Análise de desempenho de trocadores de calor solo-ar aletados com materiais galvanizados - Pastor, Nibia Raquel Navarro (2022)
Os trocadores de calor solo-ar, TCSA, se apresentam como uma tecnologia alternativa para fornecer energia térmica usando uma fonte renovável; com eles é possível resfriar o ar de uma edificação no verão e aquecê-lo no inverno, tirando vantagem da inércia térmica do solo. A capacidade de aquecimento e resfriamento dos TCSA, depende de fatores tais como o clima local, as propriedades do solo e a configuração da instalação. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho térmico do TCSA introduzindo materiais galvanizados. A ideia é aumentar a troca de calor entre o duto e o solo ao redor, já que os materiais galvanizados têm uma condutividade térmica maior do que a do solo. O desempenho térmico dos TCSA é avaliado através de seu potencial térmico e sua eficiência. As simulações para o desenvolvimento deste trabalho usam um modelo analítico, unidimensional, Graphische Auslegung von Erdwärme Austauschernconhecido (GAEA) que calcula a temperatura do ar no duto do TCSA estimando coeficientes de transferência de calor entre o ar, a parede do duto e o solo, partindo das propriedades termofísicas do material do duto, do ar em escoamento e do solo circundante. A temperatura do solo é calculada resolvendo o problema de transferência de calor em duas dimensões através de uma combinação dos métodos de diferenças finitas e de elementos finitos. Foi adotado como contexto físico deste trabalho a cidade de Viamão, no sul do Brasil, dado que suas condições climáticas e de solo são acessíveis através de publicações referentes à uma instalação experimental ali construída. Os resultados mostram que o potencial térmico dos TCSA é melhorado em 33%, equipando os dutos com o bloco e as aletas galvanizadas, assim como a sua eficiência que atinge quase 95%. Com a mesma metodologia, foi estimado o desempenho dos TCSA variando a profundidade da instalação obtendo resultados em consonância com a literatura recente, valores próximos a 3 m são recomendáveis. Complementarmente foi feito um estudo considerando o aumento da condutividade térmica da região ao redor do duto e seu efeito no desempenho de TCSA resultando que tal incremento deve ser feito na direção do aumento da profundidade.