Smoothing the electrical load curve using geothermal storage for residential and commercial air conditioning
| Autor: | Pires, Jairo Afonso Freitas |
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| Přispěvatelé: | Farret, Felix Alberto, Tsuha, Cristina de Hollanda Cavalcanti, De Nardin, Carlos Roberto |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2021 |
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| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UFSM Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) instacron:UFSM |
| Popis: | Air conditioning has a growing participation in electricity consumption in Brazil and worldwide. It presents the possibility of storage in moments of generation of energy surplus or low thermal load. This possibility can be very useful for removing loads at times of peak demand, providing smoothing of the electrical load curve at any time, especially during peak hours. This master's dissertation presents a methodology for measuring the thermal conductivity of soil by using a window-type air conditioner adapted for this and its respective results. This research used a plate heat exchanger to replace the condenser coil of a window-type air conditioner adapted to heat flow measurement. Initially, the soil was cooled for a while, waiting for it to return to the previous temperature to start a new cycle. This process was called thermal pulse. Later, thermo-accumulation tests were carried out, when the soil was cooled with the simulation of scenarios of availability of excess energy generated by photovoltaic sources and/or with low thermal load for later recovery during peak hours. The equations of the curves generated by these processes were obtained and adapted to simulate the calculated load in a test room of the prototype house, located in geothermal site 1, of CEESP-UFSM. It was concluded that the short duration thermal pulses have greater heat recovery and that they are sufficient to acclimatize the test room during the duration of peak hours. Heat exchange is more efficient after thermo-accumulation cycles and no soil thermal saturation was observed. The inactivation time after each cycle was enough to maintain the same level of efficiency in the geothermal heat exchange. This situation is very promising for acclimatization whith the use of geothermal energy, as it allows the dimensioning of smaller heat exchangers or use in larger areas. The impact of a exchanger’s downtime or the thermo-accumulation time on it are challengin issues, and it is advisable to conduct longer tests and extend the results to the other geothermal sites. A climatização tem uma participação crescente no consumo de energia elétrica no Brasil e no mundo. Ela apresenta a possibilidade de armazenamento nos momentos de geração de excedentes de energia ou de baixa carga térmica. Essa possibilidadede pode ser muito útil para retirada de cargas nos momentos de pico de demanda, proporcionando a suavização da curva de carga elétrica a qualquer momento, em especial nos horários de ponta. Esta dissertação de mestrado apresenta uma metodologia para medição da capacidade de troca de calor do solo pela utilização de um climatizador do tipo janela adaptado para isso e seus respectivos resultados. Esta pesquisa usou um trocador de calor de placas em substituição à serpentina condensadora de um aparelho de ar-condicionado do tipo janela, adaptado à medição do fluxo de calor. Inicialmente, foi feito o arrefecimento do solo por um tempo, aguardando seu retorno à temperatura anterior para iniciar um novo ciclo. Este processo foi chamado de pulso térmico. Posteriormente, foram realizados testes de termoacumulação, quando foi resfriado o solo com a simulação de cenários de disponibilidade do excedente da energia gerada por fontes fotovoltaicas e/ou com baixa carga térmica para posterior recuperação durante horários de ponta. Foram obtidas as equações das curvas geradas por estes processos e feita sua adaptação para simular a carga calculada em uma sala de testes da casa-protótipo, localizada no sítio geotérmico 1, do CEESP-UFSM. Concluiu-se que os pulsos térmicos de curta duração têm maior recuperação de calor e que são suficientes para climatizar a sala de testes durante a duração dos horários de ponta. A troca de calor é mais eficiente após ciclos de termoacumulação e não foi observada saturação térmica do solo. O tempo de inativade após cada ciclo foi suficiente para manter o mesmo patamar de eficiência na troca de calor geotérmica. Esta situação é bem promissora para climatização com uso de geotermia, por permitir dimensionamento de trocadores de calor menores ou climatizar áreas maiores. O impacto do tempo de inativadade de um trocador ou o tempo de termoacumulação nele são temas desafiadores, sendo recomendável uma condução de testes com maior duração e estender os resultados a outros sítios geotérmicos. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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