Resfriamento de ambientes utilizando sistema regenerativo com leito de pedras

Orientador : Caio Glauco SanchezTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: Foi avaliado um sistema de refrigeração não-convecional de maneira a se verificar sua real possibilidade como um sistema alternativo aos sistemas de resfriamento convencionais de ambientes como o aparelho unitário de ar-condicionado. Sistemas de refrigeração não-convecionais são alternativas para refrigerar ambientes, principalmente durante o verão, de forma mais econômica. O sistema regenerativo de leito de pedras úmido é uma unidade de alta eficiência de troca térmica, onde o ar ambiente transfere calor escoando através do leito de pedras. Esse sistema é utilizado em escolas do sul da Austrália devido a seu desempenho tanto no verão (resfriando), quanto no inverno (aquecendo) com baixo custo operacional (apenas o consumo de ventilador) e com ar sempre renovado. Sua desvantagem é o aumento excessivo da umidade do ar, o que pode se tornar uma vantagem em regiões secas. O trabalho foi composto de duas partes. A primeira foi o desenvolvimento de um modelo teórico para simulação do sistema e verificação do seu desempenho e estimativa da influência dos parâmetros: fração de vazio do regenerador, ciclos de operação, temperatura da água de alimentação do resfriador evaporativo, calor específico do material utilizado como regenerador térmico. A segunda parte foi a determinação experimental do desempenho de um protótipo construído na Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP através da determinação experimental da efetividade do regenerador e do resfriador evaporativo (componentes dos sistema estudado). A simulação do modelo teórico foi importante para otimizar o projeto térmico do sistema e verificar o seu desempenho de acordo com os parâmetros analisados. Foi realizada análise da sensibilidade dos parâmetros citados e foi observada uma forte influência da fração de vazio do regenerador, ciclos de operação e do calor específico do material utilizado como regenerador térmico no sistema. A temperatura da água de alimentação do resfriador evaporativo possui uma influência desprezível no sistema. Os dados do modelo e as medidas experimentais foram comparados e foi observado uma melhor precisão para ciclos pequenos, principalmente para ciclos de 5 minutos, do que para ciclos maioresAbstract: A passive cooling system was evaluated in order to verify, its real possibility as an alternative system to the conventional cooling systems like single air conditioning unit. Passive cooling system can be an alternative for building cooling system, mainly during the summer, m a more econOIIDC way. The wet rock bed regenerative system presents a high heat exchanger effectiveness, due to the heat transfer between atmospheric air and water flowing in matrix of rock bed. That system is commonlY applyed in schools of the south Australia due to its good performance in the summer (cooling), as in the winter (heating) with low operational cost Gust the fan consumption) and with air always renewed. 1ts disadvantage is the excessive increase of the air humidity, otherwise this fact becomes an advantage for dry environrnents. The work was composed by two parts. The first one was the development of a theoretical model for the system simulation to verify its performance and the influence of the parameters: void fraction of regenarator, period of time, water temperature, specific heat of the regenerator material. The second part was the experimental determination of the performace of a prototype system built in the college of Mechanical Engineering at UNlCAMP through experimental determination of regenerator and evaporative cooler effectiveness (components ofthe studied system). The theoretical model simulation was important for thermal design optimization and verification of the system performance according to analyzed parameters. Sensibility analysis was made for the cited parameters and was observed a high influence of void fTaction of regenarator, period of time and specific heat of the regenerator material on the system. The feeding water temperature of evaporative cooler has a negligible influence on the system. The data of the mode! and the experimental measures were compared and was observed a better accuracy for small period main1y for period of 5 minutes as larger periodDoutoradoTermica e FluidosDoutor em Engenharia Mecânic