Modelagem computacional aplicada ao estudo de um trocador de calor solo-ar com diferentes configurações geométricas

Resumo

Com o intuito de diminuir o consumo de energia elétrica utilizam-se fontes de energias renováveis, desta forma, é possível aproveitar a radiação solar que atinge a superfície do solo como energia térmica através do uso de trocadores de calor solo-ar (TCSA) em ambientes construídos. Os TCSA são dispositivos onde o ar ambiente externo é resfriado ou aquecido ao circular dentro de dutos horizontalmente enterrados nas camadas superficiais do solo. Esta troca acontece pela inércia térmica do solo, de modo que no verão o ar que circula pelo TCSA sai com temperatura mais baixa que o ar externo; enquanto no inverno o ar externo ganha calor ao circular pelo TCSA, saindo com temperatura mais elevada. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo simular numericamente o comportamento térmico e fluidodinâmico de um TCSA, mantendo constante sua área de troca térmica, permitindo a avaliação da influência da configuração geométrica da instalação no potencial térmico do TCSA. Através de um modelo computacional tridimensional, verificado e validado, desenvolvido no software FLUENT (baseado no Método dos Volumes Finitos), obteve-se os resultados numéricos que indicaram uma pequena diminuição no potencial térmico do TCSA em relação à considerável redução da porção de solo necessária para sua instalação, evidenciando a importância e a aplicabilidade da modelagem computacional neste tipo de problema de engenharia.