicando uma elevada relevância do arrefecimento solar face ao aquecimento solar.