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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35353| Título: | Comparação numérica-experimental do desempenho térmico de um trocador de calor solo-ar |
| Título(s) alternativo(s): | Numerical-experimental comparison of the thermal performance of a soil-air heat exchanger |
| Autor(es): | Maia, Luiz Henrique Noronha |
| Orientador(es): | Santos, Gerson Henrique dos |
| Palavras-chave: | Solos - Temperatura Permutadores térmicos Solos e clima Soil temperature Heat exchangers Soils and climate |
| Data do documento: | 7-Dez-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | MAIA, Luiz Henrique Noronha. Comparação numérica-experimental do desempenho térmico de um trocador de calor solo-ar. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022. |
| Resumo: | O setor de edificações é responsável por grande parte da demanda de energia a nível mundial. No Brasil, o consumo de energia em edificações representou 15% do consumo total de energia e 46% do consumo de eletricidade. Em prédios comerciais, os sistemas de condicionamento de ar são responsáveis por cerca de 70% deste uso. A fim de colaborar para a redução dessa demanda, este trabalho tem como objetivo apresentar um modelo computacional para analisar o desempenho de um Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA). Esse sistema de condicionamento de ar passivo utiliza o solo como trocador de calor, aquecendo ou resfriando o ar dependendo das condições climáticas. Para desenvolver o modelo computacional, foram realizadas simulações fundamentadas na Dinâmica de Fluidos Computacional, no software Ansys/Fluent®, no intuito de se obter valores de temperatura do ar ao longo do TCSA, e compará-los com valores obtidos experimentalmente, coletados de sensores instalados em um TCSA localizado na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), campus Ponta Grossa – Brasil (25,1° Sul, 50,16° Oeste). Para otimizar o tempo computacional, um modelo reduzido para o domínio do solo foi utilizado nas simulações. O trocador de calor foi instalado a uma profundidade de 1,5 metros, onde a temperatura média do solo nessa profundidade é de 22,8°C. Observou-se que para ambos os casos (aquecimento e resfriamento), a temperatura do ar após circular pelo trocador de calor convergiu para a temperatura média do solo, na qual obteve uma redução de até 15°C e um aumento de 4,9°C , revelando um bom desempenho do sistema. |
| Abstract: | Buildings are responsible for a large part of energy demand worldwide. In Brazil, energy consumption in buildings accounted for 15% of total energy consumption, and 46% of electricity consumption. In commercial buildings, air conditioning systems are responsible for about 70% of this use. In order to collaborate to reduce this demand, this paper aims to present a computational model to analyze the performance of an Earth-Air Heat Exchanger (EAHE). This passive air conditioning system uses the soil as a heat exchanger, heating or cooling the air depending on the climatic conditions. To develop the computational model, simulations based on Computational Fluid Dynamics in Ansys/Fluent®️ software were used, in order to obtain air temperature values along the EAHE, and compare them with values obtained experimentally, collected from sensors installed in a EAHE located at the Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), Ponta Grossa campus – Brazil (25.1° South, 50.16° West). To optimize the computational time, a reduced model for the soil domain has been used in the simulations. The heat exchanger was installed at a depth of 1.5 meters, where the average temperature of the soil at this depth is 22.8°C. It was observed that for both cases (heating and cooling), the air temperature after circulating through the heat exchanger converged to the average temperature of the soil, in which it obtained a reduction of up to 15°C and an increase by 4.9°C, revealing a good performance of the system. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35353 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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