Michel Kepes Rodrigues

SIMULAÇÃO NUMÉRICA E DESIGN CONSTRUTAL APLICADOS À ANÁLISE DE UM TROCADOR DE CALOR SOLO-AR PARA O APROVEITAMENTO DO POTENCIAL ENERGÉTICO DO SOLO

O Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA) vem sendo estudado como uma alternativa importante para melhorar a condicao termica de edificacoes. O solo, por sua vez, desempenha papel fundamental no principio de funcionamento do TCSA, pois e o agente que promove a troca de calor com o ar. O metodo Design C onstrutal aliado a simulacao numerica permite estudos sobre a configuracao geometrica de instalacoes de TCSA com o intuito de maximizar o seu desempenho termico. O principal objetivo deste trabalho e analisar cinco diferentes tipos de instalacoes de TCSA ut i lizando o metodo Design Construtal. Essas instalacoes foram dispostas na profundidade de referencia indicada na literatura com o intuito de aproveitar o potencial energetico do solo nesta regiao. Os resultados mostram que e possivel encontrar a instalacao que proporcionou o maior desempenho termico do TCSA, bem como a configuracao do arranjo dos dutos. Alem disso , na medida em que a configuracao do arranjo de dutos foi se tornando mais complexa, isto e, havendo um aumento na quantidade de dutos na instalacao, presen ci ou -se uma melhoria significativa no desempenho termico do TCSA. Isso se deu aliado a diminuicao dos respectivos diâmetros dos dutos, mantendo constante neste processo a vazao total da instalacao. No entanto, a principal contribuicao deste estudo foi o aproveitamento da energia termica do solo na profundidade de referencia, principalmente para aplicacao em periodos quentes do ano. Portanto, as instal a coes de TCSA dispostas nesta regiao proporcionaram os melhores desempenhos t e rmicos de TCSA para re s friamento, quando comparadas com as referencias encontradas na literatura.

ESTUDO DO POTENCIAL TÉRMICO DE TROCADOR DE CALOR SOLO-AR EM DOIS TIPOS DE SOLOS NO MUNICÍPIO DE RIO GRANDE (RS)

A engenharia contemporânea evolui no sentido do desenvolvimento de metodos e aplicacoes para utilizacao de energias renovaveis visando minimizar acoes danosas ao meio ambiente. O solo, por sua vez, desempenha importante papel no principio fisico de funcionamento do Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA), pois ora cede, ora absorve o calor para o ar, que escoa no interior dos dutos. Consequentemente, as propriedades termofisicas do solo influenciam no desempenho termico do TCSA. Entao, o objetivo deste trabalho e estimar o desempenho termico do TCSA para dois diferentes perfis geotecnicos de solos considerados. Para isso, a modelagem computacional foi essencial para o desenvolvimento deste trabalho. Atraves dos resultados obtidos, foi constatado que, o TCSA, quando instalado em solo com caracteristica argilosa, apresenta melhor desempenho termico se comparado a uma instalacao em solo arenoso. Tambem se constatou que nem sempre o potencial de resfriamento e aquecimento do TCSA aumenta com a profundidade de instalacao do duto. O perfil geotecnico do solo tem influencia fundamental no desempenho do TCSA, sendo necessario considerar suas caracteristicas para um projeto adequado deste dispositivo. Dessa forma, a principal contribuicao deste trabalho consistiu no desenvolvimento de metodologia para avaliar distintos perfis de solo para modelagem de TCSA. Palavras-chave : Trocador de Calor Solo-Ar, propriedades termofisicas, potencial termico.

On the Design of Two EAHE Assemblies with Four Ducts

This article applies the constructal design method to analyze how to improve the thermal performance of earth-air heat exchangers (EAHE) composed by four ducts. The paper evaluates two types of arrangements for which the centers of the ducts take the shape of rectangles and diamonds. Under volumetric constraints, the vertical Sv and horizontal Sh spacings between the ducts are left free to vary. The objective is to maximize the magnitude of the EAHE instantaneous thermal potential P which is an average of the differences between the temperatures at the ducts outlets and inlets at any instant of time. The temperature fields are computed through numerical simulations, adopting a verified and validated three-dimensional model. Among the results, this work shows how the design can raise by 11% the annual thermal efficiency of the EAHE.

Estudo experimental e computacional de um compressor de refrigeração operando sob condições controladas em uma câmara calorimétrica

The use of compressors with a variable frequency drive has been an alternative to reduce energy in refrigeration. In this work, we evaluated some performance parameters of a refrigeration compressor working with electric motor drive frequencies under 50 Hz and 60 Hz, using the refrigerant R-404a. Thus, measurements at a constant temperature of 32.2 °C were subjected held in an calorimeter chamber. The quantities measured were: temperature of dry and wet bulb calorimeter chamber, air velocity in the evaporator, the wet bulb temperature and relative humidity in the face area of the evaporator and insufflation, suction and discharge pressures of the compressor, voltage and electric current for the compressor motor. Capacity and power consumed by the electric motor of the compressor drive, which were used to determine the coefficient of performance and the isentropic compressor efficiency were measured. Furthermore, it was held mathematical modeling and computer simulation of the cooling capacity of the compressor, using both the performance data provided by the manufacturer, as those from the measurements. The results showed that the pattern obtained by the measurements has minor deviations in relation to the developed using data from the manufacturer to the conditions studied. Moreover, the best performers are achieved to drive with frequency of 60 Hz compared to 50 Hz.