Simulação e otimização termofluidodinâmica do circuito secundário de sistemas de aquecimento solar distrital
| Autor: | Lucas Paglioni Pataro Faria |
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| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2013 |
| Zdroj: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFMGUniversidade Federal de Minas GeraisUFMG. |
| Druh dokumentu: | Doctoral Thesis |
| Popis: | The district heating systems (DHS) are widely used in northern Europe countries, however, in developing countries this technology is innovative, especially to meet the demand of hot water in social interest houses. The scope of this work is motivated by the increase in the number of solar heaters installed by the government in recent years in the joint housing of the low income population in Brazil, the technical challenges inherent in the deployment of these systems from the development of new models of sustainability technology. Initially, a research was made of typical types of combination of houses adopted in the State of Minas Gerais/Brazil for homes with built area of around 40m², 4 residents and family income of 3 minimum wages. For the establishment of minimum criteria to be adopted in selecting the type of optimization, such as minimizing the required recycling, energy consumption in pumping, the diameter of the pipes at the secondary circuit and thermal losses in distribution net, it was developed computational algorithms that allow the generation of an results matrix with the consolidation of gains and identifying the disadvantages of each configuration founded. The final version, already concluded is developed on the software EES (Engineering Equation Solver) and Borland C++ Builder®, is based on the equations of energy, momentum and mass conservation and has by objective: Optimize the sizing of the diameters for the supply and return pipes (sub branches and branches) ensuring the lowest possible cost of installation; Determine the pressure and thermal losses in each section of the network checking the need of installation of water pumps for recirculation. For the initial simulation it was modeled a DHS composed of 3 blocks. The 1st and 2nd blocks have four houses each one and the 3rd block has only three houses. The optimization method adopted is an adaptation of the Gradient Method working together with the Genetic Method. The results after optimization show a reduction in the global costs of the system around 19.6% compared to the nonoptimized model. Os District Heating Systems (DHS) são amplamente utilizados em países ao norte da Europa, entretanto, em países em desenvolvimento esta tecnologia é ainda inovadora, notadamente para atender a demanda de água quente em habitações de interesse social. O escopo desse trabalho é motivado pelo aumento significativo do número de aquecedores solares instalados pelo poder público nos últimos anos em conjuntos habitacionais de população de baixa renda no Brasil e pelos desafios técnicos inerentes à implantação destes sistemas a partir do desenvolvimento de novos modelos de sustentabilidade da tecnologia. Inicialmente, realizou-se um levantamento de tipologias típicas de conjuntos habitacionais adotadas no Estado de Minas Gerais / Brasil para residências com área construída da ordem de 40m², 4 moradores e renda familiar de até 3 salários mínimos. Para o estabelecimento dos critérios mínimos a serem adotados na seleção do modelo de otimização, como por exemplo, minimização da recirculação requerida, do consumo de energia no bombeamento, do diâmetro das tubulações no circuito secundário e das perdas térmicas na rede de distribuição, desenvolveram-se rotinas computacionais que permitem a geração de uma matriz de resultados com a consolidação dos ganhos e a identificação das vantagens e desvantagens de cada configuração encontrada. A versão final do programa, desenvolvida nos softwares EES (Engineering Equation Solver) e Borland C++ Builder®, é fundamentada nas equações de energia, quantidade de movimento e conservação de massa e tem por objetivos: Otimizar o imensionamento dos diâmetros das tubulações de alimentação e retorno (sub-ramais, ramais e prumadas de alimentação) garantindo desta forma o menor custo possível de instalação; Determinar as perdas de cargas e térmicas em cada trecho da rede prevendo a necessidade instalação de bombas hidráulicas de recirculação. Para a simulação inicial, modelou-se um DHS composto por 3 blocos, sendo o 1º e o 2º blocos compostos por quatro casas cada um e o 3º bloco com três casas. O método de otimização adotado é uma adaptação do Método do Gradiente juntamente com o Método Genético. Os resultados encontrados após a otimização mostram uma redução nos custos globais do sistema em torno de 19,6% em relação ao modelo não otimizado. |
| Databáze: | Networked Digital Library of Theses & Dissertations |
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