Análise do comportamento térmico de estacas geotérmicas em solo arenoso.

• Autor(a) principal: Almeida, Caique Roberto de
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-09032021-084647/
• topic: Estacas; Fluxo térmico; Geothermal piles; Modelagem numérica; Numerical modelling; Testes de resposta térmica; Thermal flow; Thermal response tests

A busca por matrizes energéticas renováveis de caráter sustentável tem motivado o uso de estacas geotérmicas como uma forma de se aproveitar as estruturas de fundações profundas de edificações para, em países de clima tropical, dissipar-se calor de ambientes internos de prédios em camadas superficiais de solo. A climatização por aquecimento com estacas geotérmicas é uma técnica amplamente empregada por países europeus, onde rigorosos invernos tornam mandatórios os gastos com sistemas de calefação. O sistema geotérmico por estacas é acoplado ao conjunto Ground Source Heat Pump (GSHP) e se baseia na circulaçãde um fluido por um circuito fechado de tubos conectados à estaca e à bomba de calor. O presente trabalho tem por objetivo estudar o comportamento térmico de estacas geotérmicas assentes em solo arenoso saturado por meio de simulações numéricas, para identificar as variáveis de maior interesse para projeto. O modelo numérico foi desenvolvido com o programa ANSYS CFX versão 19.2, uma ferramenta CFD (Computational Fluid Dynamics) de alto desempenho. Para a validação do modelo numérico, utilizaram-se dados de ensaio de Teste de Resposta Térmica (TRT) realizado na Escola Politécnica da USP. Nas simulações em regime estacionário, as variáveis estudadas foram: diâmetro e comprimento das estacas; condutividade térmica do solo, do concreto e do material das tubulações; grau de saturação do solo; a temperatura de entrada no sistema e a velocidade do fluido circulante. Observa-se que temperatura de entrada do fluido, diâmetro e comprimento da estaca são as variáveis causam maiores aumentos nas taxas de transferência de calor total. As variáveis comprimento e diâmetro não afetam realmente a eficiência térmica, pois as taxas de transferência de calor normalizadas pouco variaram. Considerando-se as taxas de transferência de calor por unidade de parâmetro, as variáveis mais relevantes são: resistência de contato, grau de saturação e condutividade térmica do concreto.