Navegando por Autor "Duarte, Matheus de Andrade"
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Item Simulação energética de uma edificação comercial com fotobiorreatores integrados para redução da carga térmica do sistema de climatização e aproveitamento de energia térmica para aquecimento de água(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2022-08-31) Duarte, Matheus de Andrade; Oliveira, Raquel Diniz; Lima, Frederico Romagnoli Silveira; http://lattes.cnpq.br/5446350175411464; http://lattes.cnpq.br/0005625273834609; http://lattes.cnpq.br/6524028790588253; Lima, Frederico Romagnoli Silveira; Oliveira, Leandro Soares de; Martins Neto, José HenriqueHá o interesse da diversificação da matriz energética brasileira por meio de fontes renováveis de energia e da expansão da micro e minigeração distribuída. A biomassa de microalgas surge como uma das alternativas para atender tal interesse. O cultivo de microalgas para produção de biomassa pode ser realizado em sistemas chamados fotobiorreatores (FBRs). No início da década de 2010, surgiu na Alemanha o interesse de integrar esses sistemas às edificações para compensar gastos operacionais dos FBRs e, também, para melhorar a eficiência energética dos fotobiorreatores. A proposta dessa integração era que os fotobiorreatores além de produzirem biomassa, que seria convertida em eletricidade para a edificação, poderiam atuar como sistema passivo de climatização no prédio e fornecer calor excedente do cultivo para o sistema de aquecimento da edificação. Com base nessa premissa, o presente trabalho teve como objetivo modelar um sistema de fotobiorreatores em uma edificação comercial no sudeste brasileiro. O foco do presente estudo restringiu-se a dois pontos: primeiro, avaliar o desempenho energético dos fotobiorreatores como sistema passivo de climatização. Nessa etapa, os FBRs foram idealizados em um modelo termoenergético no Energyplus como camada externa da fachada vertical e, depois, como vidraça na fachada. Na segunda etapa do estudo, os fotobiorreatores foram idealizados na cobertura do modelo para realização de um balanço energético. Por meio do cálculo desse balanço no Engineering Equation Solver (EES), foi possível obter o comportamento térmico anual dos fotobiorreatores. Os resultados indicaram que quando idealizados como vidraça da edificação, os fotobiorreatores proporcionam uma redução no consumo energético para climatização do prédio. A menor transmitância visível e o menor coeficiente de ganho de calor por luz solar do fotobiorreator em relação às janelas originais do modelo atuam na redução da carga térmica no interior da edificação. Em relação à temperatura dos FBRs, os resultados indicaram que durante os períodos mais quentes do ano, a temperatura nos fotobiorreatores ultrapassa o limite de temperatura aceitável para produção de biomassa pelas microalgas. Assim, nesses períodos mais quentes, haveria a possibilidade de utilizar o calor excedente dos fotobiorreatores para o sistema de aquecimento de água do prédio ou o armazenamento desse calor por meio de processos geotérmicos. Por fim, os resultados apresentados por esse trabalho buscam oferecer alternativas iniciais para a utilização de fotobiorreatores em edificações. A redução no consumo energético para climatização do modelo com fotobiorreatores como vidraça e a possibilidade de utilizar o calor excedente dos FBRs para o sistema de aquecimento de água da edificação sugerem duas alternativas para a integração desses sistemas em prédios.