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the influence of the metal structure on the performance of thermal tanks. This analysis is performed
through results obtained by Computational Fluid Dynamics. Numerical model was experimentally
validated by analyzing the thermal stratification of the water in a transient vertical cylindrical thermal
tank, for a period of 45 h. This comparison demonstrated good agreement with literature results. The
analysis of the metal structure influence on the energy efficiency of the tank is carried out in a
comparative manner, alternating the support material on the side and base of the tank from metal to
bakelite. Analyzing the results is possible to observe that thermal stratification is affected when
alternating components of the tank, thus indicating that the conservation of thermal energy is
influenced by the tank structure.
Keywords:
4. Renewable energies in buildings; Thermal Tanks; Computational Fluid Dynamics;
Sustainability
1. INTRODUÇÃO
A importância de investimentos em fontes energéticas renováveis, como a energia solar, é
salientada defronte a instabilidade da matriz energética nacional e a necessidade de redução da
emissão de resíduos poluentes que influenciam em mudanças climáticas. Aliado a esse quadro, a
crescente demanda por estes recursos induz a necessidade de pesquisa e desenvolvimento de
tecnologias que tragam melhorias a processos ecologicamente sustentáveis, tornando-os assim
economicamente viáveis.
A energia solar é uma abundante e acessível fonte energética renovável em países com alta
incidência solar, como o Brasil (KANNAN; VAKEESAN, 2016). Entre suas inúmeras aplicações, a
utilização da energia solar térmica, seja para fins domésticos ou industriais, além de ser capaz de
suprir a demanda total ou parcial de água aquecida ou de vapor, traz vantagens econômicas por
ser uma fonte energética gratuita. Para tal, um sistema de aquecimento de fluidos por coletores
solares deve ser criteriosamente planejado, e perdas energéticas devem ser amenizadas em todos
os componentes de seu sistema.
Sistemas de aquecimento de fluidos por coletores solares podem operar de formar ativa ou passiva.
A operação de forma ativa é caracterizada pelo controle mecânico da vazão mássica do fluido pelo
sistema, já na forma passiva, a operação do sistema é dependente da variação da massa específica
do fluido, originado pela transferência de calor por convecção natural (JAMAR et al., 2016).
O reservatório térmico, em um sistema de aquecimento de fluido por coletores solares, tem a função
de armazenar a energia térmica obtida no ciclo até sua utilização. Em casos de operação passiva,
a vazão mássica é encerrada quando há baixa incidência solar (ARRUDA, 2004), a partir deste
momento, o armazenador térmico do sistema deverá evitar ao máximo perdas para o meio externo,
assim, garantindo um bom rendimento ao sistema.
Motivados pela importância do reservatório térmico ao rendimento energético de sistema de
coletores solares, vários estudos vêm sendo desenvolvidos a prol de investigar o comportamento
de variáveis que influenciam no seu rendimento. A estratificação térmica, por exemplo,
compreendida como uma distribuição do gradiente térmico praticamente em uma única direção, a
da gravidade (OLIVESKI, 2000), é um dos processos físicos que influenciam positivamente na
capacidade de armazenamento térmico do reservatório (ROSEN; TANG; DINCER, 2004) e no clico
mássico do sistema (ARRUDA, 2004).
Conforme é observado nos estudos experimentais realizado por Ghaddar (1994), a eficiência de um
reservatório capaz de manter a estratificação térmica pode amentar de 6% a 20% comparado a um
não estratificado. Então, afim de obter o máximo de aproveitamento energético possível em