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03/10/2017 - 03/10/2020

Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada

Um dos principais receios globais é a exploração dos recursos naturais além do seu limite sustentável, pesando nesse contexto o aumento do consumo de energia em função das demandas por conforto térmico. Para enfrentar este problema, uma alternativa é o aproveitamento de fontes de energia renovável, como é o caso da radiação solar armazenada ciclicamente nas camadas superficiais da crosta terrestre. Os chamados Trocadores de Calor Solo-Ar (TCSA) fazem isso utilizando basicamente ventiladores e dutos enterrados no solo. A ideia é circular o ar ambiente pelos dutos, propiciando seu aquecimento ou resfriamento, através da troca térmica com o solo que funciona como fonte ou sumidouro de calor. Assim, trabalhando com ventiladores de baixa potência, é possível reduzir custos energéticos envolvidos no condicionamento de ar de edificações. Embora a tecnologia dos TCSA seja conhecida há séculos, o interesse por estes dispositivos se ampliou nas duas últimas décadas. Atualmente, a literatura dos TCSA cobre diversos assuntos, como: estudos experimentais das performances de instalações; desenvolvimento de novos modelos computacionais, completos e simplificados; avaliação de parâmetros operacionais, por exemplo, profundidade da instalação, comprimento, diâmetro e material dos dutos. Todavia, muitas referências estudam TCSA compostos por apenas um duto, ou conjuntos de dutos afastados, para evitar mutuas interferências térmicas. Visto que uma das restrições usuais em obras e construções é a finitude e limitação dos espaços disponíveis, novas questões para pesquisas são: (1) como melhorar a performance de TCSA compostos por dois ou mais dutos em função das configurações geométricas dos seus arranjos? (2) como acoplar múltiplas bombas de calor (ligadas, por exemplo, a diferentes construções) a um mesmo sistema de TCSA?. Algumas dessas respostas vem sendo buscadas na literatura recente de TCSA e são objeto de interesse nessa prorrogação do projeto de pesquisa.