Abstract
<div><p class="SPabstract">A busca pelo conforto térmico em ambientes construídos eleva o consumo de energia elétrica, devido à necessidade de climatização para se atingir uma temperatura agradável: resfriamento no verão e aquecimento no inverno. A fim de reduzir o consumo de energia elétrica nos condicionadores de ar, surge o trocador de calor solo-ar (TCSA), que utiliza a radiação solar que incide sobre a superfície do solo como uma fonte de energia limpa e renovável. Assim, o ar que escoa no TCSA é direcionado para o interior de edificações, proporcionando uma melhoria significativa na sua condição térmica. Isso é possível devido à inércia térmica do solo, que possui temperatura mais amena se comparada à temperatura do ar ambiente. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é avaliar numericamente a influência da velocidade do ar em escoamento no duto e do espaçamento entre dois dutos em paralelo no desempenho térmico do TCSA. Para isso um modelo computacional, verificado e validado, desenvolvido no software FLUENT, que é baseado no Método dos Volumes Finitos (MVF), foi usado. Os resultados mostram que durante os períodos mais quentes a menor velocidade de escoamento do ar analisada conduz a um melhor desempenho térmico do TCSA. Também foi observado que a partir de 1 m de afastamento entre os dutos, a troca térmica entre cada duto e solo não é afetada de forma significativa.</p></div>
Highlights
The search for thermal comfort elevates the electric energy consumption, due the need of climatization to reach a pleasurable temperature: cooling at summer and heating at winter
Para a análise dos resultados, a temperatura de saída do ar do duto foi monitorada, permitindo comparar os resultados com os apresentados em Brum et al [5], verificando o modelo numérico empregado no presente trabalho, para um caso com o único duto e com velocidade prescrita do ar na entrada do duto de 3,3 m/s
Já durante os meses mais frios a velocidade de escoamento do ar não apresenta alterações significativas para a temperatura de saída do ar no duto da instalação de trocador de calor solo-ar (TCSA) estudada
Summary
Os avanços científicos e tecnológicos buscam melhorar a qualidade de vida humana. A energia é fundamental neste processo evolutivo, tornando necessário buscar fontes mais sustentáveis para substituir os combustíveis fósseis e atenuar o impacto ambiental. É possível empregar um dispositivo chamado trocador de calor solo-ar (TCSA), que tem como princípio de funcionamento o escoamento do ar ambiente externo através de dutos enterrados no solo. Em Peretti et al [2] foi realizada uma pesquisa bibliográfica a fim de analisar o princípio de funcionamento do TCSA, a forma da instalação, as características e condições de funcionamento, os mecanismos de transferência de calor e mecânica dos fluidos que integram o funcionamento do TCSA e suas potencialidades na melhoria térmica de ambientes construídos. Foi notado que o desempenho térmico é melhorado com a redução do diâmetro e aumento do número de dutos em paralelo. O objetivo do presente trabalho é avaliar numericamente a influência de um parâmetro de funcionamento, a velocidade de escoamento do ar, e de um parâmetro construtivo, o espaçamento mínimo entre dois dutos paralelos, no comportamento térmico de TCSA. Tais parâmetros operacionais e construtivos definem o desempenho térmico destas instalações
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