A new computational modeling to predict the behavior of Earth-Air Heat Exchangers

Brum, Ruth da Silva; Vaz, Joaquim; Rocha, Luíz Alberto Oliveira; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André

doi:10.1016/j.enbuild.2013.05.032

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“…Essa literatura fornece base para o entendimento do comportamento térmico do solo. No entanto, o princípio de funcionamento do TCSA, bem como suas aplicações, pode ser visualizado em Mihalakakou et al (1994), Santamouris et al (1995), Isoldi et al (2013), Vaz (2011), Rrum et al (2012, Brum et al (2013), Vaz et al (2014), Rodrigues et al (2015b), Do et al (2015), Ferraz (2015), Kaushala et al (2015), Gan (2015), , Rodrigues et al (2014), Nunes et al (2015), Ferraz et al (2015, Marzarotto et al (2015), Brum et al (2014) e Rodrigues et al (2015c).…”

Section: Introductionunclassified

Estudo Do Potencial Térmico De Trocador De Calor Solo-Ar Em Dois Tipos De Solos No Município De Rio Grande (Rs)

Rodrigues¹,

Coswig²,

Camargo³

et al. 2017

R. bras. Ener. Renov.

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Section: Introductionunclassified

Estudo Do Potencial Térmico De Trocador De Calor Solo-Ar Em Dois Tipos De Solos No Município De Rio Grande (Rs)

Rodrigues¹,

Coswig²,

Camargo³

et al. 2017

R. bras. Ener. Renov.

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“…Além desses trabalhos, a literatura apresenta de forma ampla uma diversidade de assuntos tratando da modelagem computacional de TCSA, como pode ser observado em [1,2,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22]. Nesses trabalhos a modelagem computacional permitiu simular o comportamento térmico do solo, bem como o comportamento térmico e dinâmico do ar ao escoar pelo interior dos dutos.…”

Section: Introductionunclassified

“…Entretanto, diferentemente do que foi feito em [1,2,13,14,15,16,17,18,20,23,24,25,26], o presente estudo apresenta uma nova contribuição na modelagem computacional de TCSA, na parte metodológica, com a inserção de séries temporais de temperatura, a partir de dados monitorados experimentalmente, como condições de contorno impostas ao modelo computacional. Para isso, foi realizada a verificação e validação do modelo computacional desenvolvido, considerando a implementação do recurso proposto pela ferramenta Boundary Profiles do software FLUENT.…”

Section: Introductionunclassified

Usando séries temporais obtidas experimentalmente como condições de contorno para a simulação numérica de trocadores de calor solo-ar

Rodrigues

Gonçalves

Brum³

et al. 2017

Sci. Plena

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O Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA) é um sistema que propicia redução no consumo de energia elétrica em equipamentos de condicionamento de ar tradicionais através de uma melhoria da condição térmica no interior de edificações. Dessa forma, o presente trabalho tem a finalidade de utilizar a ferramenta Boundary Profiles, disponível no software FLUENT, para promover a inserção de dados experimentais como condições de contorno para a modelagem computacional de TCSA, diferentemente do que vinha sendo feito em trabalhos anteriores encontrados na literatura. Essa proposta é uma contribuição científica importante na parte metodológica da modelagem computacional de TCSA, pois permite que dados experimentais de temperatura, ao longo do tempo, sejam introduzidos diretamente no modelo computacional, ou seja, sem a necessidade de qualquer técnica de ajuste estatístico. Com isso, os resultados mostram que os dados obtidos foram gerados de forma mais satisfatória pelo modelo computacional, observando-se reduções nos erros numéricos de até 19%, evidenciando maiores aproximações com resultados experimentais presentes na literatura. Essa qualidade na aproximação dos resultados foi atestada através do estudo de erros numéricos, que também é uma contribuição deste trabalho.

show abstract

“…Several experimental and/or numerical studies on the EAHX cooling performances in hot climate, such as one of Marrakech (Morocco), have been performed through the world [9][10][11][14][15][16][17][18][19][20][21]. All of these studies concluded on the very interesting performances of the EAHX for air cooling, although these performances depend on many parameters, in particular the soil properties and the local climate.…”

Section: Experimental Projects and Guidelinesmentioning

confidence: 99%

“…Based on the experimental work of Vaz et al [9], Brum et al [11] developed a so-called "reduced model" to predict the thermal performance of the EAHX. This model was used to study the potential of heating/cooling of soil in the city of Viamão.…”

Section: Experimental Projects and Guidelinesmentioning

confidence: 99%

Experimental and numerical study of an earth-to-air heat exchanger for air cooling in a residential building in hot semi-arid climate

Khabbaz

Benhamou

Limam

et al. 2016

Energy and Buildings

108

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Experimental and numerical study of an earth-to-air heat exchanger for air cooling in a residential building in hot semi-arid climate, Energy and Buildings http://dx.doi.org/10. 1016/j.enbuild.2016.04.071 This is a PDF file of an unedited manuscript that has been accepted for publication. As a service to our customers we are providing this early version of the manuscript. The manuscript will undergo copyediting, typesetting, and review of the resulting proof before it is published in its final form. Please note that during the production process errors may be discovered which could affect the content, and all legal disclaimers that apply to the journal pertain. 3 ABSTRACT This work deals with an experimental and numerical study of an Earth-to-Air Heat Exchanger (EAHX) for air cooling, connected to a residential building located in Marrakech (Morocco) which climate is a hot semi-arid one. The EAHX consists of three parallel PVC pipes of 72 m length each and 15 cm inside diameter, buried at 2.2-3.2 m depth. Each pipe is equipped with a fan, which blows treated air into the building. The experimental study consists of summer monitoring of the EAHX via measurements of air temperature and humidity throughout the exchanger, as well as at its inlet and outlet to the building for two fixed values of the airflow rate. The experimental results show that the EAHX is a good semipassive system for air refreshment, as the recorded blown air temperature into the building is quasi-constant at 25 °C with air humidity around 40%, even though the outside temperature reaches more than 40 °C. Furthermore, the reduction of daily and annual air temperature amplitudes is characterized by an exponential drop as a function of pipe length. The characteristic length is found to be around 20m and 70m respectively for the daily and annual air temperature amplitudes reduction. Moreover, it is shown that the design guidelines from literature cannot straightforwardly be applied to an EAHX which is subject to meteorological disturbance from the upper surface and/or which is not operated all year round, for which numerical simulation with a validated models remains necessary. 1 EXPERIMENTAL AND NUMERICAL STUDY OF AN EARTH-TO-AIR HEAT EXCHANGER FOR AIR COOLING INOn the other hand, dynamic simulations of the EAHX using TRNSYS software (TYPE 460) were performed with one pipe or three pipes continuously running. Good agreement was found between the simulation and experimental results. Simulation results show that the EAHX can perform a maximum drop of air temperature as high as 19.5 °C and 18.3 °C respectively for an EAHX with one and three pipes. The achieving specific cooling capacity is 58 W/m 2 (one pipe) and 55 W/m 2 (three pipes) obtained for air temperatures of 25 °C and 26 °C respectively, at the EAHX outlet and 44.6 °C at its inlet.

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A new computational modeling to predict the behavior of Earth-Air Heat Exchangers

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Estudo Do Potencial Térmico De Trocador De Calor Solo-Ar Em Dois Tipos De Solos No Município De Rio Grande (Rs)

Estudo Do Potencial Térmico De Trocador De Calor Solo-Ar Em Dois Tipos De Solos No Município De Rio Grande (Rs)

Usando séries temporais obtidas experimentalmente como condições de contorno para a simulação numérica de trocadores de calor solo-ar

Experimental and numerical study of an earth-to-air heat exchanger for air cooling in a residential building in hot semi-arid climate

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