Permutadores de calor ar-solo : análise da pré-viabilidade

Abstract

A busca do Homem por um maior conforto tem levado a um maior consumo de energia e à rápida redução dos recursos naturais. Assistimos, desde há algum tempo, ao regresso às fontes energéticas renováveis, na tentativa de se conseguirem consumos sustentáveis. Neste enquadramento redescobrimos a energia geotérmica de baixa profundidade. Esta energia resulta da grande inércia térmica do solo, em relação à energia solar que absorve. Ao estar exposto ao Sol, o solo aquece, mas como tem uma grande massa aquece muito lentamente. Pela mesma razão, o arrefecimento também é lento. Isto faz com que a sua temperatura a poucos metros de profundidade tenha uma variação muito menor do que a do ar ambiente. Consequentemente, a temperatura do solo é superior à do ar durante o Inverno e inferior durante o Verão. Este fenómeno já era empiricamente conhecido na antiga Pérsia e continua a ser utilizado pelos povos que habitam casas escavadas no solo, de modo a tirar partido deste efeito. Recentemente, têm sido instalados, em diferentes tipos de edifícios, sistemas de tubos enterrados onde o ar ao passar aquece ou arrefece, dependendo da sua temperatura em relação ao solo, sendo depois introduzido dentro de casa. A estes sistemas chamamos permutadores de calor ar-solo. A variação da temperatura, em alguns locais, pode ser da ordem de 10ºC, durante os picos de calor ou de frio, sendo por vezes suficiente para eliminar a necessidade de aquisição de um aparelho de ar-condicionado. Apesar de ser uma tecnologia já com provas dadas, continua a não ser muito utilizada. Neste trabalho desenvolveu-se uma ferramenta de cálculo, com base em Excel, que permite facilitar o dimensionamento de um permutador de calor ar-solo e respectiva análise de pré-viabilidade.

ABSTRACT: The search of Man for a bigger comfort, has led to a bigger consumption of energy and a fast reduction of the natural resources. We are now returning to renewable energy sources, in the attempt to obtain sustainable consumptions. In this context we rediscover the low depth geothermal energy. This energy results from the great thermal inertia of the ground, in relation to the solar energy absorbed. When exposed to the Sun, the ground temperature rises; but very slowly, given its big mass. For the same reason, the cooling is also slow. As a consequence, a few meters under the surface, the temperature does not vary as much as the surrounding air, which means that the temperature of the ground is superior to the one of the air during the Winter and inferior during the Summer. This phenomenon was already known in old Persia and is still used by communities who inhabit houses excavated in the ground, in order to benefit from this effect. Recently, systems of underground pipes have been installed in different types of buildings. When passing the air heats or cools, depending on its temperature in relation to the ground, and is later introduced inside the house. To these systems we call earth-air heat exchangers. The variation of air temperature, in some places, can reach 10ºC, during the cold or heat peaks, being often enough to avoid the purchase of an air-conditioning device. Although being a technology that proved to work, it is not very used. In this paper a calculation tool was developed, using Excel, which facilitates the dimensioning of earth-air heat exchangers and its pre-feasibility analysis.