Nome do Projeto
Teoria construtal e simulação numérica de trocadores de calor solo-ar
Ênfase
PESQUISA
Data inicial - Data final
03/10/2017 - 03/10/2020
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Exatas e da Terra - Matemática - Matemática Aplicada
Resumo
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.

Objetivo Geral

Associar a teoria constructal e a modelagem computacional a otimização geométrica de trocadores de calor solo-ar (TCSA).

Mais especificamente, pretende-se avaliar:
- a influência de parâmetros construtivos e operacionais, como o diâmetro, comprimento e profundidade dos dutos, velocidade de escoamento do ar, etc.;
- o desempenho energético de TCSA formados por arranjos com múltiplos dutos, analisando em particular os efeitos das suas disposições geométricas;
- a performance de TCSA sob diferentes climas e solos;
- o acoplamento de TCSA a bombas de calor localizadas em diferentes construções;
- ampliação de escala de uma para múltiplas construções, atingindo um nível urbano (distrital).

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ANA MARIA BERSCH DOMINGUES2001/12/201931/07/2020
MARIANE SULZBACHER203/10/201703/10/2020
PEDRO VICTOR MADEIRA RODRIGUES2001/08/201930/11/2019
RUTH DA SILVA BRUM203/10/201703/10/2020

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