Análise numérica da influência de parâmetros operacionais e construtivos no funcionamento de trocadores de calor solo-ar

Abstract

A busca pelo conforto térmico em ambientes construídos eleva o consumo de energia elétrica, devido à necessidade de climatização para se atingir uma temperatura agradável: resfriamento no verão e aquecimento no inverno. A fim de reduzir o consumo de energia elétrica nos condicionadores de ar, surge o trocador de calor solo-ar (TCSA), que utiliza a radiação solar que incide sobre a superfície do solo como uma fonte de energia limpa e renovável. Assim, o ar que escoa no TCSA é direcionado para o interior de edificações, proporcionando uma melhoria significativa na sua condição térmica. Isso é possível devido à inércia térmica do solo, que possui temperatura mais amena se comparada à temperatura do ar ambiente. Dessa forma, o objetivo deste trabalho é avaliar numericamente a influência da velocidade do ar em escoamento no duto e do espaçamento entre dois dutos em paralelo no desempenho térmico do TCSA. Para isso um modelo computacional, verificado e validado, desenvolvido no software FLUENT, que é baseado no Método dos Volumes Finitos (MVF), foi usado. Os resultados mostram que durante os períodos mais quentes a menor velocidade de escoamento do ar analisada conduz a um melhor desempenho térmico do TCSA. Também foi observado que a partir de 1 m de afastamento entre os dutos, a troca térmica entre cada duto e solo não é afetada de forma significativa.