Desenvolvimento de uma chaminé solar com dupla entrada para remoção de ar da zona superior e inferior de ambientes internos

Abstract

Ao meu orientador Prof. Dr. Cyro Albuquerque Neto, por todos estes anos de ensinamentos, críticas e incentivos, bem como pela incrível dedicação e profissionalismo para com este trabalho. Ao meu amigo e integrante do grupo de pesquisa, Me. Felipe Person Malta, pelo auxílio em diversas fases do trabalho. Aos técnicos do Centro de Laboratórios Mecânicos (CLM), Maurício, Valdir e Adriano, por todo o empenho e ajuda que forneceram durante os experimentos. Ao Centro Universitário FEI, pela bolsa de estudos, por toda infraestrutura, materiais e livros cedidos. O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-Brasil (CAPES)-Código de Financiamento 001. Aos meus familiares e amigos pela compreensão e apoio nas minhas decisões, bem como pelos diversos elogios e críticas construtivas realizadas. RESUMO O consumo energético atual é decorrente de diversos fatores, dentre eles, a utilização em massa de sistemas de refrigeração e ar condicionado, que sofrem aumento de demanda devido ao aumento de temperatura global ao longo dos anos. Diversas formas de energia alternativa estão sendo estudadas, assim como sistemas passivos e sustentáveis, neste contexto, surgem diversos dispositivos solares, que embora possuam geralmente baixa eficiência de conversão, possuem enorme potencial devido a abundância da energia solar. Uma chaminé solar vertical de dupla entrada é proposta neste trabalho, visando promover a ventilação simultânea da parte superior e inferior de ambientes e desta forma promover o conforto térmico. Para tal, um procedimento experimental foi elaborado e um aparato fora construído, sendo posteriormente instrumentado com termopares e um anemômetro calibrado a fim de se levantar os perfis de temperatura e de velocidade no escoamento. Diversas variações geométricas foram testadas, sendo que os experimentos ainda contemplaram imagens térmicas de algumas superfícies, bem como uma visualização do escoamento através de imagens coletadas com auxílio de uma máquina de fumaça. Os resultados puderam ser correlacionados com diversos fenômenos encontrados na literatura e evidenciaram a capacidade da chaminé solar proposta, indicando que não somente a chaminé é capaz de ventilar ambas as zonas do ambiente, mas seu desempenho foi aprimorado, possibilitando um aumento de vazão de até 23% em relação à uma chaminé solar convencional, ou seja, com apenas uma entrada e uma saída. Foi demonstrado também que, a chaminé solar proposta é capaz de atingir vazões comparáveis com chaminés convencionais de maiores dimensões, mesmo ocupando um volume menor. Palavras-chave: Chaminé solar. Convecção natural. Conforto térmico.