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Análise de desempenho de trocadores de calor solo-ar aletados com materiais galvanizados
dc.creator | Pastor, Nibia Raquel Navarro | |
dc.date.accessioned | 2023-03-29T23:29:52Z | |
dc.date.available | 2023-03-29T23:29:52Z | |
dc.date.issued | 2022-03-04 | |
dc.identifier.citation | PASTOR, Nibia Raquel Navarro. Análise de desempenho de trocadores de calor solo-ar aletados com materiais galvanizados. 2022. 69 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Matemática) – Instituto de Física e Matemática, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2022. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/9199 | |
dc.description.abstract | Soil-to-air heat exchangers, EAHE, present themselves as an alternative technology to provide thermal energy using a renewable source; with them it is possible to cool the air in a building in the summer and heat it in the winter, taking advantage of the thermal inertia of the ground. The heating and cooling capacity of EAHE depends on factors such as the local climate, soil properties and installation configuration. This work aims to evaluate the thermal performance of EAHE introducing galvanized materials. The idea is to increase the heat exchange between the duct and the surrounding soil, as galvanized materials have a higher thermal conductivity than the soil. The thermal performance of EAHE is evaluated through their thermal potential and efficiency. The simulations for the development of this work use an analytical, one-dimensional, Graphische Auslegung von Erdwärme Austauscher-known (GAEA) model that calculates the air temperature in the EAHE duct by estimating heat transfer coefficients between the air, the duct wall and the soil, based on the thermophysical properties of the duct material, the flowing air and the surrounding soil. Soil temperature is calculated by solving the heat transfer problem in two dimensions through a combination of finite difference and finite element methods. The city of Viamão, in southern Brazil, was adopted as the physical context of this work, given that its climatic and soil conditions are accessible through publications referring to an experimental installation built there. The results show that the thermal potential of EAHE is improved by 33%, equipping the ducts with the galvanized block and fins, as well as its efficiency that reaches almost 95%. Using the same methodology, the performance of the EAHE was estimated varying the depth of the installation, obtaining results in line with recent literature, values close to 3 m are recommended. In addition, a study was carried out considering the increase in the thermal conductivity of the region around the duct and its effect on the performance of EAHE, resulting that such increase must be done in the direction of increasing depth. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Sem bolsa | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Modelagem matemática | pt_BR |
dc.subject | Trocadores de calor solo-ar (TCSAs) | pt_BR |
dc.subject | Potencial térmico | pt_BR |
dc.subject | Eficiência térmica | pt_BR |
dc.title | Análise de desempenho de trocadores de calor solo-ar aletados com materiais galvanizados | pt_BR |
dc.title.alternative | Performance analysis of ground-to-air finned heat exchangers with galvanized materials | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/8652921524696612 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/0477653233866226 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Fernando, Honório Joaquim | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3825141200905886 | pt_BR |
dc.description.resumo | Os trocadores de calor solo-ar, TCSA, se apresentam como uma tecnologia alternativa para fornecer energia térmica usando uma fonte renovável; com eles é possível resfriar o ar de uma edificação no verão e aquecê-lo no inverno, tirando vantagem da inércia térmica do solo. A capacidade de aquecimento e resfriamento dos TCSA, depende de fatores tais como o clima local, as propriedades do solo e a configuração da instalação. Este trabalho tem como objetivo avaliar o desempenho térmico do TCSA introduzindo materiais galvanizados. A ideia é aumentar a troca de calor entre o duto e o solo ao redor, já que os materiais galvanizados têm uma condutividade térmica maior do que a do solo. O desempenho térmico dos TCSA é avaliado através de seu potencial térmico e sua eficiência. As simulações para o desenvolvimento deste trabalho usam um modelo analítico, unidimensional, Graphische Auslegung von Erdwärme Austauschernconhecido (GAEA) que calcula a temperatura do ar no duto do TCSA estimando coeficientes de transferência de calor entre o ar, a parede do duto e o solo, partindo das propriedades termofísicas do material do duto, do ar em escoamento e do solo circundante. A temperatura do solo é calculada resolvendo o problema de transferência de calor em duas dimensões através de uma combinação dos métodos de diferenças finitas e de elementos finitos. Foi adotado como contexto físico deste trabalho a cidade de Viamão, no sul do Brasil, dado que suas condições climáticas e de solo são acessíveis através de publicações referentes à uma instalação experimental ali construída. Os resultados mostram que o potencial térmico dos TCSA é melhorado em 33%, equipando os dutos com o bloco e as aletas galvanizadas, assim como a sua eficiência que atinge quase 95%. Com a mesma metodologia, foi estimado o desempenho dos TCSA variando a profundidade da instalação obtendo resultados em consonância com a literatura recente, valores próximos a 3 m são recomendáveis. Complementarmente foi feito um estudo considerando o aumento da condutividade térmica da região ao redor do duto e seu efeito no desempenho de TCSA resultando que tal incremento deve ser feito na direção do aumento da profundidade. | pt_BR |
dc.publisher.department | Instituto de Física e Matemática | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Ramalho, Jairo Valões de Alencar |