Avaliação numérica do desempenho térmico de diferentes configurações de trocadores de calor solo-ar

Resumo Visando à diminuição do consumo de energia em edificações, devido ao uso de equipamentos de aquecimento, ventilação e ar condicionado, observa-se o aproveitamento do solo como fonte de energia. Por sua alta capacidade térmica, o solo atua como um reservatório térmico, aquecendo ou resfriando o ar do ambiente interno das edificações, conforme as condições climáticas aplicadas. Sendo assim, aplicou-se o método dos volumes finitos neste trabalho para análise do desempenho térmico desse tipo de trocador de calor solo-ar (TCSA). Inicialmente, os efeitos das propriedades térmicas do solo, da velocidade de escoamento do ar e do diâmetro do duto no desempenho térmico do TCSA foram investigados em regime permanente, por ser uma condição limite. Além disso, analisaram-se duas configurações para a distribuição do duto no solo (dois e quatro passos). A partir dos resultados, notou-se que o melhor desempenho para o TCSA foi obtido utilizando o solo saturado e operando com uma velocidade de ar de 2,5 m/s em um duto com diâmetro de 0,10 m. Em seguida, observou-se que uma distância entre as linhas de centro dos dutos de 0,5 m foi a mais apropriada. Adicionalmente, executaram-se simulações em regime transiente, empregando-se condições climáticas por meio de funções senoidais. Abstract The use of soil as an energy source is aimed at reducingenergy consumption in buildings resulting from the use of heating, ventilation, and air conditioning equipment. Due to its high thermal capacity, soil acts as a thermal reservoir, heating or cooling the air inside buildings, depending on the localclimate conditions. In thisstudy, the finite volume method was used to analyse the thermal performance of this type of earth-airheat exchanger (EAHE). Initially, the effects of soil thermal properties, air velocity, and duct diameter on the thermal performance of the EAHE were investigated under steadystate, as it is a limit condition. In addition, two configurations for the duct distribution in the soil (two and four steps) were analysed. The resultsshowed that the best performance for the EAHE was obtained using saturated soil and operating with an air velocity of 2.5 m/s in a duct with a 0.10 m diameter, and that a 0.5 m distance between the duct’s center lines was the most appropriate. In addition, simulations were performed intransient state, applyingclimate conditions through sinusoidal functions.