Análise de TCSA's através de um modelo matemático acoplado resolvido por transformada de Laplace e algoritmo de Gaver-Stehfest
DOI:
https://doi.org/10.5902/2179460X74745Palavras-chave:
Trocador de calor solo-ar, Transformada de Laplace, Solução semi-analíticaResumo
Os trocadores de calor solo-ar (TCSA's) são dispositivos que se mostram como uma grande alternativa para auxiliar no conforto térmico de edificações, principalmente pelo seu baixo custo energético. O modelo proposto considera a troca de calor entre o solo, o duto e o ar, gerando equações acopladas. Esse trabalho busca empregar e verificar aplicações de TCSA em dois cenários, primeiro em um experimento de literatura e depois em uma aplicação de TCSA em Pelotas. Nos dois cenários, se considera que as funções temperaturas do solo e do ar são dependentes do tempo. A solução é obtida aplicando a transformada de Laplace e para a inversão da transformada integral utilizou-se o método numérico conhecido como Algoritmo de Gaver-Stehfest. Os resultados obtidos mostram que o modelo proposto segue o comportamento dos dados experimentais. Além dos dados experimentais, o modelo proposto foi comparado com o modelo analítico de Nóbrega, onde os resultados tiveram uma pequena variação (de 0,20 ºC entre eles) por considerar o processo de transferência de calor no material do duto, modelando um caso mais próximo da situação real.
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Referências
Bejan, A., Kraus, A. (2003). Heat transfer handbook, 1º edn. John Wiley & Sons.
Brum, R. S., Rocha, L. A. O., Vaz, J., dos Santos, E. D., Isoldi, L. A. (2012). Development of simplified numerical model for evaluation of the influence of soil-air heat exchanger installation depth over its thermal potential. International Journal of Advanced Renewable Energy Research, 1, 505–514.
Brum, R. S., Vaz, J., Rocha, L. A. O., Santos, E. D., Isoldi, L. A. (2013). A new computational modeling to predict the behavior of earth-air heat exchangers. Energy and Buildings, 64, 395–402. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2013.05.032
Minaei, A., Safikhani, H. (2021). A new transient analytical model for heat transfer of earth-to-air heat exchangers. Journal of Building Engineering, 33, 1–11. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101560
Nóbrega, E. S. B. (2021). Abordagem analítica para análise térmica dos trocadores de calor solo-ar na cidade de Pelotas/RS. Master’s Thesis, Programa de Pós-Graduação em Modelagem Matemática da Universidade Federal de Pelotas, Pelotas.
Qi, D., Zhao, C., Li, S., Chen, R., Li, A. (2021). Numerical assessment of earth to air heat exchanger with variable humidity conditions in greenhouses. Energies, 14, 1368–1385. DOI: https://doi.org/10.3390/en14051368
Stehfest, H. (1970). Numerical inversion of laplace transforms algorithm. Communications of the ACM, 13, 47–49. DOI: https://doi.org/10.1145/361953.361969
Vaz, J., Sattler, M. A., dos Santos, E. D., Isoldi, L. A. (2011). Experimental and numerical analysis of an earth–air heat exchanger. Energy and Buildings, 43(9), 2476–2482. DOI: https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2011.06.003
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