STUDY OF A SMALL-SCALE COOLING SYSTEM BASED ON AN ICE-STORAGE AND A DC-POWERED VAPOUR COMPRESSION REFRIGERATION UNIT TO IMPLEMENT SOLAR ENERGY IN REMOTE AREAS

Abstract

La refrigeració manté la qualitat sensorial del productes i minimitza la pèrdua en les cadenes de valor del fred. Les àrees remotes dels països en desenvolupament es caracteritzen principalment pels baixos nivells de tecnologia, accés limitat a la xarxa elèctrica i el predomini de les petites explotacions agrícoles com un desafiament. El principal objectiu d'aquesta tesi és desenvolupar i caracteritzar un sistema de refrigeració modular multipropòsit basat en l'emmagatzematge de gel per a aplicacions de petita escala. El sistema d'emmagatzematge de gel va utilitzar un equip de refrigeració amb un compressor de corrent continu i velocitat variable. La càrrega de refrigerant i les dimensions de l'tub capil·lar es van optimitzar experimentalment per maximitzar el rendiment i evitar la caiguda de temperatura de la línia de succió. A més, es va avaluar experimentalment el rendiment de sistema sota diversos paràmetres. Els usos de l'emmagatzematge de gel per a refrigeració de llet i aplicacions de càmeres frigorífiques també es van investigar experimentalment. Es van utilitzar deposits de llet convencionals en un bany de refredament aïllat, i en una cambra frigorífica dotada d'una unitat de fancoil amb els seus respectius sistemes experimentals. En general, el treball de recerca realitzat en aquesta tesi aporta més coneixements sobre el desenvolupament de tecnologies de refrigeració baixes en carboni adequades per a països en desenvolupament.

La refrigeración mantiene la calidad sensorial del producto y minimiza la pérdida en las cadenas de valor del frío. Las áreas remotas de los países en desarrollo se caracterizaron principalmente por bajos niveles de tecnología, acceso limitado a la red eléctrica y el predominio de las pequeñas explotaciones agrícolas como un desafío. El principal objetivo de esta tesis es desarrollar y caracterizar un sistema de refrigeración modular multipropósito basado en el almacenamiento de hielo para aplicaciones de pequeña escala. El sistema de almacenamiento de hielo utilizó un equipo de refrigeración con un compresor de corriente continua y velocidad variable. La carga de refrigerante y las dimensiones del tubo capilar se optimizaron experimentalmente para maximizar el rendimiento y evitar la caída de temperatura de la línea de succión. Además, se evaluó experimentalmente el rendimiento del sistema bajo diversos parámetros. Los usos del almacenamiento de hielo para refrigeración de leche y aplicaciones de cámaras frigoríficas también se investigaron experimentalmente. Se utilizaron cantaras de leche convencionales en un baño de enfriamiento aislado, y en una cámara frigorífica dotada de una unidad de fancoil con sus respectivos sistemas experimentales. En general, el trabajo de investigación realizado en esta tesis aporta más conocimientos sobre el desarrollo de tecnologías de refrigeración bajas en carbono adecuadas para países en desarrollo.

Refrigeration and cooling maintains the sensory quality of the product and minimizes the loss in cold value chains. Remote areas of the developing countries were mainly characterized by low levels of technology, limited access to modern energy and dominance of small-holder farms as a challenge. Hence, the main objective of this thesis is to develop and characterize a modular-multipurpose cooling system based on an ice-storage for small-scale applications. As part of the experimental system, the ice storage with a variable speed DC-compressor was developed and fabricated. The refrigerant charge and the capillary tube dimensions were experimentally optimized to maximize performance and avoid suction line temperature drop. Moreover, performance of the system under varying parameters was evaluated. Uses of the ice storage for milk cooling and cold room applications were also experimentally investigated. Conventional milk-cans with insulated box and a heat simulated room with a FCU were utilized as respective experimental systems. Chilled water recirculation rates, ice-storage energy density, and air flow rate across FCU were varied as main experimental parameters. Improvement of the ice production technique and corresponding performance data obtained were among main contributions of this research. In general, the research work performed in this thesis contributes more knowledge on development of low-carbon cooling technologies suitable for developing countries. Therefore, piloting and field testing of the technology are among major recommendations for future work.