Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:21:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 329171.pdf: 3158116 bytes, checksum: f50218dc87a2d867fe1ced6ac4de9cf7 (MD5) Previous issue date: 2014 / Este trabalho aborda o aumento da eficiência energética de uma unidade de aquecimento de água para o banho, uma vez que 24% do consumo energético no setor doméstico é utilizado para esse fim. Além disso, o chuveiro elétrico, que está presente em aproximadamente 73% das residências brasileiras, é o principal responsável pelo pico da demanda energética que ocorre entre as 18h e 21h. Diante disso, propõe-se um sistema de aquecimento híbrido, que utiliza como fontes de energia a solar e a elétrica. O sistema é composto basicamente por coletores solares, um tanque de armazenamento e um chuveiro elétrico. Válvulas automáticas e controladores de potência são inseridos na planta para regular as temperaturas da água do boiler e do chuveiro e as vazões de água quente e fria durante o banho. Um microcontrolador é responsável por controlar todo o sistema, a fim de atender aos requisitos (temperatura e vazão do banho) definidos pelo usuário. O ajuste da abertura das válvulas e da potência do chuveiro é feito de forma automática, aumentando o conforto do usuário. Para garantir que a planta solar híbrida irá operar de forma a minimizar o consumo de energia elétrica e reduzir o erro de seguimento a referência, foi desenvolvida uma função de otimização. Como essa função requer uma grande capacidade de processamento, um algoritmo de controle sub-ótimo foi criado para que pudesse ser utilizado em microcontroladores mais simples e baratos. O sistema híbrido foi modelado matematicamente e as expressões foram validadas utilizando os dados adquiridos em um protótipo construído em Florianópolis, Santa Catarina. Testes de campo e simulações comprovaram que o sistema proposto é economicamente viável, economizando expressivas quantidades de energia elétrica e água se comparado aos sistemas tradicionais. Ao tomar como base a média anual do clima de Florianópolis, a planta solar híbrida é capaz de reduzir o consumo de energia elétrica em mais de 78%. Além disso, o sistema solar proposto, se comparado a uma planta solar tradicional, evita o desperdício do volume de água que fica acumulado no encanamento entre o boiler e o chuveiro, o que pode representar uma economia superior a 4 mil litros de água por ano para uma família com quatro pessoas.<br> / Abstract : This work addresses the increasing energy eciency of a heating waterunit for bath. This motivation is based on the fact that 24% of energyconsumption in the domestic sector is used for this purpose. Moreover,the electric shower, which is used in approximately 73% of Brazilianresidences, is the main responsible for the peak energy demand thatoccurs between 18h and 21h. Therefore, a hybrid heating system usingsolar and electric energy is proposed. The system is basically composedof solar collectors, a storage tank and an electric shower. Automaticvalves and power controllers are used in the plant to regulate watertemperature inside the boiler and in the shower, and to control hot andcold ow rates during bath. A microcontroller is responsible to controlthe entire system, in order to meet the requirements (bath temperatureand water ow) dened by the user. The adjustment of valveopening and shower power is done automatically, enhancing the comfortfor the user. To ensure that the hybrid solar plant will operate tominimize energy consumption and reduce the reference tracking error,an optimization function was developed. Since this function requiresa large processing capacity, a suboptimal control algorithm was createdso it could be used in simpler and cheaper microcontrollers. Thehybrid system was mathematically modeled and expressions were validatedusing data acquired on a prototype built in Florianopolis, SantaCatarina. Field tests and simulations showed that the proposed systemis economically viable, saving signicant amount of energy and watercompared to traditional systems. Based on the annual average of theclimate in Florianopolis, the hybrid solar plant is able to reduce energyconsumption by more than 78%. Moreover, the proposed solar system,compared to a traditional solar plant, avoids wasting the volume ofwater that gets accumulated in the pipeline between the boiler and theshower, which may represent an economy greater than 4000 liters ofwater per year, considering a family with four people.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:56:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 331136.pdf: 6758512 bytes, checksum: 3b5b8004e6f65fa5b335d840695bc543 (MD5) Previous issue date: 2014 / A busca por uma tecnologia que contribua para a real introdução do aproveitamento da energia solar no cotidiano das pessoas de modo integrado à edificação, bem como, a otimização de soluções em produtos finais na área da construção civil, impulsionaram as ideias que serão desenvolvidas neste trabalho. A materialização destas aspirações é apresentada por meio de um modelo de aquecedor solar com algumas particularidades que o diferenciam dos existentes no mercado. Estas diferenças estão baseadas na inserção do mesmo nos telhados convencionais que se utilizam de telhas cerâmicas e de fibrocimento e nos princípios de funcionamento que resultam na sua forma final. A ideia de inserção, foco do trabalho, consiste na proposta de módulos projetados para servirem não só como coletores solares, mas também como reservatório da água quente, dispensando o espaço extra no telhado para seu armazenamento, diferenciando-se dos sistemas existentes por integrar os módulos às particularidades das estruturas de madeira, e fazendo o papel de cobertura nestas regiões, não sendo necessário o uso das telhas. A forma que materializa o aquecedor está fundamentada em características dos materiais empregados, constatadas pela ciência em relação ao seu comportamento diante da radiação solar. O principal deles, é o Glass Fiber Reinforced Concrete (GFRC) que funcionará como irradiador de calor para o líquido por atraso térmico, proporcionando que a reserva de água quente fique dentro dos módulos, para que se possa assim, dispensar o reservatório. O resultado apresenta uma nova forma de pensar a configuração das coberturas estudadas de modo otimizado e harmônico. A proposta de projeto do aquecedor integra-se aos telhados estudados, com dois módulos atendendo ao volume de água por pessoa, com instalação e manutenção simples, sem que seu peso acarrete em sobrecarga nas estruturas de madeira e com possibilidade de custo competitivo com os modelos existentes no mercado. A ideia desenvolvida nesta dissertação possui pedido de patente registrado junto ao Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI).<br> / Abstract : The search for a technology which contributes for an actual effort to start using solar energy in people?s daily lives, integrated to construction in general, as well as for the optimization of solutions producing materials for construction and engineering, have stimulated the ideas which are going to be presented in this work. Such aspirations resulted in a model of solar heater with a few peculiarities, that make it different from the others available on the market. Those differences can be denoted by its installation on regular roofs, built with ceramic or fiber cement roof tiles, and by the way it works, which establish its main characteristics. This piece of work is focused on the proposal in which the modules are projected to not only be solar beam concentrators but also hot water reservoirs, dismissing the need for extra room for its stocking, different from what is today available, since it integrates the modules to the particularities of the regular wooden structures of roofs, replacing the tiles on the spot where it?s installed. The main characteristics of this solar heater is are due to the characteristics of the materials used in its construction, properly tested in relation to the effects caused on them by the solar radiation. The main raw material is Glass Fiber Reinforced Concrete (GFRC), which irradiates the heat to the water by thermal delay, thus the hot water stock will stay inside the modules, in a way its not necessary to keep a tank to stock the hot water. It resulted in a new, harmonic and optimized way to think and conceive heaters and roofs. The project is about the installation of two modules, which is simple as well as its maintenance, supplying the amount of water needed per person, without overloading the structures of the roof, at a competitive price in relation to what is currently available on the market. The patent of this project has been required at the Instituto Nacional da Propriedade Industrial (INPI).

Orientador : Marina Sangoi de Oliveira Ilha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-28T21:28:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GaticaRispoli_ItaloAlberto_M.pdf: 8579727 bytes, checksum: 5e9cb5eb3452bdaa00e5ba46fd8a43c0 (MD5) Previous issue date: 2001 / Mestrado

Orientador : Jose Tomaz Vieira Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-01T17:06:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fantinelli_JaneTassinari_M.pdf: 10696105 bytes, checksum: 98e5523802ed8240abbe142612fcd70a (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: As soluções tecnológicas de baixo custo são definidas, neste estudo, como práticas que aliam eficiência térmica e baixos investimentos para o contexto econômico e social das populações de renda mínima. Estas soluções implicam na utilização de alternativas de baixo custo, como o uso de materiais reciclados e matérias primas de menor custo. O presente trabalho faz uma análise da tecnologia de aquecimento solar de água para a população pobre do Brasil, ftente às suas necessidades energéticas e culturais. Uma inovação proposta foi construída com uso de tubos de PVC comum, aletados com latas de alumínio para aumentar a eficiência na transmissão de calor, embutidos na laje da habitação e cobertos com garrafas PET transparentes. O uso desses materiais permitiu significativa redução nos custos do coletor solar, além de propiciar uma destinação adequada para eles. As aferições sobre a satisfação do usuário resultaram em conforto e satisfação, com a água aquecida sendo utilizada para as mais diversas finalidades, da higiene da pessoal à limpeza da casa. A incorporação do sistema de aquecimento solar de água na estrutura da cobertura da moradia permite que o morador de baixa renda, aproveitando o processo de construção da habitação em mutirão, inclua esta alternativa na sua prática construtiva. Desta forma ele, além de usufhrir água aquecida com economia em energia elétrica, torna-se um agente de difusão dessa tecnologia / Abstract: Low cost technological solutions are defined here as practices that ally thermal efficiency and low investments for the economical and social context of low income populations. These solutions imply in the use of low cost recyde materials and row materials. The present work analyses solar heat water technologies for Brazilian poor people, faced their energetic and cultural necessities. As a case study was design and assembled a solar heat water made by common PVC water tubes finned with used aluminum cans imbedded in the concrete roof of the house. Over the roof was used a transparent cover, made by used soft drink PET bottles. The use of these materials allowed significant cost reduction of the solar heat water collector when compared with other altematives. The field test presented good results according to the satisfaction of the users. It was notice an improvement of the hot water uses in the house. The incorporation of the this solar collector in the house structure allow the low income household to include this altemative in the house construction processo In this way the household besides to get low cost hot water with electricity economy became itselfan spreader agent ofthese technology / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador : Isaias de Carvalho Macedo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T18:02:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HernandezMendoza_OscarSaul_D.pdf: 14723627 bytes, checksum: 41090d87e984ba2964bf54fbff696205 (MD5) Previous issue date: 1982 / Resumo: Foi desenvolvido, construído e testado, um protótipo gerador de água quente e vapor para uso industrial, com características apropriadas para testes de operação manual ou automática. Estuda-se o efeito que materiais, dimensões e fluxos de massa tem sobre o comportamento transiente dos componentes de um sistema indireto solar de geração de água quente ou vapor para usos na indústria. Desenvolve-se uma metodologia para a análise da operação transiente deste tipo de sistemas, utilizando um modelo matemático que simula com precisão aceitável o comportamento real do sistema simulando o comportamento do sistema minuto a minuto. Os resultados deste estudo fornecem relações gerais entre o tamanho do campo coletor, a massa necessária no armazenador e o fluxo de massa especifica através do campo coletor / Abstract: Not informed. / Doutorado / Doutor em Engenharia Mecânica

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T23:54:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:29:54Z : No. of bitstreams: 1 181010.pdf: 5235038 bytes, checksum: 0745947520818fc227a05abdebea3777 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2018-01-16T03:19:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 352286.pdf: 38668625 bytes, checksum: 0af5c79fc578fb648a8ed4d24da0e86f (MD5) Previous issue date: 2017 / O Brasil possui uma vasta diversidade de fontes energéticas. De grandes hidrelétricas, as quais são sua fonte principal, até os mais recentes parques eólicos e fotovoltáicos. No entanto, a despeito desta variedade de recursos energéticos há uma verdade negativa: a maioria das habitações no país usa chuveiros elétricos. Esses dispositivos são responsáveis por 43% do pico de demanda de energia elétrica doméstico Brasileiro. Esse pico de demanda de energia causa problemas não só à companhia geradora de energia, a qual tem que reservar pelo menos quatro giga watts para fornecê-lo, mas também para à empresa de distribuição de energia elétrica devido à sobrecarga e/ou superdimensionamento de cabos e danos aos transformadores. Com o objetivo de transferir o uso de energia elétrica para aquecimento de água para o amanhecer, um novo Sistema de Aquecimento Solar de Água Doméstico foi simulado e testado. O objetivo deste sistema é planificar o perfil de consumo de energia elétrica de urna casa. Este sistema usa dois tanques e dados de previsão do tempo para prever a energia solar absorvida pelo coletor para o próximo dia, a fim de evitar possíveis condições climáticas desfavoráveis. A análise computacional foi realizada utilizando o software TRNSYS. O sistema apresentado foi capaz de diminuir o pico da demanda de energia elétrica. As simulações forneceram dados esperados e provaram que o sistema pode ser usado em muitas regiões brasileiras, um dando o pico de demanda de energia de uma habitação. No entanto, à medida que os erros de previsão simulados aumentaram, o sistema não conseguiu fornecer água quente ao usuário com mais frequência. Mais pesquisas são necessárias para rastrear uma tendência para justificar um ponto de parada para o aumento da precisão da previsão do tempo. Além disso, para validar a simulação, uma bancada de testes foi projetada e construída. A comparação de dados simulados e experimentais mostrou que os tanques utilizados na plataforma experimental possuem perdas muito altas. Portanto, a plataforma experimental não conseguiu fornecer os resultados esperados para o experimento a longo prazo. A simulação, por outro lado, pôde ser validada através de testes específicos na bancada experimental. Logo, os resultados simulados representam o verdadeiro comportamento do sistema. / Abstract : Brazil uses many renewable energy sources. From hydropower, which is its main source, to the recent photovoltaic and wind farms. However, beneath the Brazilian energy resources is a negative truth: most dwellings in the country uses electric shower heaters. These devices are responsible for 43% of the Brazilian domestic electric energy demand peak. This peak causes problems not only to the electric energy system, which has to reserve at least four gigawatts to supply it, but also to electrical energy distribution company due to cable overload and/or oversizing and transformers damage. In order to shift the electric energy use to dawn a novel Solar Domestic Water Heating system was simulated and tested. The objective of this system is to flatten the electrical energy consumption profile of a house. This system uses two tanks and weather forecast data to predict the solar energy absorbed by the collector for the next day in order to prevent for possible unfavorable climatic conditions. Computational analysis was carried using the TRNSYS software. Also a Test bed was built in order to compare results. The presented system design was able to shift and shrink the energy demand peak for hot water of a household. Simulations delivered expected data and proved the system may be used in many Brazilian regions shifting the energy demand peak of a dwelling. However, as the simulated forecast errors increased, the system failed to deliver hot water to the user more often. More research must be done in order to trace down a tendency that could justify a stopping point on increasing the accuracy of the weather forecast. In addition, to validate the simulation the author designed and built a test-bed. Comparing simulated and experimental data showed that the tanks used on the experimental rig were far from ideal. Therefore, the experimental rig could not deliver expected results for the long-term experiment. The simulation, on the other hand, could be validated and its results represent the true system behavior.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-07-18T04:13:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346240.pdf: 4506542 bytes, checksum: 97d5322b9c6ff95402fe511d661f1871 (MD5) Previous issue date: 2016 / A utilização de sistemas de aquecimento solar doméstico vem ganhando cada vez mais espaço no mercado brasileiro. Segundo o Departamento Nacional de Aquecimento Solar a produção nacional de coletores para sistemas de aquecimento solar cresceu 19,8% em 2013, somando mais de 1,38 milhões de metros quadrados instalados. Neste contexto, esse trabalho visa analisar uma nova concepção de reservatórios térmicos para aquecimento solar doméstico, o reservatório de duplo tanque. Essa nova concepção de reservatório térmico consiste na inserção de um reservatório de volume menor dentro de um maior, ambos cilíndricos e horizontais, visando reduzir as perdas térmicas. O reservatório interno é utilizado como back up, contando com aquecimento auxiliar. Primeiramente, são adotados alguns parâmetros de sistema, como volume do reservatório interno, volume do reservatório externo e temperatura de consumo, tomando como base trabalhos anteriores realizados. Definidos esses parâmetros, realiza-se a análise do reservatório através de simulação numérica computacional de transferência de calor e do comportamento dinâmico do fluido. O software utilizado para a simulação será o Ansys Fluent, já extensivamente validado. Uma análise de malha é conduzida, comprovando a consistência e estabilidade do modelo. Posteriormente, a validação do modelo CFD é realizada, adotando um reservatório similar, porém mantendo as mesmas características do modelo proposto. Tendo otimizado a malha atendendo certa tolerância e tempo computacional, são realizadas simulações para diferentes posições do tanque interno, com condições de contorno com base na análise conduzida pelo estudo. Finalmente, os resultados obtidos são analisados, com foco na influência do posicionamento do tanque interno, estratificação e mistura do fluido.<br> / Abstract : The use of domestic solar heating systems is gaining more attention in the Brazilian market. According to the National Solar Heating Department, domestic production of solar collectors for solar heating systems grew 19.8% in 2013, totalizing over 1.38 million installed square meters. In this context, this study aims to analyze a new design of thermal reservoirs for domestic solar heating, the double tank reservoir. This new thermal reservoir design consists of inserting a smaller volume reservoir within a larger one, both being cylindrical and horizontal, aiming at a reduction of thermal losses and better stratification. The inner tank is used as a back up, containing an auxiliary heating. Firstly, some system settings are adopted, such as volume of the internal tank, the volume of the external tank and the consumption temperature, based on previous works. As these parameters are defined, the reservoir computational analysis of heat transfer and fluid dynamic behavior is carried out. The software used for the simulation is the Ansys Fluent, extensively validated. A mesh analysis is conducted, proving model?s consistency and stability. Subsequently, the validation of the CFD model is performed by adopting a similar reservoir while maintaining the same characteristics of the model. Having optimized the model, given certain tolerance and computational time, simulations are performed for different positions of the inner tank, considering boundary conditions based on the analysis conducted by the study. Finally, the results are analyzed, first revealing the influence of the inner tank position in the stratification of the fluid. Thereafter, analysis of the fluid mixing, stratification and heat exchange between the tanks are conducted.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-20T08:01:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195049.pdf: 26344124 bytes, checksum: 48ed55446410b1526e1cfd1309aa7430 (MD5)

Made available in DSpace on 2015-08-20T17:10:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-05-06. Added 1 bitstream(s) on 2015-08-20T17:25:42Z : No. of bitstreams: 1 000843148.pdf: 1252440 bytes, checksum: 0bb257659edd87f44be9d42ef4f29481 (MD5) / Atualmente, fontes de energia renováveis são exploradas e usadas para o desenvolvimento da sociedade e se destacam por serem mais limpas e menos poluentes que as fontes de energia não renováveis. Entre estas fontes de energia renováveis, a energia solar é uma das mais aproveitadas, usada em sistemas fotovoltaicos para geração de energia elétrica e em sistemas de aquecimento solar de água, sendo a segunda utilização citada a mais conhecida, podendo ser vista em residências, comércios e indústrias. O sistema de aquecimento solar tem entre seus objetivos, o de proporcionar economia de energia elétrica, pois fornece água quente sem a necessidade de utilizar sistemas elétricos, como o chuveiro elétrico, que é um dos aparelhos que mais consome energia. Para proporcionar economia do consumo de energia elétrica, minimizar impactos ambientais, redirecionar investimentos em novas fontes geradoras de energia elétrica, o Governo do Estado de São Paulo, em conjunto com a Companhia de Desenvolvimento Habitacional e Urbano do Estado de São Paulo - CDHU, como política de habitação, instalaram, nas residências de interesse social construídas a partir de 2007, o sistema de aquecimento solar de água. Na cidade de Ourinhos - SP, o conjunto habitacional Helena Braz Vendramini foi contemplado pelo sistema de aquecimento solar de água nas residências, porém, na mesma cidade, existe outro conjunto habitacional, o Orlando Quagliato, mas, por ser mais antigo, não possui o sistema de aquecimento solar, fator que motivou o presente estudo quanto à busca de determinantes para a viabilização e recomendação de características fundamentais para a otimização do aproveitamento de fonte de energia alternativa. O objetivo desta pesquisa foi aplicar procedimentos e técnicas de análise multivariada na avaliação do impacto econômico e na busca dos identificadores socioeconômicos fundamentais ... / Nowadays, renewable energy sources are exploited and used for the development of society and stand out for being cleaner and less polluting than non-renewable energy sources. These renewable energy sources, solar energy is one of the most exploited, used in photovoltaic systems for power generation and solar water heating systems, the second use cited the best-known and can be seen in homes, businesses and industries. The solar heating system has among its objectives, to provide energy saving because it provides hot water without the need for electrical systems, such as electric shower, which is one of the devices that consume more energy. To provide economy of energy consumption, minimize environmental impacts, redirect investments in new sources of electricity, the Government of the State of São Paulo, together with the Development Company Housing and Urban State of São Paulo - CDHU, as housing policy, installed in homes of social interest built from 2007, the solar heating system water. In Ourinhos - SP, Helena Braz Vendramini housing project was awarded the solar heating system water in homes, but in the same city, there is another housing project, the Orlando Quagliato, but being older, does not have the solar heating system, a factor that motivated this study and the search for determinants for the viability and recommendation of key features to optimize the alternative energy source to use. The objective of this research was to apply procedures and techniques of multivariate analysis in evaluating the economic impact and the pursuit of fundamental socioeconomic identifiers for the description of a rational use of water policy and energy in housing with and without solar water heating system. The results showed that differences between the housing are observed for combinations of consumption and socioeconomic variables and the association of positivity between these sets of variables was...