DESIGN AND ANALYSIS OF THE EFFICIENCY OF A MIXED SOLAR WATER HEATING AND THERMAL CONDITIONING OF BUILDINGS FOR A SANTA MARIA-RS

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorThe use of solar energy in buildings, to improve the comfort environmental conditions implies in the reduction of energy consumption. Since this is a clean, renewable and abundant energy, the use of design strategies that use the sun's energy makes the buildings more sustainable. This study aimed to develop a combined system that captures solar energy on the roof of buildings, then using this energy in two different purposes. A fraction of this power is used for heating water, and the other portion is destined for building thermal conditioning in cold periods, through a heating system that inflating the heated air. First of all, it was defined a preproject of the combined system, considering the constraints of the project and analyzed the appropriated materials and their thermal characteristics that would be used in various parts of the system. Based on this pre-design and review of the literature was possible to develop a mathematical model to evaluate the applicability of the system in the climate it was proposed, which was performed considering the July's climatic data. The results obtained shows that the heating subsystem could elevate the temperature within the residence up to 7 ° C at most, and for about 30% of hours to let the building's temperature achieved thermal comfort. In the water heating Subsystem, in the month of July, the temperature increased by 5.5 ° C and in the months of December, January, February and March the water temperature exceeds 35 ° C, we can consider that the hot water demand in these months is met without the use of electricity. Considering the month adopted as July, a month with limited solar irradiance of the year, for study pourpose, this combined system showed positive results, which will also improve for other months of the year.O aproveitamento da energia solar em edificações, para melhoria das condições ambientais de conforto, implica na redução do consumo de energia elétrica. Considerando que essa é uma energia limpa, renovável e abundante, o uso de estratégias de projeto que utilizam da energia do sol torna as edificações mais sustentáveis. O presente trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema combinado que faz a captação de energia solar no telhado das edificações, aplicando essa energia em dois propósitos diferentes. Uma fração dessa carga térmica é utilizada para o aquecimento da água de consumo, e outra parcela é destinada para o condicionamento térmico da edificação nos períodos frios, através de um sistema de calefação dos ambientes pelo insuflamento do ar aquecido. Foi definido primeiramente um pré-projeto do sistema combinado, sendo consideradas as condicionantes do projeto e analisados os materiais mais adequados quanto as suas características térmicas para utilização nas diversas partes do sistema. Baseado neste pré-projeto e na revisão de literatura foi possível desenvolver a modelagem matemática para avaliação da aplicabilidade do sistema para o clima para o qual foi proposto, a qual foi realizada considerando os dados climáticos do mês de julho. Os resultados obtidos demonstram que o subsistema de calefação conseguiu elevar a temperatura no interior da residência em até 7 oC no pico máximo, e durante aproximadamente 30% das horas conseguiu deixar a temperatura da edificação em conforto térmico. No subsistema de aquecimento de água, para o mês de julho, a temperatura aumentou em 5,5 oC, nos meses de dezembro, janeiro, fevereiro e março a temperatura da água ultrapassa os 35 oC, podemos considerar, que a demanda de água quente, nesses meses seja suprida sem o uso de energia elétrica. Considerando que o mês adotado é julho, mês com irradiância solar mais limitada do ano, para a região do estudo, o sistema combinado proposto apresentou resultados positivos, os quais vão ainda melhorar para os outros meses do ano