Simulação computacional de trocador de calor solo-ar para análise termoenergética de edificações em região costeira

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Leite, Leonardo Rodrigues
Orientador(a): Isoldi, Liércio André, Rodrigues, Michel Kepes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Trocador de Calor Solo-Ar
Energia Renovável
Região costeira
EnergyPlus
Análise termoenergética
Earth-Air Heat Exchanger
Renewable energy
Coastal Region
Thermoenergetic analysis
Link de acesso: https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12948
Resumo: Dissertação (Mestrado)
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spelling Leite, Leonardo RodriguesIsoldi, Liércio AndréRodrigues, Michel Kepes2025-05-28T18:04:06Z2025-05-28T18:04:06Z2023LEITE, Leonardo Rodrigues. Simulação computacional de trocador de calor solo-ar para análise termoenergética de edificações em região costeira. 2023. 118f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande, Rio Grande, 2023.https://repositorio.furg.br/handle/123456789/12948Dissertação (Mestrado)Na indústria da construção civil há uma busca por edificações mais eficientes e sustentáveis e, consequentemente, com desempenho térmico e energético satisfatórios. Para isso, tem-se investido em estudos para condicionamento térmico natural, já que o processo de climatização tradicional de ambientes exige grande demanda de eletricidade do setor residencial. Nesse contexto, o Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA) é um dispositivo que visa a melhoria da condição térmica no interior de ambientes construídos, utilizando dutos enterrados no solo, nos quais o ar ambiente é forçado a escoar através da ação de ventiladores. Dessa forma, o ar na saída do TCSA possui uma temperatura mais amena em relação à entrada, permitindo reduzir o tempo de funcionamento de equipamentos convencionais de condicionamento de ar, podendo diminuir o consumo de energia elétrica. Sendo assim, a presente pesquisa visa desenvolver uma modelagem computacional para simular o funcionamento do TCSA visando à análise termoenergética em uma edificação localizada na região costeira da cidade de Rio Grande. Para modelagem computacional foi empregado o software SketchUp, aliado ao plugin OpenStudio, para a geração das geometrias, e o software EnergyPlus para simular o comportamento térmico do TCSA. Inicialmente foi feita a validação e verificação do modelo TCSA no EnergyPlus, assim como a verificação do TCSA para a cidade de Rio Grande – RS e a verificação do TCSA com um edifício. A partir da análise dos resultados, foi feita uma avaliação termoenergética e de viabilidade econômico-financeira para aplicação do TCSA em região costeira. Com o emprego do TCSA, obteve-se melhores resultados de conforto adaptativo dentro do edifício, chegando a uma redução de 98,62% de desconforto por calor e 27,82% de desconforto por frio no modelo com três trocadores de calor solo-ar com envoltória do edifício otimizada. Também, com o uso do TCSA, alcançou-se uma redução do consumo de energia elétrica com ventiladores e ar-condicionado. Considerando o custo de implantação do TCSA e a economia que o mesmo gera, é possível obter um retorno financeiro do investimento.Within the civil construction industry there is a search for more efficient and sustainable buildings and, consequently, buildings with satisfactory thermal and energy performance. To this end, investments have been made in studies for natural air conditioning, as this is one of the great demands of electricity in the residential sector. In this context, the Earth-Air Heat Exchanger (EAHE) is a device that aims to improve the thermal condition inside built environments., using ducts buried in the ground, in which the ambient air is forced to flow through the action of ventilators. In this way, the air at the outlet of the EAHE has a milder temperature in relation to the inlet, making it possible to reduce the operating time of conventional air conditioning equipment, which may reduce the consumption of electricity. Thus, this research aims to develop a computational modeling to simulate the operation of the EAHE aiming at thermoenergetic analysis in a building located in the coastal region of the city of Rio Grande. For computational modeling, the SketchUp software was used, together with the OpenStudio plugin, for the generation of geometries, and the EnergyPlus software to simulate the thermal behavior of the EAHE. Initially, the validation and verification of the EAHE model in EnergyPlus was carried out, as well as the verification of the EAHE for the city of Rio Grande - RS and the verification of the EAHE with a building. Based on the analysis of the results, a thermoenergetic and economic-financial feasibility assessment was carried out for the application of the EAHE for the coastal region. With the use of the EAHE, better adaptive comfort results were obtained inside the building, reaching a reduction of 98.62% of discomfort due to heat and 27.82% of discomfort due to cold in the model with three EAHE with optimized building envelope. Also, with the use of the EAHE, a reduction in electricity consumption with fans and air conditioning was achieved. Considering the cost of implementing the EAHE and the savings it generates, it is possible to obtain an financial return.porTrocador de Calor Solo-ArEnergia RenovávelRegião costeiraEnergyPlusAnálise termoenergéticaEarth-Air Heat ExchangerRenewable energyCoastal RegionThermoenergetic analysisSimulação computacional de trocador de calor solo-ar para análise termoenergética de edificações em região costeirainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da FURG (RI FURG)instname:Universidade Federal do Rio Grande (FURG)instacron:FURGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.furg.br/bitstreams/d39389a1-5d16-4c33-9c9f-33fbbb9c7465/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52falseAnonymousREADORIGINALleonardo.pdfleonardo.pdfDissertação (Mestrado)application/pdf7458078https://repositorio.furg.br/bitstreams/b0d01689-474d-4a6c-accf-548b95dd4f4f/download3a83f3685cb8db6434190d927070e051MD51trueAnonymousREADTEXTleonardo.pdf.txtleonardo.pdf.txtExtracted texttext/plain103371https://repositorio.furg.br/bitstreams/738b50b7-fd3b-4890-9cef-9eb1f401e372/download90c3a3202b032c0af0658f7354b81335MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILleonardo.pdf.jpgleonardo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3214https://repositorio.furg.br/bitstreams/49e50083-dcfa-450b-854a-73c1890136b6/download2a13dedfe184bd5df5b52b041aad32d6MD54falseAnonymousREAD123456789/129482025-12-10 01:41:25.733open.accessoai:repositorio.furg.br:123456789/12948https://repositorio.furg.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.furg.br/oai/request || http://200.19.254.174/oai/requestrepositorio@furg.br||sib.bdtd@furg.bropendoar:2025-12-10T04:41:25Repositório Institucional da FURG (RI FURG) - Universidade Federal do Rio Grande (FURG)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