Sistema híbrido solar e geotérmico para aquecimento de água e condicionamento térmico
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Data
2021-08-27Primeiro coorientador
Santos, Joaquim Cesar Pizzutti dos
Primeiro membro da banca
Fonseca, Cleiton Elsner da
Segundo membro da banca
Cunha, Eduardo Grala da
Terceiro membro da banca
Barreto, Eduardo Xavier
Quarto membro da banca
Vaghetti, Marcos Alberto Oss
Metadata
Mostrar registro completoResumo
O objetivo deste trabalho foi desenvolver e avaliar um sistema híbrido para o aquecimento da água de consumo e o condicionamento térmico de ambientes. Esse sistema é composto de três subsistemas: o subsistema de captação solar (SCS), na forma de brises-placas solares, o subsistema geotérmico (SCG), com dutos enterrados, ambos associados a um piso radiante denominado subsistema módulo térmico (SCM), resultando em um sistema autônomo e adaptável para climatização em situações adversas de calor ou frio, além do aquecimento da água de consumo. Foram definidas tipologias de brise comumente utilizadas nos edifícios e que estivessem em conformidade com as diferentes orientações solares. O sistema híbrido foi elaborado e analisado a partir de sua inserção no Case 600 da norma ASHRAE Standard 140, para as condições climáticas da cidade de Santa Maria-RS. Foram obtidos dados de conforto térmico, eficiência energética, temperaturas de água e do ambiente, por meio de simulações computacionais com o software EnergyPlus. Primeiramente foi analisado o caso base com materiais construtivos caracterizados como padrão normal na região considerada, sendo, após, substituídos por fechamentos mais termicamente isolados, denominado caso base isolado. Os resultados para o caso base revelaram que o SCS atingiu o seu propósito de aquecimento de água, pois nos banhos matutinos obteve-se uma temperatura entre 20°C a 28°C e nos noturnos entre 23°C a 37°C. Além disso, esse subsistema promoveu a redução de 16% a 25% do desconforto por calor no ambiente. O sistema, porém, teve pouca capacidade de minimizar o desconforto por frio, mostrando-se dependente da orientação solar, do auxílio promovido pela bomba de calor e da área coletora de SCS. O SCG promoveu de 5% a 11% de redução do desconforto por calor. Nesse contexto, estudos dos fluxos térmicos no caso base comprovaram a importância das características da envoltória para a eficácia dos subsistemas quanto ao conforto térmico, devido à redução das trocas térmicas. No caso base isolado o sistema híbrido alcançou 15% a 76% de redução do desconforto por frio. A bomba de calor acoplada elevou o potencial de redução do desconforto por frio, alcançando 32% a 86%. O emprego do SCG gerou uma redução do desconforto por calor variando de 69% a 79% e, com a participação do SCS, tem-se a diminuição de 89% a 93% do desconforto nos períodos quentes. Quanto ao consumo de energia elétrica, se comparar o sistema híbrido e a bomba de calor com uma condição de Split e chuveiro elétrico, obtém-se uma economia de 62% a 80%. Verificou-se que o sistema híbrido proposto é uma solução viável para a região estudada ou em climas similares, contribuindo positivamente nas questões termoenergéticas, tornando-se uma alternativa mais aplicável quanto melhor for o desempenho térmico das edificações.
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