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respectivamente, reter uma grande quantidade de calor e facilmente trocar este calor com o solo.
Além disso, por funcionar em circuito fechado, se elimina o risco de umidade e fungos. Ainda, o
custo para instalar os reservatórios enterrados (RE) é reduzido significativamente, por não precisar
das escavações para os tubos. O presente estudo foi realizado nas dependências da Unisinos
obtidos experimentalmente
in loco
, bem como dados da a região metropolitana de Porto Alegre.
2. OBJETIVO
O presente artigo busca elencar uma nova forma de se climatizar edificações residenciais e
comerciais. Foram estimadas analiticamente a dimensão de um sistema de climatização natural,
que faz uso de geotermia e energia solar fotovoltaica por meio do sistema EWHE, e a economia
média anual de energia elétrica.
3. MÉTODO DE PESQUISA
Para se estabelecer um banco de dados das trocas de calor envolvidas no sistema EWHE foi
construído um modelo experimental. Com base nestes dados elaborou-se um modelamento
matemático quantificando as trocas térmicas envolvidas no processo, bem como da energia
necessária para movimentar os fluidos, ar e água. Com auxílio do software
EnergyPlus
se obteve
as cargas térmicas necessárias para climatizar uma habitação popular e dimensionar o sistema
EWHE para aplicação em escala real.
3.1. Unidade experimental
Um protótipo, Figura 1, composto basicamente por um ambiente controlado (AC), um reservatório
enterrado (RE), um sistema fotovoltaico (PV) e instrumentos de medição foi usado para formar a
base de dados locais. Na parte a ser condicionada, o AC, foram instalados um trocador de calor
compacto (CHE) tipo tubo aletado com um ventilador de 10 W integrado, uma resistência elétrica e
sensores de temperatura para verificar a diferença entre as temperaturas de entrada e saída da
água no CHE, das paredes interna e externa e da temperatura do ar no interior do AC. A parte
responsável pelo condicionamento térmico do AC, o EWHE, se localiza no solo e é constituído por
um RE em concreto, com capacidade volumétrica de 0,38 m
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, preenchido com água e enterrado
com a base a 2 m de profundidade. No seu interior foram instalados sensores de temperatura da
água e da temperatura da parede. Uma bomba de água de 12 W foi responsável por circular a água.
O solo no local da instalação do RE é monitorado por 3 sensores de temperatura na profundidade
de 1 m, o primeiro posicionado na superfície do RE e os outros dois distantes 0,7 m e 4 m do RE.
A água é conduzida do RE até o CHE e retorna ao RE por meio de dutos instalados dentro de canos
PVC50 com isolamento térmico de poliuretano expansível (PU).
Módulos fotovoltaicos foram utilizados para alimentar um banco de baterias que supriu de energia
elétrica a bomba de água e o ventilador. Estes equipamentos operaram ininterruptamente durante
todo experimento, fazendo a movimentação dos fluidos, evitando assim o uso da energia elétrica
da concessionária. Já, para alimentar os instrumentos de controle e medição e a resistência elétrica,
foi feito uso da energia da concessionária.
Os sensores, o fluxo de água e a potência da resistência elétrica foram monitorados por 153 dias,
de setembro de 2015 a fevereiro de 2016. Foram utilizados sensores RTD-PT100 devido a boa
precisão, de ± 0,1 °C, que é importante devido à baixa diferença entre as temperaturas analisadas.
Os sensores foram calibrados por imersão em banho térmico e equiparados a um termômetro
aferido, o que gerou para cada sensor uma equação de ajuste para a temperatura medida. A vazão