Um projeto constructal de trocadores de calor solo-ar compostos por quatro dutos

Abstract

Trocadores de Calor Solo-Ar (TCSA) são uma forma ecológica de reduzir o uso de energia não renovável para condicionamento de ar. Eles aproveitam a inércia térmica do solo, onde as temperaturas ficam defasadas em relação às da superfície, principalmente no verão e inverno. Para isso, utilizam-se dutos enterrados onde o ar ambiente é ventilado para trocar calor com o solo e depois entrar em um prédio com uma temperatura mais amena. Vários trabalhos da literatura focam no desempenho térmico de TCSA com apenas um duto. Sabe-se, por exemplo, que ele pode ser melhorado, até certo ponto, aumentando o tamanho dos dutos e/ou reduzindo seu diâmetro. Porém, para usar esses resultados, é preciso separar os dutos para evitar suas influências térmicas mútuas. Com uma abordagem diferente, este capítulo objetiva explorar novos layouts para construir TCSA com quatro dutos. Empregando o método Design Constructal, são estudados os espaçamentos entre os dutos, a fim de melhorar a transferência de calor entre o solo e o ar, aumentando o potencial térmico dos TCSA. Isso é feito variando a razão entre os espaços verticais e horizontais entre os dutos, respeitando restrições globais, e usando diversas simulações dos correspondentes campos de temperatura com um modelo computacional tridimensional validado.