Análise do desempenho energético de sistemas de ventilação geotérmica

Abstract

O comportamento térmico de um edifício depende de muitos parâmetros, sendo um deles a respetiva massa, com influência direta na inércia térmica. Esta é uma propriedade de grande importância, uma vez que determina a capacidade de o edifício absorver os picos diários de temperatura no Verão e influencia a sua capacidade de utilização dos ganhos solares no Inverno. Permite ainda a poupança de energia quer para aquecimento do edifício quer para o seu arrefecimento, cumprindo assim o principal objetivo definido no artigo 1º do RCCTE. Existem várias estratégias para aumentar a inércia térmica em edifícios com reduzida massa, como é o caso dos edifícios com estrutura metálica constituída por perfis metálicos enformados a frio. Uma destas estratégias baseia-se na utilização de sistemas de ventilação geotérmica (SVG) que, além de suavizarem as variações de temperatura interna do edifício, promovem ainda a renovação do ar no seu interior. A grande inércia térmica do solo permite que, durante o ano, ocorram diferenças de temperatura significativas entre o solo e o ar ambiente. Esta diferença é favorável tanto no Inverno como no Verão e é aproveitada pelas tubagens enterradas que funcionam como um permutador de calor solo-ar. Na presente dissertação foram estudadas as vantagens dos SVG tendo por base uma instalação deste tipo devidamente monitorizada e em funcionamento num edifício residencial em Coimbra. Deste estudo concluiu-se que, quando corretamente dimensionados e sob as condições certas, os SVG têm um efeito positivo no comportamento térmico dos edifícios. Neste trabalho foi ainda apresentado e validado um modelo de previsão do desempenho do SVG que foi posteriormente utilizado para a realização de um estudo paramétrico das variáveis intervenientes no funcionamento destes dispositivos.

The thermal behavior of a building depends on many parameters, such as its mass, which has a direct influence on the thermal mass. This is a property of great importance, since it determines the ability of the building to absorb temperature peaks in summer and influences its capacity to use solar gains during winter. It also allows energy savings for the building’s heating and cooling. There are many strategies to increase the thermal inertia of buildings with low mass, like light-weight steel-framed buildings. One of these strategies is based on the use of geothermal ventilation systems that, besides smoothing the temperature variation within the building, also promote the renewal of indoor air. The high thermal inertia of the ground allows, during the year, leads to the occurrence of significant temperature differences between the ground and the outside air. This difference is favorable both in winter and summer and is exploited by the buried pipes that work as an earth-to-air heat exchanger. The present dissertation is devoted to a study of the advantages of geothermal ventilation systems based on an installation of this type properly monitored and working in a residential building in Coimbra. This study has shown that, when correctly designed and under the right conditions, geothermal ventilation systems may have benefits for the buildings’ thermal behavior. A model for predicting the performance of geothermal ventilation systems was also presented and validated in this work. This model was then used to perform a parametric study of the intervening variables in the behavior of these systems.