Estudo numérico de trocador de calor solo-ar considerando variação anual realística de temperatura do ar e da superfície do solo em região da Universidade Federal do Rio Grande-FURG

Abstract

Com o propósito de melhorar a condição térmica no interior de ambientes construídos e, consequentemente, reduzir o consumo de energia elétrica, o Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA) é um dispositivo que utiliza a energia renovável proveniente da radiação solar que atinge a superfície do solo e é armazenada como energia térmica. Seu princípio de funcionamento consiste em forçar o ar ambiente a escoar no interior de um ou mais dutos enterrados no solo, que devido a sua inércia térmica permite a troca de calor com o ar em escoamento. Dessa forma, o solo retira calor do ar em estações do ano de temperaturas mais elevadas, e cede calor ao ar em estações do ano em que as temperaturas são mais baixas. Sendo assim, este trabalho tem o objetivo de analisar numericamente o comportamento térmico de uma instalação de TCSA, considerando o solo de uma região da Universidade Federal do Rio Grande (FURG), bem como a variação anual realística de temperatura do ar e da superfície do solo dessa mesma região. Através de um modelo computacional, validado e verificado, foram realizadas simulações numéricas no software Fluent (baseado no Método dos Volumes Finitos). Os resultados apontaram que a profundidade de instalação ideal para o TCSA é de 2,00 m, existindo potencial térmico para melhoria da condição térmica de ambientes construídos tanto no verão quanto no inverno.