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Figura 5: Simulação da demanda por energia térmica feita no software
EnergyPlus
4.1.1. Dimensionamento do EWHE e demais equipamentos
Para o dimensionamento do RE, partiu-se da temperatura média anual local que é de 18 °C (INMET,
2015) e utilizou-se as Equações 5 e 6 para calcular o volume e profundidade, respectivamente. A
Equação 6 foi desenvolvida por (LIER e DURIGON, 2012) para calcular a variação da temperatura
do solo de acordo com o tempo e a profundidade.
(
,
)
=
̅
+
0
[
−
(
2
)
1
2
]
[
−
(
2
)
1
2
−
7
12
]
(6)
onde,
é a profundidade do RE, é o tempo ao longo do ano,
̅
é a temperatura média em
determinado perfil do solo,
0
é a amplitude da oscilação, é a velocidade angular da Terra, é
o calor específico volumétrico e é a condutividade térmica.
A Figura 6 mostra a curva de variação da temperatura no solo com a profundidade para uma
temperatura média anual de 18 °C, obtida por meio da Equação 6. Assim temos que, para um solo
não perturbado e na profundidade de 6 m, a temperatura ao longo do ano varia entre 17 °C e 19 °C.
Experimentos realizados em diversos países mostram que, independente da temperatura média
anual, a oscilação da temperatura no solo com a profundidade é semelhante e corroboram a
presente estimativa (WU, WANG e ZHU, 2007 e CHEL, JANSSENSA e DE PAEPEB, 2015).
O volume do RE obtido com a Equação 5 foi 11,5 m
3
. A manutenção da temperatura é feita pela
troca de calor entre os dois trocadores de calor, EWHE e CHE, operando por um período contínuo
de 8 h. Isto significa que, durante o intervalo de 8 horas que a bomba movimenta a água, o CHE
entrega calor para o EWHE e depois para o solo, e durante as outras 16 horas ocorre troca de calor
somente entre o EWHE e o solo. Para a movimentação dos fluidos entre os trocadores de calor
foram considerados equipamentos disponíveis no mercado, uma bomba de água e uma unidade
interna de um condicionador de ar Split, que opera como CHE. A vazão da bomba foi obtida por
meio do rearranjo das Equação 2 e 3. A otimização do CHE não foi contemplada neste trabalho.