UM PROJETO CONSTRUCTAL DE TROCADORES DE CALOR SOLO-AR COMPOSTOS POR QUATRO DUTOS
Trocadores de Calor Solo-Ar (TCSA)
são uma forma ecológica de reduzir o uso de
energia não renovável para condicionamento
de ar. Eles aproveitam a inércia térmica do
solo, onde as temperaturas ficam defasadas
em relação às da superfície, principalmente no
verão e inverno. Para isso, utilizam-se dutos
enterrados onde o ar ambiente é ventilado
para trocar calor com o solo e depois entrar
em um prédio com uma temperatura mais
amena. Vários trabalhos da literatura focam
no desempenho térmico de TCSA com apenas
um duto. Sabe-se, por exemplo, que ele pode
ser melhorado, até certo ponto, aumentando o
tamanho dos dutos e/ou reduzindo seu diâmetro.
Porém, para usar esses resultados, é preciso
separar os dutos para evitar suas influências
térmicas mútuas. Com uma abordagem
diferente, este capítulo objetiva explorar novos
layouts para construir TCSA com quatro dutos.
Empregando o método Design Constructal, são
estudados os espaçamentos entre os dutos, a
fim de melhorar a transferência de calor entre
o solo e o ar, aumentando o potencial térmico
dos TCSA. Isso é feito variando a razão entre
os espaços verticais e horizontais entre os
dutos, respeitando restrições globais, e usando
diversas simulações dos correspondentes
campos de temperatura com um modelo
computacional tridimensional validado.
UM PROJETO CONSTRUCTAL DE TROCADORES DE CALOR SOLO-AR COMPOSTOS POR QUATRO DUTOS
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DOI: 10.22533/at.ed.0241915102
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Palavras-chave: Design Constructal, Trocadores de Calor Solo-Ar (TCSA), Energias Renováveis, Condicionamento de Ar.
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Keywords: Constructal design, Earth-air heat exchangers (EAHE), Renewable energy devices, Air conditioning.
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Abstract:
Earth-Air Heat Exchangers (EAHE) offer an environmental friendly way to
reduce the use of nonrenewable energy for air conditioning by taking advantage of the
thermal inertia of the ground, where the temperatures lag those on the surface, mainly
in the summer and winter. They use buried ducts where the ambient air is blown, to
exchange heat with the surrounding soil and enter a building at milder temperatures.
Most works focus on the thermal performance of EAHE with one duct, and it is well
known, for instance, that it can be improved to some extent by increasing the ducts
size and/or reducing their diameter. However, to use these results, one needs to take
the ducts far apart from each other, to avoid their mutual thermal influences. In a
different approach, this chapter aims to explore new layouts to build EAHE with four
ducts. Employing the constructal design method, this work presents the best spacings
among the ducts in order to improve the heat transfer between soil and air, increasing
the EAHE thermal potential. This is done varying the ratio between the vertical and
horizontal spaces among the ducts, up to limiting global constraints, and using several
simulations of the temperature fields in the ducts, with a verified and validated threedimensional
computational model.
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Número de páginas: 15
- Jairo Valões de Alencar Ramalho
