abstract: With the desire of high standards of comfort, huge amount of energy is being consumed to maintain the indoor environment. In US building consumes 40% of the total primary energy while residential buildings consume about 21%. A large proportion of this consumption is due to cooling of buildings. Deteriorating environmental conditions due to excessive energy use suggest that we should look at passive designs and renewable energy opportunities to supply the required comfort. Phoenix gets about 300 days of clear sky every year. It also witnesses large temperature variations from night and day. The humidity ratio almost always stays below the 50% mark. With more than six months having outside temperatures more than 75 oF, night sky radiative cooling promise to be an attractive means to cool the buildings during summer. This technique can be useful for small commercial facilities or residential buildings. The roof ponds can be made more effective by covering them with Band Filters. These band filters block the solar heat gain and allow the water to cool down to lower temperatures. It also reduces the convection heat gain. This helps rood ponds maintain lower temperatures and provide more cooling then an exposed pond. 50 μm Polyethylene band filter is used in this study. Using this band filter, roof ponds can be made up to 10% more effective. About 45% of the energy required to cool a typical residential building in summer can be saved. / Dissertation/Thesis / M.S. Architecture 2013

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / This paper aims to scale, build and test a new vortex tube, operating from the use of compressed air at pressures below the pressure ranges typical of this unconventional cooling device for the purpose of obtaining drafts cold for air conditioning. For that were originally studied theoretical and experimental aspects of flow processes through tests performed in the laboratory with a commercial vortex tube. Known influence of geometric parameters (such as the ratio between the length and internal diameter of the tube and the diameter of the diaphragm hole) and the thermophysical properties (such as inlet pressure gauge in the compressed air tube and the mass flow rate of the stream cold) air in the performance of the vortex tube, gave up the step of sizing the same. After engineered and designed parts of the tube, the final steps were the manufacture of pipe and conducting experimental tests, beyond the selection of a photovoltaic array to provide the power required to drive the compressor. The results of the laboratory tests with a vortex tube counter-current type, internal diameter D equal to 16.5 mm and a length equal to fifteen times this value, and configured diaphragm orifice diameter of 0.5D showed that temperatures of the cold air flow of 9.5 ÂC at a mass flow of 40% of the mass flow input are obtained when delivered by the compressor inlet gauge pressure of 3 bar and volumetric flow rate of 3.15 L/s compressed air. / O presente trabalho tem como objetivos dimensionar, construir e testar um novo tubo de vÃrtice, que opere a partir da utilizaÃÃo de ar comprimido em pressÃes abaixo das faixas de pressÃo tÃpicas deste dispositivo de refrigeraÃÃo nÃo-convencional, com o propÃsito de obter correntes de ar frio para climatizaÃÃo. Para tanto, foram inicialmente estudados aspectos teÃrico-experimentais dos processos de escoamento, atravÃs de testes realizados em laboratÃrio com um tubo de vÃrtice comercial. Conhecida a influÃncia dos parÃmetros geomÃtricos (tais como a razÃo entre o comprimento e diÃmetro interno do tubo e o diÃmetro do orifÃcio do diafragma) e das propriedades termofÃsicas (tais como a pressÃo manomÃtrica de entrada no tubo do ar comprimido e o percentual de vazÃo mÃssica da corrente de ar frio) no desempenho do tubo de vÃrtice, deu-se a etapa de dimensionamento do mesmo. Depois de projetadas e desenhadas as peÃas do tubo, as etapas finais foram a fabricaÃÃo do tubo e a realizaÃÃo de testes experimentais, alÃm da seleÃÃo de um arranjo fotovoltaico que forneÃa a potÃncia necessÃria para o acionamento do compressor. Os resultados dos testes em laboratÃrio com um tubo de vÃrtice do tipo contra-corrente, de diÃmetro interno D igual 16,5 mm e comprimento igual a quinze vezes esse valor, e configurado com diafragma de diÃmetro do orifÃcio de 0,5D, mostraram que sÃo obtidas temperaturas da corrente de ar frio de 9,5 ÂC a uma vazÃo mÃssica de 40% da vazÃo mÃssica de entrada, quando fornecido pelo compressor pressÃo manomÃtrica de entrada de 3 bar e vazÃo volumÃtrica de 3,15 L/s de ar comprimido.

Orientadores: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-10T13:38:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leonel_AldaJusceline_M.pdf: 1114899 bytes, checksum: 0e2498fa7d8941ce552ac5eced6c86a2 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Apesar de micropartículas lipídicas possuírem vantagens, como baixa toxicidade e não utilizarem solventes orgânicos em sua produção, elas apresentam alguns inconvenientes como a baixa capacidade de encapsulação do recheio e a possibilidade de expulsão do material de recheio encapsulado durante o armazenamento. Este trabalho teve como objetivo estudar a formação e a estabilidade de micropartículas de lipídios preparadas por spray cooling compostas por ácidos graxos (esteárico e oléico) e gordura vegetal hidrogenada como matriz, lecitina de soja como tensoativo e solução de glicose como material de recheio. Foram avaliados morfologia de superfície, tamanho de partícula, quantidade de recheio encapsulada e não encapsulada (superficial) e comportamento de liberação do recheio em solução aquosa. Para o estudo da estabilidade, medidas da retenção do recheio ao longo do tempo em temperatura controlada, medidas de difração de raios-X (0, 7, 14, 21 e 28 dias) e medidas calorimétricas (tempo zero) foram efetuadas. Valores de eficiência de encapsulação foram superiores a 70%, e as maiores quantidades de glicose não encapsulada foram encontradas nas formulações nas quais foram adicionadas maiores quantidades de recheio. A liberação do recheio também apresentou correlação com a quantidade de recheio utilizado, onde menores quantidades de recheio foram mais bem retidas. Os diâmetros médios das micropartículas situaram-se entre 25 e 32 µm, e as partículas apresentaram paredes rugosas porém contínuas. No estudo da estabilidade, as formulações com maiores quantidades de recheio (solução de glicose 80%) ou sem a adição de tensoativo (solução de glicose 40%, sem lecitina) apresentaram, na quantidade de glicose superficial, 18 e 56% de recheio não encapsulado no último dia de análise, respectivamente, sendo significativamente diferente das outras duas formulações, uma com solução de glicose 60% e outra com solução de glicose 40%, que apresentaram resultados de 5% e 2% no último dia de análise. Os resultados de difração de raios-X não apresentaram alterações ao longo dos 28 dias de estudo e os resultados de DSC foram semelhantes no tempo zero entre as diferentes formulações estudadas. A utilização da mesma matriz lipídica nas formulações parece responsável pelos resultados da difração de raios-X e calorimétricos obtidos / Abstract: Although lipid microparticles have advantages, just as low toxicity and no use of organic solvents in their production, they present some incovenients, as low capacity of encapsulation of core material and the expulsion of encapsulated core during its storage. The aim of this work was to study the formation and the stability of lipid microparticles prepared by spray cooling, composed by fatty acids (stearic and oleic) and hydrogenated vegetable fat as matrix, soya lecithin as surfactant and glucose solution as core material. For this propose, surface morphology, particle size, no encapsulated (surficial) core measure, total encapsulated core material and core release behavior in aqueous solution were evaluated. The stability study was evaluated with measures of core retention along of the time in controlled temperature, X-ray diffraction measurements (0, 7, 14, 21 and 28 days) and calorimetric measurements (zero time). The efficiency of encapsulation was above 70% and the biggest amounts of glucose no encapsulated were found in the formulations in which were added the biggest amount of core material. Results of release of core material also showed correlation with the amount of core material utilized, where low amount of core material showed better retention. The mean diameters of microparticles remained between 25 and 32 µm and they exhibited rough walls, but continuous. In the stability study, formulations with high amounts of core material (solution of glucose 80%) or without the addition of surfactant (solution of glucose 40%, without lecithin) showed 18 and 56% of no encapsulated core material in the last day of analysis, respectively. This result were significantly different compared with the other two formulations, one with solution of glucose 60% and the other with solution of glucose 40%, that showed results of 5% and 2% of superficial glucose in the last day of analysis. The X-ray diffraction results didn¿t show alterations after 28 days. The DSC results showed similar profile for the formulations studied at zero time. The use of the same lipid materials to produce the microparticles during the stability study may be responsible for X-ray and calorimetric results obtained. / Mestrado / Nutrição Experimental e Aplicada à Tecnologia de Alimentos / Mestre em Alimentos e Nutrição

O Brasil possui a maior parte de suas terras em clima tropical. Sendo a cobertura o elemento construtivo mais exposto à radiação solar direta, toma-se um desafio aos pesquisadores e projetistas, atenuar as temperaturas nas coberturas das edificações e contribuir para o uso racional de energia. O objetivo desta pesquisa é monitorar o desempenho térmico de coberturas de fibrocimento em_ células-teste na cidade de Campinas, SP, com aplicação de técnicas passivas de resmamento. Utilizaram-se quatro células-teste: uma célula-teste de referência, e outras três com os sistemas: evaporativo, radiante e reflexivo, respectivamente, e monitoramento das temperaturas superficiais internas das telhas (TT' s) e temperaturas do ar dos áticos (T AA' s), no período de 21 de janeiro a 9 de fevereiro de 2006. Para o sistema de resmamento evaporativo foram utilizados ciclos de aspersão com diferentes intervalos no período todo. Entre as técnicas monitoradas, o melhor comportamento térmico foi verificado no 2° período (de 26 a 30/jan com aspersão contínua) na temperatura da superficie interna da telha do sistema evaporativo (TTevap = 23,2°C) apresentando um decréscimo de 1,3°C em relação a célulateste de referência e um acréscimo de 0,1 °C em relação as médias da temperatura do ar para o período. Nas médias da temperatura do ar dos áticos, o 2° período apresentou os menores valores para os sistemas: reflexivo (TAArefl =23,4°C) e evaporativo (TAAevap = 23,5°C), apresentando uma atenuação de 0,5°C e 0,4°C em relação a célula de referência respectivamente, além de uma elevação de 0,3°C em relação as médias da temperatura do ar externo. Os resultados, analisados através de tratamento estatístico, demonstram a viabilidade do uso do sistema evaporativo em condições climáticas de elevada umidade relativa do ar, contribuindo para atenuar os efeitos das hostilidades climáticas em coberturas das edificações._________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: In Brazil, the tropical climate is predominant in most of regions. Roofing is the building component with the highest exposition to direct solar radiation. The challenge for researchers and designers is to achieve cornfort in the built environrnent and to contribute to energy saving, proposing roofing systems with good thermal insulation, and consequently lesser internal surface temperatures. The objective of this research is to monitor the thermal behavior of fiber-cement roofing and to present a discussion about the results obtained in cell-tests in the city of Campinas, SP, through passive cooling techniques. Four cell-tests were used: one cell-test was adopted as reference, and the other three were analyzed with evaporative, radiative and reflective systems, respectively. The evaporative system was tested with different aspersion cycles through spraying systems and intervals. The monitored parameters were the internal surface temperatures of the roofing tiles (TT s) and attic air temperatures (TAA's) in the period of January 21st to February 9th of2006. Among the monitored passive techniques, the best thermal behavior was observed in the 2nd period (iTom January 26th to 30th, corresponding to continue spraying), related to the internal surface temperature with the evaporative system (TTevap = 23,2°C). A reduction of 1,3°C was observed, as compared to the reference test-cell and and an increase of 0,1 °C in comparison with the average air temperature. In relation to the average of attic air temperature, the 2nd period presented the lowest temperature for reflexive system (T AArefl = 23,4°C) and evaporative system (TAAevap = 23,5°C); a reduction of 0,5°C and 0,4°C in relation of the reference test-cell respectively was observed; also, it showed an increase of 0,3°C as compared with air temperature. The results presented through statistical analyses demonstrated that the use of the evaporative system in climatic conditions with high relative humidity is viable, contributing, therefore, to attenuate the effects of climatic hostilities in the roofing buildings.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A pesquisa e o desenvolvimento de sistemas passivos de resfriamento de emergência são necessários para os sistemas termo-nucleares de nova geração. Algumas informações fundamentais sobre a operação desses sistemas requerem a pesquisa de alguns processos relativos à circulação natural, principalmente em condições de escoamento bifásico envolvendo processos de condensação na presença não-condensáveis, pois muitas situações encontradas são novas. A bancada experimental de circulação natural (BCN) foi utilizada para a realização de testes com diversas concentrações de não-condensáveis e níveis de potência. O não-condensável presente no circuito diminui a taxa de transferência de calor para o secundário do trocador de calor, causando baixo desempenho do trocador de calor. A presença de altas concentrações de não-condensáveis no trocador de calor propicia elevadas variações de pressão, decorrentes do processo de condensação abrupto, determinando a inversão da vazão e de fortes vibrações e esforços nas tubulações do circuito. A concentração inicial de não-condensável e a geometria do circuito, na entrada do trocador de calor, determinam o estabelecimento de transitórios com escoamento bifásico. A BCN foi modelada com o código computacional de Análise de Acidentes e Termo-Hidráulica RELAP5/MOD3.3 e, os valores calculados foram comparados com os dados experimentais, apresentando boa concordância para menores concentrações de ar. Os valores calculados para maiores concentrações de não-condensável foram satisfatórios após o circuito ter atingido a temperatura de saturação no aquecedor elétrico. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Carlos Raimundo Ferreira Grosso / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-25T11:21:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnayaFernandez_SilviaCristina_M.pdf: 2061655 bytes, checksum: 298bb14374c8c4e430d6af745191e686 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Apesar da facilidade da produção e da possibilidade de fabricação em escala industrial, as micropartículas lipídicas apresentam desvantagens como a baixa capacidade de encapsula-ção e a possibilidade de expulsão do material de recheio durante o armazenamento. Foram propostas micropartículas lipídicas contendo lipídios sólidos e líquidos como mate-riais de parede com o objetivo de minimizar a expulsão do material de recheio. Desta forma o presente trabalho teve como finalidade estudar a formação de microcápsulas lipídicas produzidas pelo processo Spray Cooling, compostas por misturas, em diferentes proporções de ácido oleico, linolênico e cera de carnaúba como matriz, lecitina de soja como surfactante e solução de glicose e glicose sólida como materiais de recheio. O objetivo foi aumentar a eficiência de encapsulação, avaliando e verificando o efeito da composição e estrutura da matriz lipídica, testando o comportamento da partícula com a inclusão de um novo compo-nente na matriz lipídica como é a cera de carnaúba. Nas micropartículas foram avaliadas a morfologia de superfície e microestrutura por microscopia eletrônica de varredura, tamanho e distribuição de partícula, quantidade de glicose superficial (não encapsulada), eficiência de encapsulação e comportamento de liberação do recheio em solução aquosa. As micro-partículas apresentaram formas esféricas com paredes rugosas, os diâmetros médios situa-ram-se numa faixa de 36 e 58 µm. Os resultados de eficiência de encapsulação nas misturas com a glicose em solução encontraram-se numa faixa de 52 a 62%, e nas misturas contendo o recheio sólido os valores de eficiência de encapsulação situaram-se numa faixa de 54 a 66%. As maiores quantidades de glicose superficial foram encontradas nas formulações nas quais foram adicionadas quantidades de recheio sólido. A liberação do recheio foi avaliada a cada 30 minutos durante 2 horas, observando-se que nos primeiros 30 minutos, as formu-lações que continham a glicose sólida apresentaram valores acima de 86% (efeito burst), enquanto que a liberação do recheio nas misturas contendo a glicose em solução apresentou valores de 22 a 72%. Ao término desse período, nestas misturas foi observado que a libera-ção de recheio ocorreu progressivamente. A utilização da matriz lipídica nas formulações parece responsável pelos resultados, considerando que a adição do lipídio liquido à cera de carnaúba foi um fator determinante na modificação da cristalização da mistura lipídica pro-porcionando uma melhoria na eficiência de encapsulação destas partículas / Abstract: The manufacturing and large scale production of micro particles is easy; however these products show some disadvantages such as poor encapsulation and deficient core material expulsion during storage. To avoid this problem the use of nanostructured lipids have been proposed with the purpose of minimizing the expulsion of core material. This work was conducted to study the formation of lipid microcapsules, produced during spray cooling, from mixtures which contained different proportions of: oleic acid and carnauba wax as matrices, soybean lecithin as a surfactant and glucose solution and solid glucose as core materials. The objective of this study was to increase the efficiency of encapsulation by assessing and verifying the effect of composition and structure of the lipid matrix. The per-formance was evaluated with the addition of a new compound, carnauba wax, in the lipid matrix. In the micro particles the following variables were assessed: superficial morphology and microstructure by electron microscopy, size and particle distribution, amount of super-ficial glucose (not encapsulated), efficiency of encapsulation and performance of releasing core material in an aqueous solution. The micro particles showed spherical shapes with rough walls, the average diameters varied from 36 and 58 µm. Results of encapsulation efficiency were from 52 - 62% for mixtures of glucose solution and from 54 - 66% for mix-tures with solid core. More superficial glucose quantities were found in formulations in which solid cores were added. Core releasing was assessed every 30 minutes during 2 hours; during the first 30 minutes, the formulations containing solid glucose showed values > 86% (burst effect) while the releasing of core material from mixtures containing glucose solution varied from 22-72% where the release increased progressively during this time. The use of a lipid matrix in the formulations may be responsible for these results because the addition of a liquid lipid (AO) to carnauba wax was a crucial factor in the crystallization modification of the lipid mixture providing reasonable encapsulation efficiency / Mestrado / Consumo e Qualidade de Alimentos / Mestra em Alimentos e Nutrição

This research investigates the potential of a solar powered cooling system for single family houses in Pakistan. The system comprises water heating evacuated tube solar collectors, a hot water storage tank, and an absorption chiller. A literature review was carried out covering: • Energy situation, climate, and renewable energy potential in Pakistan; • Energy and thermal comfort in buildings, particularly for hot climates; • Solar collectors and solar cooling systems, particularly for hot climates; • Dynamic thermal simulation and weather data for solar energy systems and buildings. It was found that Pakistan is short of energy and that there is a great need to cool buildings. Renewable energy cooling systems are, therefore, of interest. The system described above was selected, as it was found that solar energy is abundant in Pakistan when cooling is required; thermal systems can be more economical than photovoltaics for hot climates and suitable components (collectors, absorption chillers, etc.) are commercially available. The TRNSYS dynamic thermal simulation program was selected as the main research tool, as it has been tested for solar energy and building applications by many researchers and suitable experimental facilities were not available. A simple typical building in Pakistan with a solar cooling system was simulated. Optimum values for key parameters were found by repeated simulations. It was concluded that the system would be able to provide cooling when required without an auxiliary heat source, and that an evacuated tube collector with a gross area of 12 m2, a collector flow rate of 165 kg/h, and a storage tank volume of 2 m3 would provide satisfactory performance for a 3.52 kW absorption chiller integrated with 42m3 single room. The results were in good agreement with published results from other researchers. Sensitivity analysis was carried out for the collector area, collector flow rate and storage tank size. It was found that varying the collector area had the largest effect on system performance, followed by varying the storage tank volume. Varying the collector flow rate had the smallest effect. It is recommended that solar cooling systems should be considered for Pakistan, and that further research should be carried out into reducing building cooling loads, using surplus heat for other loads, improving the performance of the proposed solar cooling system, and comparing it with other systems such as photovoltaics.

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The objective of this PhD project is to develop novel membranes and desiccants that would help develop a second generation vacuum desiccant cooling (VDC) garment that is efficient, robust, durable and wearer-friendly. It was found that properly chosen support material could improve both mechanical strength and vapor flux for flat sheet polyvinylidene fluoride (PVDF), due to improved membrane structure and structure integrity that enhanced vapour mass transfer. Super solid desiccants were developed using a super absorbent polymer (SAP), which are sodium polyacrylate granules, as the host matrices to harbour LiCl. Furthermore, a novel desiccant based on loading LiCl in to hydrophobic hollow fibre membranes and therefore called membrane based desiccant fiber (MDF), was developed and demonstrated to be suitable for VDC. Heat and mass transfer for vapor absorption in MDF were analyzed. These membranes and desiccants, although developed for application in VDC, may also found applications in other fields such as water treatment, air conditioning, and natural gas dehumidification. Finally, based on the newly developed membranes and desiccants, three conceptual designs of second generation VDC garments are proposed.

Lågtempererade värmekällor som ytvatten och borrhålslager kan i samverkan med en värmepump ses som outnyttjade energikällor. En sjö- och borrhålsbaserad anläggning kan ha en hög total effektivitet om både värme och kylbehov finns och en stor fördel är att frikyla kan användas från sjö och borrhål under delar av året. Kungsbrohuset byggdes 2008 - 2010 med målsättningen att bli världens mest energieffektiva kontorsbyggnad. Mer specifikt var målsättningen att köpt energi skulle vara hälften av boverkets regler. Av den totala bruksarean på 27 000 m2 utgörs ca 19 500 m2 av kontorsyta. Anläggningen värms och kyls huvudsakligen av en värmepump med en värmeeffekt på 350 kW. Vintertid används värmepumpen för både värme och kyla då ett stort kylbehov även finns under uppvärmningssäsongen till serverrum mm. När värmepumpen inte räcker till så används fjärrvärme och fjärrkyla/sjökyla för att täcka behovet. Vid byggnationen installerades en ledning mellan kungsbrohuset och centralstationen för att på centralstationen utnyttja frikyla från sjön samtidigt som kungsbrohuset fick möjligheten att utnyttja värmen i köldbärarreturen. Målet med studien var att utvärdera anläggningen med fokus på tre huvudsakliga frågor. Att undersöka om värmepumpen har högsta möjliga temperatur på förångningssidan vintertid var den första. Den andra frågan var om frikyla från sjön utnyttjades optimalt. Den tredje frågan var att jämföra den projekterade energianvändningen med det verkliga utfallet. Studien utfördes genom besiktningar på plats, insamling av energistatistik samt att studera anläggningen genom driftdator, driftkort, flödesscheman etc. Vintertid så har den egna köldbärarreturen använts nästan uteslutande som värmekälla till värmepumpen då dess temperatur är högre än borrhålslagrets. Utnyttjandet av frikyla från sjön har inte fungerat optimalt då fjärrkyla har använts under vintermånaderna trots att sjöns temperatur är låg. Detta kan åtgärdas genom omprogrammering av villkor för aktivering av frikylan. Jämförelsen mellan projekterad köpt fastighetsenergi på 47 kWh/m2, år med det verkliga utfallet visade att användningen är något högre i verkligheten och hamnade på 55 kWh/m2, år efter att processkylan räknats bort då den inte räknas som fastighetsenergi. Anläggningen är totalt sett väldigt effektiv och har en mycket låg användning av köpt energi. Att kylbehov finns även vintertid gör att värmepumpens effektivitet blir maximal då nyttig energi utnyttjas på båda sidorna.