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O uso de sistemas para ventilação, aquecimento e condicionamento de ar representam uma porção significativa do consumo de energia em edificações [2]. Embora o Brasil seja um caso particular no cenário mundial, cuja fonte principal de energia elétrica é hidrelétrica (considerada relativamente limpa e renovável), esse modelo se tornou vulnerável nos últimos anos devido às secas e mudanças climáticas [1] e [6]. Assim, estados como o Rio Grande do Sul utilizam significativamente termelétricas, as quais consomem localmente carvão da região da Candiota. Em outras palavras, adotam uma fonte de energia não renovável e contribuem para o aumento de emissão de gases poluentes na atmosfera, como ocorre na maior parte do mundo. Sendo assim, é relevante estudar técnicas e modelos de sistemas que possam estocar energia e/ou propiciar conforto térmico utilizando energia eficientemente e de maneira renovável. Respectivamente, esse é o caso de sistemas envolvendo TCSA e PCM, objetos de pesquisa desse projeto. Os TCSA permitem aquecer ou resfriar ambientes construídos, necessitando de ventiladores de baixa potência elétrica para forçar a circulação do ar ambiente por dutos enterrados. Assim, os TCSA, utilizam o solo como um aquecedor/resfriador alternativo, natural e renovável do ar. Mais detalhes sobre esta técnica podem ser encontradas nos trabalhos [1] a [3], [5] a [7], e nas referências nesses. Os PCM, ou materiais de mudança de fase, possibilitam estocar energia térmica (calor latente) em grande quantidade, comparando-se com outras formas de armazenamento. Todavia, esses materiais possuem uma baixa condutividade térmica e há um interesse na literatura em técnicas para acelerar seu derretimento ou sua solidificação. Mais informações sobre esse tema podem ser encontrados no trabalho [4] e nas referências apresentadas nele.

Esta pesquisa é principalmente teórica, baseada em modelos e dados experimentais disponíveis nas literaturas de referência. Em termos de modelagem, a simulação numérica do escoamento de fluídos e transferência de calor estão englobados pela área de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD). Atualmente, em vários casos, é vantajoso utilizar pacotes comerciais de CFD, como é o caso do FLUENT e do COMSOL para analisar sistemas de TCSA ou de PCM com geometrias complexas. Esta abordagem foi adotada nas referências [1] a [7]. Todavia, ao longo do tempo, poderão ser desenvolvidos também, em diferentes linguagens de programação, programas próprios para realizar essas simulações. Por exemplo, diversos resultados nas referências citadas foram obtidos a partir de programas desenvolvidos nas linguagens de programação do Matlab e Mathematica. Para aumentar o desempenho computacional, devem ser elaborados também códigos em linguagens compiladas, como é o caso do C++. Sempre que possível, serão avaliados ainda modelos simplificados e/ou analíticos, permitindo análises mais rápidas desses sistemas e redução de custos computacionais para sua simulação.

Basicamente, esse projeto tem como meta a publicação de artigos em livros e revistas especializadas, além da apresentação de trabalhos em seminários locais da UFPel, congressos nacionais e/ou internacionais. Também serão desenvolvidas orientações de estudantes em nível de iniciação científica e de pós-graduação.

Quanto aos resultados, espera-se, em particular: a obtenção de modelos de TCSA mais eficientes computacionalmente; estudar a aplicabilidade desses sistemas na região de Pelotas; avaliar sua eficiência energética. Nas pesquisas relativas a PCM, espera-se: avançar no desenvolvimento de modelos para estes sistemas; avaliar técnicas de aceleração do seu derretimento ou solidificação; analisar sua aplicabilidade na região de Pelotas.