Simulação Numérica e Método Design Construtal Aplicados à Avaliação Geométrica de um Trocador de Calor Solo-Ar com Formato T

Resumo

O Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA) é um dispositivo constituído por um ou mais dutos enterrados no solo, por onde o ar é forçado a escoar. No processo de troca de calor entre ar e solo, o ar sai do TCSA com uma temperatura mais amena em relação à sua temperatura de entrada, melhorando a condição térmica de edificações. A partir de um TCSA com duto reto (uma entrada e uma saída) adotado como referência, diferentes configurações geométricas de um TCSA com formato T (uma entrada e duas saídas) foram propostas através do método Design Construtal. O grau de liberdade considerado relaciona o comprimento do ramo bifurcado com o comprimento do ramo principal ( ). Simulações numéricas realizadas no software FLUENT, baseado no Método dos Volumes Finitos (MVF), permitiram avaliar o potencial térmico do TCSA, enquanto a perda de carga e o volume de solo foram determinados analiticamente. Os resultados indicaram que a instalação definida por  maximiza o potencial térmico; a instalação definida por  minimiza o volume de solo ocupado e a perda de carga do escoamento; e ao considerar os três parâmetros simultaneamente, a instalação definida por apresenta melhor desempenho.