Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:19:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CarvajalFlorez_FabioAlejandro_D.pdf: 13507897 bytes, checksum: 763803f559424480cb0dc2207f08a244 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: No presente trabalho se realiza o estudo do controle da válvula de expansão e da velocidade de rotação do motor do compressor para um sistema de ar condicionado com armazenamento térmico em banco de gelo. Utilizando os princípios de projeto térmico, projeto eletrônico, programação de computadores e técnicas de controle procuram-se o aumento da eficiência do sistema. Neste controle propostos usou-se a lógica difusa. Inicialmente controlou-se o grau de superaquecimento através do controle da abertura da válvula de expansão e trabalhando o compressor em sua rotação máxima. Em seguida foi implementado um controle que trabalha regulando simultaneamente a velocidade do compressor e a abertura da válvula de expansão / Abstract: In this work is realized a control analysis ofthe expansion valve and the rotacional speed of the compressor engine for an air conditioning system with thermal storage in an ice storage tank. The thermal project, electronical project, computer programming and control technics are integrated to increase the performance of the system. To implement the proposed controls the logic fuzzy is used. Inicially, the refrigerant superheat was controlled through the expansion valve with the compressor working at highest rotational speed. Then, it was implemented the control regulating simultananeously the compressor speed and the expansion valve / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

[pt] Como parte de um sistema solar de condicionamento de ar por resfriamento evaporativo, foi projetado e construindo um desumidificador de ar utilizando tri-etileno glicol como agente higroscópio líquido. O modelo teórico desenvolvido, baseado no procedimento adotado para cálculo de torres de resfriamento. Levou em consideração o abaixamento de pressão de vapor na superfície líquido-gás assim como o calor de mistura de tri-etileno glicol e água. Os dados experimentais obtidos concordam satisfatoriamente com os resultados previstos pelo modelo teórico proposto, dentro das faixas de vazão pesquisadas. Uma correlação semi-empírica foi desenvolvida para cálculo dos coeficientes de difusão de desumidificadores de ar como função das vazões das fases líquida e gasosa. Finalmente é sugerido um procedimento para projeto de desumidificadores de ar de características semelhantes ao modelo proposto. / [en] As part of solar evaporative cooling air conditioning system, using tri-ethylene glicol as a liquid dehumidifier, an absortion tower was designed and built for drying air. The theory of heat and mass transfer between liquid and gas was developped following the same procedure as usually adopted for cooling tower calculations.The lowering of vapor pressure and the heat of solution were taken into account. Experimental data agree reasonably with theory within a wide range of flow rates. A correlation was developped relating mass transfer coefficients to liquid and gás flow rates. A procedure is finally suggested for designing and estimating the performance of na absortion tower.

[pt] No Brasil, devido ao clima tropical, muita energia elétrica é utilizada em sistemas de ar condicionado. Devido à excelente irradiação solar que incide na maior parte do país, existem boas condições para atender esta grande demanda de refrigeração através da utilização de sistemas de ar condicionado assistido por energia solar térmica. Nesta dissertação, as mais importantes tecnologias que utilizam a energia solar para a climatização foram verificadas quanto a sua aplicabilidade técnica e econômica no Brasil, com foco em sistemas de médio porte. Os princípios básicos para o dimensionamento de um sistema de refrigeração solar são descritos e um estudo de caso é apresentado e discutido, comparando-se um sistema de ar condicionado assistido por energia solar (auditório em Guaratinguetá, São Paulo) com um sistema tipo split convencional. No estudo deste caso, a dinâmica de simulação térmica de edifícios foi modelada utilizando o programa Helios-PC. Também se analisa como a carga térmica de resfriamento pode ser diminuída considerando-se uma temperatura adequada no interior da edificação, de acordo com as normas brasileiras de conforto térmico, como também pelo emprego de isolamento adequado na construção do edifício. / [en] In Brazil a lot of electrical energy is used by building air-conditioning because of the tropical climate. In many cases there is a general congruence of solar irradiation and demand for building air-conditioning and solar thermal cooling has the potential to satisfy a part of the rapidly growing cooling demand. Due to excellent solar irradiance and a high cooling demand there exists in Brazil good conditions for the use of solar-assisted air-conditioning. In this work the most important solar cooling techniques and their suitability in Brazil are discussed. The objective of the present study is to analyze the technical and economic feasibility of medium sized solar-assisted air-conditioning in Brazil. The energy saving potential of solar-thermal air-conditioning in comparison to best practical solutions in Brazil using conventional split air-conditioning systems, is shown based on a case study (auditorium in Guaratinguetá - São Paulo). The economy of solar-assisted air-conditioning is thereby discussed. The basic principles for the dimensioning of a system for solar cooling are described. The auditorium in the case study is modelled by using the dynamic thermal building simulation program Helios-PC. In this context it is, as well, demonstrated how the cooling load could be decreased by adapting the indoor temperature according to the Brazilian standards of thermal comfort and by using building insulation.

Este trabalho apresenta os resultados da pesquisa "Análise do Escoamento de Fluidos Refrigerantes Alternativos ao HCFC 22 em Tubos Capilares Adiabáticos", desenvolvida para obtenção do título de Doutor em Engenharia no Departamento de Engenharia Mecânica da EPUSP. Essa pesquisa foi motivada pelas resoluções do Protocolo de Montreal, que prevêem a eliminação gradativa do HCFC 22 e, conseqüentemente, impõem a necessidade da realização de estudos sobre o comportamento de fluidos alternativos ecologicamente aceitáveis nos sistemas de refrigeração e seus componentes. Até o momento, as pesquisas e as referências bibliográficas indicam a utilização de misturas zeotrópicas e quase-azeotrópicas como a melhor alternativa para substituição do HCFC 22. Desta forma, foi realizado um extenso levantamento experimental do escoamento do R-407C (uma mistura zeotrópica) e do R-410A (uma mistura quase-azeotrópica) através de tubos capilares, em uma unidade laboratorial construída para essa finalidade. Esse levantamento, realizado para condições de entrada subresfriada e saturada, caracterizou a influência destes fluidos refrigerantes e dos diversos parâmetros operacionais e geométricos no comportamento do tubo capilar em sistemas de refrigeração. Foram desenvolvidos dois modelos (fases separadas e homogêneo) para a modelagem matemática do escoamento de fluidos refrigerantes através de tubos capilares, a fim de verificar o efeito do tipo de escoamento adotado nessa modelagem. A validação dos programas de simulação desenvolvidos, tanto para os dados experimentais obtidos no presente trabalho quanto para dados de literatura, mostra que os dois modelos podem ser utilizados para essa modelagem, apresentando desvios semelhantes em relação aos dados experimentais. A fim de aprimorar os modelos, é necessária a realização de estudos mais aprofundados sobre o atraso de vaporização e a ocorrência de blocagem na saída do tubo capilar. Por fim, foi realizado um estudo numérico comparativo do desempenho do HCFC 22 e dos alternativos R-407C e R-410A, que indicou que o primeiro é adequado tanto para o "retrofit" de equipamentos existentes quanto para utilização em novos equipamentos, enquanto que o segundo deve ser utilizado apenas em novos equipamentos. / This work presents the results of the research activities on the "Analysis of HCFC 22 Alternatives Flow Through Adiabatic Capillary Tubes", developed at the Mechanical Engineering Department of Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Such research was motivated by the resolutions of Montreal Protocol, which imposes gradational elimination of several refrigerants, among them HCFC 22. This leads to the necessity of carrying out studies on the behaviour of ecologically acceptable refrigerants in refrigeration systems and components. So far, researches and literature indicate the usage of zeotropic and near azeotropic refrigerant mixtures as the best alternative to HCFC 22. Therefore, it was performed an extensive experimental survey on R-407C (a zeotropic mixture) and R-410A (a near azeotropic mixture) flow through capillary tubes. Such survey, which was carried out for both subcooled and two-phase inlet conditions, characterised the influence of these refrigerants, as well as the several operating and geometric parameters on the behaviour of capillary tubes used in refrigeration systems. In order to analyse the effect of different approaches for two-phase flow, it was developed two models (separated flow model and homogeneous model) for mathematical simulation of refrigerant flow through adiabatic capillary tubes. Models validation using both experimental and literature data shows that the two models are suitable for such simulation, with the same error level in relation to experimental data. It was also noticed that it is necessary to perform more comprehensive studies on the delay of vaporisation and capillary tube outlet shocking flow phenomena. Finally, it was performed a comparative study on the performance of HCFC 22, R-407C and R-410A, which indicates that R-407C is suitable both for retrofitting actual equipment and for new ones, while R-410A is suitable only for new equipment.

Dentre as tendências de uso racional de recursos, principalmente energia, e da necessidade de assegurar a produtividade e qualidade na execução de atividades produtivas, destaca-se o conceito de edifício inteligente. Este ambiente materializa o conceito de integração dos sistemas prediais potencializando a otimização dos recursos e a eficiência do trabalho humano. Neste contexto, abordagens conceituais baseadas em sistemas a eventos discretos e técnicas derivadas de rede de Petri têm sido introduzidas como uma alternativa eficaz de modelagem e análise das soluções de integração dos sistemas prediais. Um resultado expressivo destas iniciativas são os métodos propostos para a modelagem e análise de estratégias de gerenciamento de sistemas de ar condicionado, utilizando uma abordagem híbrida, onde são considerados os aspectos de sistemas a eventos discretos e as variáveis de dinâmica contínua. Contudo, as abordagens e métodos existentes são limitados a soluções específicas de implementação, como os sistemas de ar condicionado com volume de ar contínuo. Assim, o presente trabalho introduz uma extensão destas abordagens para modelar e analisar soluções de automação predial que incluem sistemas de ar condicionado com volume de ar variável. A eficiência deste método na concepção e validação destas soluções é ilustrada através de um estudo de caso. / Among the trends of rational use of resources, especially energy, and the need to ensure productivity and quality in the implementation of productive activities, there is the concept of intelligent building. This environment materializes the concept of integrating building systems, powering the optimization of resources and the efficiency of human labor. In this context, conceptual approaches that are based on systems of discreet events and techniques, which are derived from the Petri nets, have been introduced as an effective alternative to modeling and analysis of solutions of building systems integration. A significant result of these initiatives are the proposed methods for modeling and the analysis of strategies for air conditioning systems management using a hybrid approach where the aspects of systems of discreet events and the variables of continuing dynamic are considered. However, the existing methods and approaches are limited to their specific implementation solutions, such as air conditioning systems with continuous volume of air. Thus, this work introduces an extension of these approaches to model and analyze the building automation solutions that include air conditioning systems with variable volume of air. The efficiency of this method in the design and validation of these solutions is illustrated through a case study.

Dentro do conceito de "Edifício Inteligente", que tem como objetivo a otimização da infra-estrutura física e do ambiente em relação a aspectos de produtividade e comportamentais, este trabalho apresenta uma metodologia para modelagem e simulação de estratégias de gerenciamento de sistemas de ar condicionado onde focaliza-se a integração do ar condicionado com os demais sistemas de um edifício. Para tanto introduz-se uma abordagem híbrida onde são considerados aspectos de Sistemas a Eventos Discretos e de Sistemas de Variáveis Contínuas. Como estudo de caso apresenta-se a modelagem do sistema de ar condicionado do Prédio dos Ambulatórios do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina de São Paulo, para o qual se aplica o método proposto para análise do tratamento de perturbações no sistema de ar condicionado resultantes de variações da carga térmica. / Considering "Intelligent Buildings", which have as one of its purpose to improve its structure and environment in order maximise the effectiveness of its occupants, this work introduce a methodology for modelling and simulation of HVAC systems. The focus is on the integration of the HVAC system with other building systems. A hybrid approach is introduced to consider both discrete and continuous aspects. As case study, we present the models for the Ambulatory Building of Hospital of the Medical School of São Paulo University. Particularly, the proposed methodology is used to analyse if the response of the HVAC system to thermal load variations can be enhanced, improving the thermal comfort, when integration between systems is considered.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 384715.pdf: 1956020 bytes, checksum: 3db73ba49319745144db2d25f7331e16 (MD5) Previous issue date: 2006-08-30 / Este trabalho tem por objetivo avaliar a influ?ncia de par?metros construtivos na demanda e consumo de energia el?trica para fins de condicionamento t?rmico ambiental. Os par?metros construtivos avaliados englobam tipos de vidros, cores externas das fachadas e revestimento nas paredes internas. As an?lises s?o realizadas atrav?s do programa de simula??o termoenerg?tica EnergyPlus e avaliadas a partir de um m?todo desenvolvido para analisar a efic?cia das alternativas construtivas. As avalia??es s?o realizadas tendo como base a edifica??o do Hospital Bruno Born, localizado em Lajeado, Rio Grande do Sul. A an?lise visa minimizar o consumo de energia el?trica no sistema de ar condicionado e atender todos os requisitos de conforto e assepsia de treze quartos de interna??o do estabelecimento hospitalar, de acordo com os ?ndices de temperatura especificados na NBR-6401. Visando averiguar as condi??es do ambiente t?rmico e o consumo de energia el?trica, s?o avaliados os ?ndices de conforto t?rmico, as temperaturas internas e a pot?ncia necess?ria do ar condicionado de expans?o direta para cada um dos treze quartos de interna??o do hospital, verificando o consumo energ?tico das alternativas utilizadas e a rela??o custo-benef?cio da melhor alternativa. Atrav?s das simula??es constatou-se que com a utiliza??o de materiais eficientes termicamente as trocas t?rmicas do interior com o exterior s?o minimizadas, diminuindo o consumo energ?tico do sistema de ar condicionado.

O presente trabalho consiste na simulação numérica de mecânica dos fluidos do escoamento presente na cabine de passageiros e galleys de uma aeronave de passageiros típica. Para a simulação numérica foi utilizado o software CATIA para a construção da geometria da cabine de passageiros e galleys, o ICEMCFD para a geração da malha não igualmente espaçada e o FLUENT para a solução da simulação numérica e visualização dos resultados. Na malha numérica incluiu-se a geometria dos assentos e passageiros, bem como os bagageiros e móveis das galleys dianteira e traseira. Incluiu-se uma superfície de simetria ao longo da geometria como hipótese simplificadora. A malha é do tipo não-estruturada com 3.700.000 elementos tetraédricos com maior refino em pontos onde se suspeita que haja maiores gradientes das propriedades envolvidas. Quanto às formulações matemática e numérica, as equações da conservação da massa, quantidade de movimento e modelo de turbulência do tipo k-? foram incluídas. Admitiu-se como fluido o ar atmosférico a propriedades constantes e isotérmico, solução segregada, acoplamento pressão-velocidade do tipo SIMPLE, e esquemas de discretização UPWIND de primeira e segunda ordem foram considerados. A simulação apresentou convergência satisfatória. Os resultados do campo de velocidades apresentaram-se dentro das expectativas.

Buscando melhorar a eficiência do sistema de controle ambiental aeronáutico, o seu projeto e análise são realizados com auxílio de ferramentas computacionais utilizando modelos dinâmicos deste sistema. Uma melhoria do modelo que representa o sistema de ar condicionado, parte do sistema de controle ambiental, é importante para as empresas fabricantes de aeronaves uma vez que resultados mais precisos das simulações permitem aos seus engenheiros agirem antecipadamente ajustando parâmetros importantes do sistema e as leis de controle para que se tenha um sistema estável sem necessidade de se realizar um número excessivo de ensaios em voo, reduzindo assim os custos de desenvolvimento. Utilizando-se a ferramenta Matlab/Simulink, o modelo matemático de uma máquina de ar condicionado aeronáutica ciclo simples foi desenvolvido e implementado. O modelo é capaz de representar a máquina de ar condicionado operando tanto em malha aberta (sem controle da temperatura do ar na saída da máquina) quanto em malha fechada (com controle da temperatura do ar de saída da máquina). As simulações foram realizadas submetendo o modelo a diversas condições de temperatura e pressão de entrada. Os resultados da simulação foram parcialmente validados através de comparação com os dados experimentais disponíveis.

O conforto térmico e a qualidade do ar interior são fatores importantes a serem considerados tanto na fase de projeto quanto na operação dos edifícios. Este trabalho tem como objetivo avaliar as condições do ambiente térmico durante operação do sistema de condicionamento de ar por meio de medições em campo no período de verão. A pesquisa foi realizada em nove edifícios corporativos com climatização artificial na cidade de São Paulo, que foram selecionados conforme critérios pré-estabelecidos de sistema central com distribuição de ar por dutos. A estratégia de medição e o dimensionamento estatístico do número de amostras por edifício foram determinados de acordo com os resultados das primeiras medições. Coletaram-se os dados dos parâmetros ambientais com instrumentação correspondente em três pavimentos aleatórios de cada edifício. Posteriormente, compararam-se os dados com os níveis estipulados por normas técnicas nacionais e internacionais de conforto térmico e qualidade do ar interior, a fim de verificar a eficiência dos sistemas de distribuição de ar dos edifícios pesquisados no que diz respeito à remoção de poluentes, baseado na medição da concentração de dióxido de carbono, e ao provimento do conforto através da análise de variáveis como temperatura, umidade relativa e velocidade do ar. Os resultados mostraram que a maior parte da amostra se enquadrou nas categorias de ambientes térmicos estabelecidos pelas normas e que existe um potencial de conservação de energia nos edifícios de escritório em São Paulo. / Thermal comfort and indoor air quality are important factors to be considered during building design and operation. This study aims to evaluate thermal environment conditions during air conditioning system operation through field measurements in summer. The survey was conducted in nine office buildings with mechanical cooling in São Paulo. Measurement strategy and statistical determination of the number of samples per building were determined in accordance to the results of initial measurements. Environmental parameters data was collected with corresponding instrumentation in buildings and then compared with the levels required by national and international standards for thermal comfort and indoor air quality in order to verify air distribution efficiency in regard of pollutants removal, based on carbon dioxide concentration, and the provision of comfort through the analysis of variables such as temperature, relative humidity and air velocity. The results showed that most of the sample fitted into the categories of thermal environment established by the standards and that there is potential for saving energy in air-conditioned buildings in Sao Paulo.