Influências dos algoritmos de condução e convecção sobre os resultados de simulações do comportamento térmico de edificações

Ano: 2011 | Volume: 11 | Número: 4

Autores: J. O. Batista, R. Lamberts, S. Güths

Palavras-chave: MEDIÇÕES IN LOCO, DESEMPENHO TÉRMICO, SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

Resumo Português:

As trocas de calor determinam o balanço térmico das edificações, afetando a temperatura interna. O desempenho térmico pode ser analisado em função dos somatórios de graus-hora de resfriamento e aquecimento, obtidos a partir de simulações computacionais. Este trabalho visa selecionar algoritmos de condução e convecção disponíveis no software EnergyPlus v.6.0, para aplicação na simulação computacional da Casa Eficiente, localizada em Florianópolis, SC. As simulações foram calibradas para o verão, com base em dados medidos in loco, analisando-se o balanço térmico das superfícies e os somatórios de graus-hora de resfriamento de um ambiente interno. Para a condução, os ganhos de calor simulados superestimaram as medições em até 4,4 vezes, com o método das diferenças finitas. Com o algoritmo CTF, os ganhos foram subestimados em até 90%. O somatório de graus-hora de resfriamento (período de 22 a 25/01/2008, temperatura-base de 26 ºC) variou de 12,1 ºC a 21,5 ºC, em função dos coeficientes de convecção. O emprego dos algoritmos Simple para as paredes e Adaptive para o teto e o piso resultou nos menores desvios da temperatura do ar: 0,3 ºC a 0,9 ºC. Essa análise possibilitou uma seleção acurada dos algoritmos de condução e convecção, sendo eficaz para reduzir os desvios nas simulações do ambiente estudado.

Resumo Inglês:

The heat transfer components define the thermal balance of buildings, affecting their internal temperatures. Cooling and heating degrees-hours, obtained from simulations, are parameters for building thermal performance analysis. This study aims to determine the most appropriate conduction and convection algorithms available in the EnergyPlus v. 6.0, for computer simulation of the Casa Eficiente, an experimental dwelling located in Florianopolis, SC. EnergyPlus 6.0 simulations were calibrated against field measured data during summer, analyzing surfaces inside heat balance and room cooling degree hours. The simulation results for the Conduction Finite Difference Solution algorithm overestimated the measured heat gains by up to 4.4 times. For the CTF algorithm, the measured heat gains were underestimated by up to 90%. The cooling degree hours (period: 22 to 25/01/2008, base temperature = 26 ºC) ranged from 12.1 ºC to 21.5 ºC, depending on convection coefficients. Lower air temperature deviations were obtained by using the Simple algorithm for the walls and the Adaptive algorithm for the ceiling and floor: ranging from 0.3 ºC to 0.9 ºC. This analysis enabled the selection of accurate conduction and convection algorithms for this building’s thermal simulation, reducing the deviations in results for the studied environment.