Abordagem analítica para análise térmica dos trocadores de calor solo-ar na cidade de Pelotas/RS

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Nóbrega, Eduardo de Sá Bueno
Orientador(a): Brum, Ruth da Silva
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pelotas
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Trocadores de calor solo-ar (TCSA)
Perfil geotécnico
Modelo analítico
Área do conhecimento CNPq:
CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Link de acesso: http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14273
Resumo: Os trocadores de calor solo-ar (TCSA) são uma opção promissora para melhorar a condição térmica das edificações. Ao contrário dos sistemas tradicionais de ar condicionado, os TCSA empregam uma fonte renovável de energia e podem operar com baixo consumo de energia elétrica. Basicamente, utilizam dutos subterrâneos, onde o ar circula a fim de trocar calor com o solo. Como as primeiras camadas do solo são mais quentes do que o ar externo no inverno e mais frias no verão, a crosta terrestre pode ser usada como fonte ou sumidouro de calor. Pesquisas recentes mostraram que esses dispositivos podem funcionar adequadamente na região sul do Brasil, onde predomina um clima subtropical. Com isso, neste trabalho é analisado o desempenho térmico do TCSA aplicado no município de Pelotas, localizado no estado brasileiro do Rio Grande do Sul. Na metodologia empregada, utilizam-se dados “in situ” do perfil geotécnico do solo obtidos em diversas localidades da cidade, através de testes de sondagem à percussão (SPT). Para fazer as simulações computacionais, foi testado e validado um modelo analítico, além da criação de um código numérico para determinar a temperatura do solo. Os resultados apontam boas perspectivas para as instalações desses dispositivos na cidade de Pelotas, com potenciais térmicos instantâneos em torno de 6 ºC nos meses de pico de temperaturas.
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spelling 2024-10-11T20:35:03Z2024-10-11T20:35:03Z2020-12-21NÓBREGA, Eduardo de Sá Bueno. Abordagem analítica para análise térmica dos trocadores de calor solo-ar na cidade de Pelotas/RS. 2020. 76 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Matemática) - Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2020.http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14273Os trocadores de calor solo-ar (TCSA) são uma opção promissora para melhorar a condição térmica das edificações. Ao contrário dos sistemas tradicionais de ar condicionado, os TCSA empregam uma fonte renovável de energia e podem operar com baixo consumo de energia elétrica. Basicamente, utilizam dutos subterrâneos, onde o ar circula a fim de trocar calor com o solo. Como as primeiras camadas do solo são mais quentes do que o ar externo no inverno e mais frias no verão, a crosta terrestre pode ser usada como fonte ou sumidouro de calor. Pesquisas recentes mostraram que esses dispositivos podem funcionar adequadamente na região sul do Brasil, onde predomina um clima subtropical. Com isso, neste trabalho é analisado o desempenho térmico do TCSA aplicado no município de Pelotas, localizado no estado brasileiro do Rio Grande do Sul. Na metodologia empregada, utilizam-se dados “in situ” do perfil geotécnico do solo obtidos em diversas localidades da cidade, através de testes de sondagem à percussão (SPT). Para fazer as simulações computacionais, foi testado e validado um modelo analítico, além da criação de um código numérico para determinar a temperatura do solo. Os resultados apontam boas perspectivas para as instalações desses dispositivos na cidade de Pelotas, com potenciais térmicos instantâneos em torno de 6 ºC nos meses de pico de temperaturas.Abstract: Earth-air heat exchangers (EAHE) represent a promising option for reducing the heating/cooling load of buildings. Unlike traditional air conditioning systems, EAHE employs a renewable energy source and can operate with little electricity. Basically, they use underground ducts, where air circulates in order to exchange heat with the soil. Because the first layers of soil are warmer than the outside air in winter and cooler in summer, the earth's crust can be used as a heat source or sink. Recent research has shown that these devices can function properly in southern Brazil, where a subtropical climate prevails. Thus, in this work, the thermal performance of the EAHE applied in the municipality of Pelotas, located in the Brazilian state of Rio Grande do Sul, is analyzed. In the methodology employed, data "in situ" of the geotechnical profile of the soil obtained at many locations in the city, through percussion sounding tests (SPT). To perform the computer simulations, an analytical model was tested and validated, in addition to the creation of a numerical code to determine the soil temperature. The results point to good prospects for the installation of these devices in the city of Pelotas, with instantaneous thermal potentials around 6 ºC in the months of picode temperatures.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESporUniversidade Federal de PelotasPrograma de Pós-Graduação em Modelagem MatemáticaUFPelBrasilCC BY-NC-SAinfo:eu-repo/semantics/openAccessCIENCIAS EXATAS E DA TERRAMATEMATICATrocadores de calor solo-ar (TCSA)Perfil geotécnicoModelo analíticoAbordagem analítica para análise térmica dos trocadores de calor solo-ar na cidade de Pelotas/RSAnalytical approach for thermal analysis of earth-air heat exchangers in the city of Pelotas/RSinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://orcid.org/0000-0003-0069-2687http://lattes.cnpq.br/9786392826477279https://orcid.org/0000-0003-4657-1354http://lattes.cnpq.br/7298347412058864Ramalho, Jairo Valões de Alencarhttp://lattes.cnpq.br/0477653233866226Quadros, Régis Sperotto dehttp://lattes.cnpq.br/2408574220216968Brum, Ruth da SilvaNóbrega, Eduardo de Sá Buenoreponame:Repositório Institucional da UFPel - Guaiacainstname:Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)instacron:UFPELORIGINALdissertacao_eduardo_nobrega.pdfdissertacao_eduardo_nobrega.pdfapplication/pdf2204116http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/bitstream/prefix/14273/1/dissertacao_eduardo_nobrega.pdf89a919dd1431c19388b7adc651c5111dMD51open accessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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