Publicação
Princípio Construtal como Metodologia de Design de um Painel Radiante
| Resumo: | Os sistemas radiantes oferecem uma alternativa, ou complemento, aos sistemas de ventilação integrantes na climatização de espaços para a obtenção de conforto térmico. O uso destes sistemas garante poupanças energéticas, permite trocas diretas de calor por radiação térmica entre superfícies, num mercado que consome cerca de 40% da energia mundial proveniente de fontes não renováveis.O principal objetivo deste trabalho consiste na aplicação do Princípio Construtal como ferramenta de design e otimização em sistemas radiantes. O Princípio Construtal estuda e explica as configurações presentes na natureza e tenta transpor esses conhecimentos para aplicações de engenharia.O estudo teórico permitiu comparar qualitativamente e quantitativamente estruturas dendríticas de árvore entre linhas paralelas, de diâmetro variável e de diâmetro constante, com um painel radiante comercializado pela Zehnder e um painel radiante otimizado pelo Princípio Construtal.A rede de diâmetros variáveis apresentou uma redução de 90% no peso em relação ao painel da Zehnder no entanto ficou aquém nos parâmetros termofluídicos. Em relação ao painel otimizado pelo Princípio Construtal foi possível aumentar 33% a potência térmica trocada com o escoamento com um aumento de 39.5% na queda de pressão.Com a rede de diâmetros constantes foi possível obter uma redução na queda de pressão de 42% em relação à rede de diâmetros variáveis, 19.2% ao painel otimizado pelo Princípio Construtal e de 36% ao painel comercializado pela Zehnder. Nos restantes parâmetros apresentou o mesmo comportamento que a rede de diâmetros variáveis.O estudo experimental de uma rede de diâmetros constantes permitiu não só avaliar o seu desempenho térmico mas também as dificuldades técnicas na sua construção. Os ensaios experimentais realizados permitiram avaliar o efeito do caudal no tempo de resposta do painel onde se concluiu que este diminui para caudais mais elevados.Esta abordagem ao dimensionamento de sistemas radiantes necessita de maior exploração de forma a minimizar as dificuldades técnicas à sua aplicação prática e contribuir para o desenvolvimento tecnológico dos sistemas de painéis radiantes. |
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| Autores principais: | Franco, Pedro Antonio Gonçalves |
| Assunto: | Transferência de Calor Queda de Pressão Conforto Térmico Painel Radiante Princípio Construtal Heat Transfer Pressure Drop Thermal Comfort Radiant Panel Constructal Law |
| Ano: | 2017 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso a metadados |
| Instituição associada: | Universidade de Coimbra |
| Idioma: | português |
| Origem: | Estudo Geral - Universidade de Coimbra |
| Resumo: | Os sistemas radiantes oferecem uma alternativa, ou complemento, aos sistemas de ventilação integrantes na climatização de espaços para a obtenção de conforto térmico. O uso destes sistemas garante poupanças energéticas, permite trocas diretas de calor por radiação térmica entre superfícies, num mercado que consome cerca de 40% da energia mundial proveniente de fontes não renováveis.O principal objetivo deste trabalho consiste na aplicação do Princípio Construtal como ferramenta de design e otimização em sistemas radiantes. O Princípio Construtal estuda e explica as configurações presentes na natureza e tenta transpor esses conhecimentos para aplicações de engenharia.O estudo teórico permitiu comparar qualitativamente e quantitativamente estruturas dendríticas de árvore entre linhas paralelas, de diâmetro variável e de diâmetro constante, com um painel radiante comercializado pela Zehnder e um painel radiante otimizado pelo Princípio Construtal.A rede de diâmetros variáveis apresentou uma redução de 90% no peso em relação ao painel da Zehnder no entanto ficou aquém nos parâmetros termofluídicos. Em relação ao painel otimizado pelo Princípio Construtal foi possível aumentar 33% a potência térmica trocada com o escoamento com um aumento de 39.5% na queda de pressão.Com a rede de diâmetros constantes foi possível obter uma redução na queda de pressão de 42% em relação à rede de diâmetros variáveis, 19.2% ao painel otimizado pelo Princípio Construtal e de 36% ao painel comercializado pela Zehnder. Nos restantes parâmetros apresentou o mesmo comportamento que a rede de diâmetros variáveis.O estudo experimental de uma rede de diâmetros constantes permitiu não só avaliar o seu desempenho térmico mas também as dificuldades técnicas na sua construção. Os ensaios experimentais realizados permitiram avaliar o efeito do caudal no tempo de resposta do painel onde se concluiu que este diminui para caudais mais elevados.Esta abordagem ao dimensionamento de sistemas radiantes necessita de maior exploração de forma a minimizar as dificuldades técnicas à sua aplicação prática e contribuir para o desenvolvimento tecnológico dos sistemas de painéis radiantes. |
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