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02/10/2018 - 02/10/2021

Ciências Exatas e da Terra - Matemática

Os TCSA podem ser uma opção possível para melhorar o conforto térmico, pois, constituem uma maneira natural para melhorar a temperatura em edificações e reduzir o consumo de energia convencional. Em geral, TCSA são sistemas de ventiladores e dutos enterrados. Os ventiladores insuflam o ar externo no interior dos dutos onde há trocas de calor do ar com o solo. Com isso, o ar sai a uma temperatura mais branda. Isto ocorre devido à inércia térmica da Terra. Durante o verão, o calor é armazenado pelo solo que desempenha o papel de um reservatório térmico infinito. Como resultado, a temperatura do solo em geral apresenta-se maior do que o ar exterior no inverno. O fluxo de ar através de tubos enterrados permite pré-aquecer os fluidos, graças às trocas de calor do solo-duto. O processo inverso ocorre durante o inverno: a temperatura do solo em geral vai diminuir devido ao calor liberado para a atmosfera, tornando o solo, no verão, mais frio que o ar atmosférico. Resumidamente, este projeto pretende estabelecer diferentes pesquisas relacionadas ao projeto de TCSA. Serão avaliadas diferentes configurações geométricas visando otimizar o seu desempenho, ou mais especificamente, o seu potencial térmico. Para isso, serão utilizados dados experimentais disponíveis na literatura e nos bancos de dados dos colaboradores do projeto. A modelagem matemática será baseada na resolução de equações clássicas de Navier-Stokes, aplicadas as condições de troca de calor nos dutos usados nos TCSA. Pretende-se resolver essas equações, em geral, utilizando softwares comerciais como é o caso do FLUENT que baseia seus métodos numéricos nos métodos de Volumes Finitos. Dentre as novidades nesse trabalho é o pioneirismo na aplicação do chamado método constructal para fazer a otimização geométrica, que, por sua vez, é baseado na proposição de uma nova lei física, chamada Lei Constructal. Além disso, contamos com dados locais dentro do estado do Rio Grande do Sul. É importante destacar esse aspecto, visto que os TCSA também dependem das condições geológicas dos locais onde são instalados. Destaca-se, por fim, que diferentes linhas bases para esse projeto já vem sendo desenvolvidas pelo grupo proponente que conta com uma experiência de mais de quatro anos em pesquisas no desenvolvimento de TCSA.