Avaliação numérica do desempenho térmico de diferentes configurações de trocadores de calor solo-ar

Numerical evaluation of the thermal performance of different configurations of soil-air heat exchangers

Resumo

Visando à diminuição do consumo de energia em edificações, devido ao uso de equipamentos de aquecimento, ventilação e ar condicionado, observa-se o aproveitamento do solo como fonte de energia. Por sua alta capacidade térmica, o solo atua como um reservatório térmico, aquecendo ou resfriando o ar do ambiente interno das edificações, conforme as condições climáticas aplicadas. Sendo assim, aplicou-se o método dos volumes finitos neste trabalho para análise do desempenho térmico desse tipo de trocador de calor solo-ar (TCSA). Inicialmente, os efeitos das propriedades térmicas do solo, da velocidade de escoamento do ar e do diâmetro do duto no desempenho térmico do TCSA foram investigados em regime permanente, por ser uma condição limite. Além disso, analisaram-se duas configurações para a distribuição do duto no solo (dois e quatro passos). A partir dos resultados, notou-se que o melhor desempenho para o TCSA foi obtido utilizando o solo saturado e operando com uma velocidade de ar de 2,5 m/s em um duto com diâmetro de 0,10 m. Em seguida, observou-se que uma distância entre as linhas de centro dos dutos de 0,5 m foi a mais apropriada. Adicionalmente, executaram-se simulações em regime transiente, empregando-se condições climáticas por meio de funções senoidais.

Palavras-chave:
Trocador de calor solo-ar; Climatização passiva; Eficiência energética