Modelação matemática de sistemas solares térmicos a ar
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Data
2014
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Resumo
O presente trabalho insere-se na área das fontes renováveis de energia pretende salientar a importância utilização da energia solar, bem como o surgimento de novas tecnologias para o seu aproveitamento, como alternativa às fontes de energia de origem fóssil. A utilização desta fonte de energia pode ser feita de forma direta, através de sistemas solares térmicos, ou de forma indireta, com sistemas fotovoltaicos. Neste trabalho, a energia solar vai ser utilizada para a produção de energia térmica para utilização em aquecimento do ambiente, através das tecnologias de circulação de ar. A realização deste estudo justifica-se dada a grande exposição solar e devido ao facto de este tipo de tecnologia ainda não ser muito utilizado em Portugal. Assim, pretende-se também potenciar os seus benefícios, permitindo o conhecimento destes tipo de tecnologia, bem como o seu modo de funcionamento e economias geradas aquando da sua utilização. Desenvolveu-se um procedimento de dimensionamento, sendo este posteriormente informatizado, capaz de prever a viabilidade económico-ambiental deste tipo de tecnologia quando usada para aquecimento ambiente, de uma forma expedita e rápida. O modelo matemático foi implementado num código computacional, recorrendo à linguagem Visual C#, o qual tem por base as equações matemáticas apresentadas neste mesmo trabalho. A construção do código computacional foi estruturada de forma a reduzir a intervenção do utilizador, tendo apenas a seu encargo a seleção e introdução de parâmetros específicos para cada situação de utilização. Serão disponibilizadas, para cada situação de cálculo, as diferentes tecnologias existentes no mercado, como os coletores a ar (com cobertura) e coletores solares transpiradores (sem cobertura). Os resultados obtidos permitirão averiguar qual a solução tecnológica a usar e respetiva viabilidade. De forma a validar os valores obtidos, recorreu-se ao software Retscreen. Verificou-se, para os coletores transpiradores, um desvio percentual sempre inferior a 2%. Na situação em que se usa um coletor a ar convencional, o erro percentual aumenta significativamente, rondando os 11%, isto deve-se ao uso de um modelo matemático diferente, o f-chart.
This work falls under the area of renewable energy sources would emphasize the importance of using solar energy as well as the emergence of new technologies for their use as an alternative to energy sources from fossil fuels. The use of this energy source can be made directly through solar thermal systems, or indirectly, with photovoltaic systems. In this work, the solar energy will be used for producing thermal energy for use in heating the room through the air circulation technology. This study is justified given the great sun exposure and because of this type of technology is not yet widely used in Portugal. Thus, also intends to enhance its benefits, allowing the knowledge of these type of technology as well as its mode of operation and savings generated during use. Developed a procedure for sizing, this later being computerized and able to predict the economic and environmental viability of this technology when used for space heating, in an expeditious and quickly way. The mathematical model was implemented in a computational code, using the Visual C # language, which is based on the mathematical equations presented in this same work. The construction of the computational code was structured to reduce user intervention, with only his charge the selection and introduction of specific parameters for each usage situation. Will be available for each situation calculus, the different technologies in the market, as collectors air (with cover) and solar transpirated collectors (no cover). The results will determine which technology to use solution and respective viability. In order to validate the obtained values, we used the RETScreen software. There was, for transpirated collectors a percentage deviation always lower than 2%. In the situation where using a conventional air collector, the percentage error increases significantly at around 11%, this is due to using a different mathematical model, the fchart.
This work falls under the area of renewable energy sources would emphasize the importance of using solar energy as well as the emergence of new technologies for their use as an alternative to energy sources from fossil fuels. The use of this energy source can be made directly through solar thermal systems, or indirectly, with photovoltaic systems. In this work, the solar energy will be used for producing thermal energy for use in heating the room through the air circulation technology. This study is justified given the great sun exposure and because of this type of technology is not yet widely used in Portugal. Thus, also intends to enhance its benefits, allowing the knowledge of these type of technology as well as its mode of operation and savings generated during use. Developed a procedure for sizing, this later being computerized and able to predict the economic and environmental viability of this technology when used for space heating, in an expeditious and quickly way. The mathematical model was implemented in a computational code, using the Visual C # language, which is based on the mathematical equations presented in this same work. The construction of the computational code was structured to reduce user intervention, with only his charge the selection and introduction of specific parameters for each usage situation. Will be available for each situation calculus, the different technologies in the market, as collectors air (with cover) and solar transpirated collectors (no cover). The results will determine which technology to use solution and respective viability. In order to validate the obtained values, we used the RETScreen software. There was, for transpirated collectors a percentage deviation always lower than 2%. In the situation where using a conventional air collector, the percentage error increases significantly at around 11%, this is due to using a different mathematical model, the fchart.
Descrição
Dissertação de Mestrado em Engenharia Mecânica
Palavras-chave
Energia solar , Modelação matemática , Sistemas solares térmicos