Análise de métodos de transferência de calor através do solo em simulações computacionais de edificações
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Sanches, Guilherme Vilela
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Resumo
Resumo: A análise do desempenho termoenergético de edificações por meio de simulação computacional envolve diferentes variáveis que representam as características do edifício e de seu entorno, bem como as condições climáticas às quais ele está submetido Uma das variáveis de grande influência no desempenho termoenergético de edificações é a temperatura da interface entre o piso e o solo O programa EnergyPlus disponibiliza diferentes métodos para calcular a temperatura do solo abaixo da edificação, que atua como condição de contorno para a resolução dos balanços térmicos das superfícies As particularidades de cada um deles podem influenciar significativamente os resultados da simulação Uma mesma edificação pode alcançar diferentes níveis de eficiência energética ou diferentes indicadores de conforto quando simulada com cada um dos métodos Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo analisar a temperatura da superfície externa do piso obtida pelos métodos disponíveis no programa EnergyPlus e compará-la às temperaturas medidas em um protótipo habitacional de interesse social Para isso, a temperatura de interface entre o piso dos ambientes de permanência prolonganda e o solo foi monitorada durante o período de um ano, assim como as temperaturas do ar interno e externo Com base nas temperaturas monitoradas, um modelo computacional do protótipo habitacional foi calibrado, e a raiz do erro quadrático médio (RMSD) obtida para um dos ambientes foi igual a ,75°C O modelo computacional calibrado foi validado para cada mês de análise, com a maior RMSD obtida igual a 1,9°C, para o mês de maio Posteriormente, o modelo foi simulado com a utilização de diferentes métodos de transferência de calor através do solo: programa Slab; objeto GroundDomain:Slab, com os modelos de temperatura de solo não perturbado KusudaAchenbach, FinitteDifference e Xing; e o objeto Foundation:Kiva Os resultados das temperaturas da interface entre piso e solo e das temperaturas operativas dos ambientes simulados foram comparados com as temperaturas monitoradas O objeto GroundDomain:Slab com o modelo de temperatura de solo não perturbado FinitteDifference apresentou o comportamento mais próximo ao medido na edificação, com RMSD anual igual a ,59°C na análise da temperatura de interface entre piso e solo, e de ,88ºC na análise da temperatura operativa Desta forma, considera-se oportuno o emprego do objeto GroundDomain:Slab utilizando-se do modelo FinitteDifference em análises de desempenho termoenergético de edificações por simulação computacional Salienta-se ainda a importância da consideração das propriedades termofísicas do solo, devido à sua grande influência nos resultados da simulação
Descrição
Palavras-chave
Tranferência de calor, Engenharia civil, Calibragem (solo), Simulação termoenergética X Computação, Edificações, Heat transfer - Civil engineering, Calibration (ground), Thermoenergetic X Computation simulation, Solo - Propriedades termofísicas, Edificaçõ