Avaliação da Temperatura Interna do Ar em uma Estrutura de Pequeno Porte Utilizando Diferentes Métodos Matemáticos
Os estudos sobre o desempenho térmico de estruturas habitacionais contribuem diretamente para o conforto térmico das pessoas em ambientes confinados. É possível melhorar termicamente a estrutura antes de sua construção, e por isso métodos matemáticos para a resolução de balanços térmicos são extremamente relevantes. Este trabalho tem como objetivo realizar simulações numéricas em uma estrutura idealizada na cidade de Belém-PA, analisando três métodos matemáticos para a resolução de balanços térmicos que resultam na temperatura interna do ar. Esses métodos são o de Euler para uma aproximação inversa por diferenças finitas de primeira ordem, um método de diferenças finitas de terceira ordem e uma aproximação analítica por integração. Ambos os métodos são utilizados pelo software Energyplus. Os resultados obtidos para a temperatura interna do ar anual utilizando o método de Euler são uma média de 25,8409 ºC, uma mínima de 21,8198 ºC, uma máxima de 30,2750 ºC e um desvio padrão de 1,8220 ºC. Para o método de aproximação analítica, os resultados são uma média anual de 25,8397 ºC, uma mínima de 21,8142 ºC, uma máxima de 30,2960 ºC e um desvio padrão de 1,8299 ºC. O método de terceira ordem, apresentou uma média anual de 25,8369 ºC, mínima de 21,8190 ºC, máxima de 30,2749 ºC e um desvio padrão de 1,8213 ºC. Assim, o método de diferenças finitas de terceira ordem é a melhor opção do ponto de vista estatístico, uma vez que gerou um desvio padrão menor.
Avaliação da Temperatura Interna do Ar em uma Estrutura de Pequeno Porte Utilizando Diferentes Métodos Matemáticos
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DOI: 10.22533/at.ed.9442326096
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Palavras-chave: Desempenho térmico. Simulações numéricas. Métodos matemáticos.
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Keywords: Thermal performance. Numerical simulations. Mathematical methods.
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Abstract:
Studies on the thermal performance of housing structures contribute directly to the thermal comfort of people in confined environments. It is possibly to thermally improve the structure before it is built, and so mathematical methods for solving heat balances are extremely relevant. This work aims to perform numerical simulations on an idealized structure in the city of Belém-PA, analyzing three mathematical methods for solving heat balances that result in the internal air temperature. These methods are Euler for a first order finite difference inverse approximation, a third order finite difference method and an analytic approximation through integration. Both methods are used by the Energyplus software. The results obtained for the average annual indoor air temperature using the Euler method is 25.8409 ºC, a minimum of 21.8198 ºC, a maximum of 30.2750 ºC and a standard deviation of 1.8220 ºC. For the analytical approximation method, the results are an annual average of 25.8397 ºC, a minimum of 21.8142 ºC, a maximum of 30.2960 ºC and a standard deviation of 1.8299 ºC. The third order method, showed an annual mean of 25.8369 ºC, minimum of 21.8190 ºC, maximum of 30.2749 ºC and a standard deviation of 1.8213 ºC. Thus, the third order finite difference method is the best option from a statistical point of view, since it generated a smaller standard deviation.
- Jean Carlos de Almeida Nobre
- David Lohan Pereira de Sousa
- Larissa dos Santos Borges
- Jerson Rogério Pinheiro Vaz
- Silvio Bispo de Vale
- Luiz Claudio Fialho Andrade
