Avaliação do potencial de climatização de sistema terra-água-ar auxiliado por energia fotovoltaica - Kappler, Genyr (2016)
A energia é considerada a espinha dorsal da economia moderna, e seu consumo se intensifica nas sociedades emergentes a medida que sua qualidade de vida melhora. O atual cenário energético global indica que as fontes convencionais de energia estão se esgotando, evidenciando a importância em se explorar e viabilizar fontes renováveis para suprir a demanda futura. A climatização de ambientes é responsável por uma grande parcela deste consumo de energia, e sistemas bioclimáticos, que utilizam a geotermia e a energia solar fotovoltaica, são alternativas adequadas e ainda pouco explorada para suprimir a necessidade do uso de condicionadores de ar. O solo tem, em certa profundidade, temperatura equivalente à temperatura média anual local. Várias iniciativas têm buscado fazer uso deste recurso através do sistema de troca térmica por dutos enterrados, onde o fluido de troca térmica é o ar, e mais recentemente surgiram estudos com o uso da água como fluido de troca térmica. Neste trabalho é apresentada uma análise experimental que avalia o desempenho de um sistema terra-água-ar, alimentado por energia solar fotovoltaica, para climatização de edificações. O sistema proposto utiliza a estabilidade térmica do solo pelo uso de um reservatório de água (WT) em certa profundidade, que opera como fonte ou dissipador de energia térmica reduzindo a variação da temperatura no interior das edifícações. Um protótipo foi construído e é essencialmente constituído por: um ambiente climatizado (AC) com volume de 0,6 m3, um fan coil; um reservatório (WT) com volume de 0,38 m3, com o fundo enterrado a 2 m abaixo da superfície do solo; e, uma bomba de água. Verificou-se que o sistema proposto manteve a sua temperatura constante e em conformidade com a norma ASHRAE 55 2004 para ambientes naturalmente condicionados, com a temperatura no AC em torno de 23,6 ℃ enquanto a temperatura do ar ambiente variou de 18,8 °C a 29,4 °C, sendo que a temperatura do solo era 21 °C. Para uma taxa de 119 W de calor adicionado no AC, a taxa de remoção de calor no fan coil foi de 98,6 W. Com base nos dados experimentais, o sistema foi validado e a profundidade e tamanho ideais do reservatório de água foram determinados para uma aplicação em escala real. Para o local experimentado foi determinada que a profundidade ideal, com o solo na temperatura constante equivalente a média anual de 18 °C, é entre 6 e 9 m. Um sistema de geração de energia elétrica fotovoltaica foi proposto para alimentar o sistema experimental terra -água-ar.