Simulation and test of a solar domestic water heating system controlled by weather forecast information

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Carminatti, Henrique dos Santos
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/182715
Resumo: Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017.
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spelling Simulation and test of a solar domestic water heating system controlled by weather forecast informationEngenharia mecânicaAquecedores solares de aguaEnergia elétricaConsumoDissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017.O Brasil possui uma vasta diversidade de fontes energéticas. De grandes hidrelétricas, as quais são sua fonte principal, até os mais recentes parques eólicos e fotovoltáicos. No entanto, a despeito desta variedade de recursos energéticos há uma verdade negativa: a maioria das habitações no país usa chuveiros elétricos. Esses dispositivos são responsáveis por 43% do pico de demanda de energia elétrica doméstico Brasileiro. Esse pico de demanda de energia causa problemas não só à companhia geradora de energia, a qual tem que reservar pelo menos quatro giga watts para fornecê-lo, mas também para à empresa de distribuição de energia elétrica devido à sobrecarga e/ou superdimensionamento de cabos e danos aos transformadores. Com o objetivo de transferir o uso de energia elétrica para aquecimento de água para o amanhecer, um novo Sistema de Aquecimento Solar de Água Doméstico foi simulado e testado. O objetivo deste sistema é planificar o perfil de consumo de energia elétrica de urna casa. Este sistema usa dois tanques e dados de previsão do tempo para prever a energia solar absorvida pelo coletor para o próximo dia, a fim de evitar possíveis condições climáticas desfavoráveis. A análise computacional foi realizada utilizando o software TRNSYS. O sistema apresentado foi capaz de diminuir o pico da demanda de energia elétrica. As simulações forneceram dados esperados e provaram que o sistema pode ser usado em muitas regiões brasileiras, um dando o pico de demanda de energia de uma habitação. No entanto, à medida que os erros de previsão simulados aumentaram, o sistema não conseguiu fornecer água quente ao usuário com mais frequência. Mais pesquisas são necessárias para rastrear uma tendência para justificar um ponto de parada para o aumento da precisão da previsão do tempo. Além disso, para validar a simulação, uma bancada de testes foi projetada e construída. A comparação de dados simulados e experimentais mostrou que os tanques utilizados na plataforma experimental possuem perdas muito altas. Portanto, a plataforma experimental não conseguiu fornecer os resultados esperados para o experimento a longo prazo. A simulação, por outro lado, pôde ser validada através de testes específicos na bancada experimental. Logo, os resultados simulados representam o verdadeiro comportamento do sistema.Abstract : Brazil uses many renewable energy sources. From hydropower, which is its main source, to the recent photovoltaic and wind farms. However, beneath the Brazilian energy resources is a negative truth: most dwellings in the country uses electric shower heaters. These devices are responsible for 43% of the Brazilian domestic electric energy demand peak. This peak causes problems not only to the electric energy system, which has to reserve at least four gigawatts to supply it, but also to electrical energy distribution company due to cable overload and/or oversizing and transformers damage. In order to shift the electric energy use to dawn a novel Solar Domestic Water Heating system was simulated and tested. The objective of this system is to flatten the electrical energy consumption profile of a house. This system uses two tanks and weather forecast data to predict the solar energy absorbed by the collector for the next day in order to prevent for possible unfavorable climatic conditions. Computational analysis was carried using the TRNSYS software. Also a Test bed was built in order to compare results. The presented system design was able to shift and shrink the energy demand peak for hot water of a household. Simulations delivered expected data and proved the system may be used in many Brazilian regions shifting the energy demand peak of a dwelling. However, as the simulated forecast errors increased, the system failed to deliver hot water to the user more often. More research must be done in order to trace down a tendency that could justify a stopping point on increasing the accuracy of the weather forecast. In addition, to validate the simulation the author designed and built a test-bed. Comparing simulated and experimental data showed that the tanks used on the experimental rig were far from ideal. Therefore, the experimental rig could not deliver expected results for the long-term experiment. The simulation, on the other hand, could be validated and its results represent the true system behavior.Colle, SergioUniversidade Federal de Santa CatarinaCarminatti, Henrique dos Santos2018-01-16T03:19:52Z2018-01-16T03:19:52Z2017info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis86 p.| il., gráfs., tabs.application/pdf352286https://repositorio.ufsc.br/xmlui/handle/123456789/182715engreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-01-16T03:19:52Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/182715Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732018-01-16T03:19:52Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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