Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Esta dissertação apresenta a avaliação térmica, econômica e ambiental de um sistema de aquecimento solar (SHS) que é usado em uma usina de asfalto, através de simulação computacional com TRNSYS. O processo escolhido é o aquecimento do betume a partir da temperatura de armazenamento até a temperatura de mistura, usando óleo mineral como fluido de transferência de calor (HTF). Os componentes do sistema são o trocador de calor HTF-betume, o coletor concentrador solar parabólico composto (CPC), o aquecedor auxiliar e a bomba de circulação. A simulação no TRNSYS calcula os balanços de massa e energia no circuito fechado do HTF a cada hora. Dados horários do Ano Meteorológico Típico (TMY) do Rio de Janeiro foram utilizados para executar este trabalho. Em muitos casos, a temperatura do HTF ultrapassou 238C, mostrando que o CPC é apropriado para esta aplicação. Economia de combustível e emissões evitadas foram consideradas para as análises economica e ambiental. Este trabalho descreve as fontes renováveis de energia, os tipos de usinas de asfalto e de aquecedores de betume. Ele também mostra a fração brasileira de algumas destas fontes. Os resultados, portanto, mostram ser possível encorajar políticas públicas ambientalmente corretas para incentivar o uso de energia solar na indústria de asfalto. Além disso, este trabalho pode ajudar na redução da elevada emissão dos gases de efeito estufa a partir da utilização dos combustíveis fósseis nesta indústria. / This dissertation presents thermal, economic and environmental evaluation of a solar heating system (SHS) which is used in an asphalt plant from computational simulation with TRNSYS. The process chosen is the bitumen heating from the storage up to the mixing temperature, using mineral oil as heat transfer fluid (HTF). The system components are the HTF-bitumen heat exchanger, the compound parabolic concentration solar collector (CPC), the auxiliary heater and the circulation pump. The TRNSYS simulation computes the mass and energy balances in the HTF closed loop every hour. Rio de Janeiro typical meteorological year (TMY) hourly weather data was used in order to perform this paper. In many instances, HTF temperature has reached a temperature that more than 238C, showing that the CPC is suitable for this application. Fuel savings and avoided emissions were taken into account for economic and environmental analysis. In this work describes the renewable energy sources, the asphalt plant and bitumen heater types. It also shows the Brazilian portion of the some of these sources. The results, though, made it possible to address environmentally sound public policies to encourage solar energy use in the Asphalt Industry. Moreover, it will help in reducing the high emission of the green house gases from the use of the fossil fuels in this industry.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-07-13Bitstream added on 2014-06-13T20:33:04Z : No. of bitstreams: 1 sales_fb_me_bauru.pdf: 1185139 bytes, checksum: ba8e8304a72e250dcb73d00e64d9a913 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / As discussões recentes sobre sustentabilidade tem destacado os sistemas de aquecimento solar como alternativa adequada para aquecimento de água. Estes sistemas tem ganho notoriedade tanto para uso doméstico como no aquecimento de piscinas. Um dos aspectos que é frequentemente destacado como principal dificuldade para a sua popularização, entretanto é o custo de sua implantação. Uma das formas de reduzir este custo é minimizando o número de componentes e simplificando o sistema. Nesta linha de desenvolvimento muito tem se discutido sobre o uso de sistemas integrados coletor-armazenador (ICS). Baseando-se nestas avaliações, este trabalho pretende estudar diferentes configurações geométricas de coletores solares com armazenador integrado do tipo cubóide e verificar a influência sobre o aproveitamento de energia térmica quando se utiliza diferentes dispositivos para direcionar o fluxo de água quente. A partir de simulações numérico-computacionais é possível identificar as geometrias que apresentam melhor estratificação térmica no armazenador. A estratificação da temperatura em um armazenador é um fator extremamente importante no estudo de coletores solares, pois determina a porção de temperatura mais elevada. O modelo base, validado experimentalmente na literatura, foi utilizado com condições de fluxos de calor incidente e de perda por resfriamento constantes com boa concordância de resultados. Modificações geométricas foram implementadas e avaliadas para otimizar os parâmetros de projeto deste tipo de coletores solares integrados. Outras análises alterando o volume do sistema coletor-armazenador foram realizadas: um com 200 litros de capacidade e outro com 300 litros, de maneira a estabelecer um tamanho ótimo do sistema. Para visualizar a estratificação do armazenador... / Recent discussions highlighted the sustainability of solar heating systems as an apropriate alternative for heating water. These systems has gained prominence for both household and swimming pool heating. One aspect that is often highighted as the main obstacle to its popularity is the cost of its implementation. One way to reduce this cost is to minimize the number of components and simplifying the system. In this field of development has long been discussed about the use of integrated collector-storage (ICS). Based on these evaluations, this work analyzes different geometrical configurations of integrated solar collector-storage with storage type cuboid and the influence on the use of thermal energy when you use different devices to direct the flow of hot water. From numerical-computational simulations, the geometry with better thermal stratification in the storage can be identified. the stratification of temperature in a storage is an extremely important factor in the study of solar collectors, because it determines the portion of higher temperature. The base model, experimentally validated in the literature, was used with constant conditions of incident head flux and loss for cooling. Geometric changes were implemented and evaluated to optimize the design parameters of this type of integrated solar collectors. Further analysis by changing the volume of the collector-storage system were carried out: a 200 liter capacity and another with 300 liters, in order to establish and optimum size of the system. To view the stratification of the storage, images with the temperature profile are shown at the end of the heating and cooling periods and the following graphics show the stratification coefficient. The CFD method allowed to obtain results with good agreement with those used as the basis from the literature. Results... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-01-25Bitstream added on 2014-06-13T19:11:16Z : No. of bitstreams: 1 bentivenha_lc_me_botfca.pdf: 1314612 bytes, checksum: 253e63a1300e0c3946bf45baca1a4fba (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Os coletores solares comumente utilizados no aquecimento de água, para o consumo doméstico, possuem a placa de aquecimento solar plana do tipo chapa - tubo. Devido à crescente utilização desses equipamentos, buscou-se, através deste trabalho, modificar um equipamento convencional, o qual recebeu, na placa solar, aletas de vidro, instaladas no plano vertical em relação à tampa de vidro, dividindo a mesma em diversas áreas, propiciando um aumento, tanto da reflexão dos raios infravermelhos em seu interior, quanto do efeito estufa. O objetivo do ensaio foi estudar o comportamento térmico desse equipamento, trabalhando a determinada vazão e obtendo as temperaturas com o emprego de termopares instalados em vários pontos do sistema, buscando a determinação da eficiência térmica da placa solar modificada. Para a determinação da eficiência, foram considerados o calor útil, o calor absorvido e as perdas de calor. As equações empregadas na determinação da eficiência térmica foram trabalhadas no programa Excel.Verificou-se que o equipamento apresentou um bom rendimento, atendendo as especificações definidas pelo INMETRO. A temperatura média de saída da água do equipamento apresentou valor superior a de equipamento similar, o mesmo não ocorreu com seu rendimento, embora as diferenças registradas tenham sido pequenas. A eficiência do equipamento não depende apenas dos parâmetros do projeto, mas também de outros fatores que levam a perda de energia. / The solar collectors commonly used in the water heating for domestic consumption possess the flat plate solar heating of plate type - tube. Due to increasing applications of those equipments the purpose was to modify the conventional, which received glass fins in the solar plate, installed in the vertical plan in relation to the glass cover, dividing the same in several areas, enabling reflection increase of the infrared rays in its interior as well as greenhouse effect. The thermal performance of the equipment has been studied analyzing the certain flow and obtaining the temperatures with the thermopairs installed in several points of the system and determining the thermal efficiency of the modified solar plate. The useful heat, the absorbed heat and the losses of heat were considered. The equations of the thermal efficiency were obtained in the Excel program. The equipment presented a good performance according to INMETRO specifications. The medium temperature of the water exit presented superior value when compared to a similar equipment. The same didn't occur with its performance, although the registered differences have been small. The efficiency of the equipment doesn't depend only on the parameters of the project, but also on other factors which lead to energy loss.

Orientador: José Roberto Corrêa Saglietti / Banca: Angelo Cataneo / Banca: Alessandro Torres Campos / Resumo: Os coletores solares comumente utilizados no aquecimento de água, para o consumo doméstico, possuem a placa de aquecimento solar plana do tipo chapa - tubo. Devido à crescente utilização desses equipamentos, buscou-se, através deste trabalho, modificar um equipamento convencional, o qual recebeu, na placa solar, aletas de vidro, instaladas no plano vertical em relação à tampa de vidro, dividindo a mesma em diversas áreas, propiciando um aumento, tanto da reflexão dos raios infravermelhos em seu interior, quanto do efeito estufa. O objetivo do ensaio foi estudar o comportamento térmico desse equipamento, trabalhando a determinada vazão e obtendo as temperaturas com o emprego de termopares instalados em vários pontos do sistema, buscando a determinação da eficiência térmica da placa solar modificada. Para a determinação da eficiência, foram considerados o calor útil, o calor absorvido e as perdas de calor. As equações empregadas na determinação da eficiência térmica foram trabalhadas no programa Excel.Verificou-se que o equipamento apresentou um bom rendimento, atendendo as especificações definidas pelo INMETRO. A temperatura média de saída da água do equipamento apresentou valor superior a de equipamento similar, o mesmo não ocorreu com seu rendimento, embora as diferenças registradas tenham sido pequenas. A eficiência do equipamento não depende apenas dos parâmetros do projeto, mas também de outros fatores que levam a perda de energia. / Abstract: The solar collectors commonly used in the water heating for domestic consumption possess the flat plate solar heating of plate type - tube. Due to increasing applications of those equipments the purpose was to modify the conventional, which received glass fins in the solar plate, installed in the vertical plan in relation to the glass cover, dividing the same in several areas, enabling reflection increase of the infrared rays in its interior as well as greenhouse effect. The thermal performance of the equipment has been studied analyzing the certain flow and obtaining the temperatures with the thermopairs installed in several points of the system and determining the thermal efficiency of the modified solar plate. The useful heat, the absorbed heat and the losses of heat were considered. The equations of the thermal efficiency were obtained in the Excel program. The equipment presented a good performance according to INMETRO specifications. The medium temperature of the water exit presented superior value when compared to a similar equipment. The same didn't occur with its performance, although the registered differences have been small. The efficiency of the equipment doesn't depend only on the parameters of the project, but also on other factors which lead to energy loss. / Mestre

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Esta dissertação apresenta a avaliação térmica, econômica e ambiental de um sistema de aquecimento solar (SHS) que é usado em uma usina de asfalto, através de simulação computacional com TRNSYS. O processo escolhido é o aquecimento do betume a partir da temperatura de armazenamento até a temperatura de mistura, usando óleo mineral como fluido de transferência de calor (HTF). Os componentes do sistema são o trocador de calor HTF-betume, o coletor concentrador solar parabólico composto (CPC), o aquecedor auxiliar e a bomba de circulação. A simulação no TRNSYS calcula os balanços de massa e energia no circuito fechado do HTF a cada hora. Dados horários do Ano Meteorológico Típico (TMY) do Rio de Janeiro foram utilizados para executar este trabalho. Em muitos casos, a temperatura do HTF ultrapassou 238C, mostrando que o CPC é apropriado para esta aplicação. Economia de combustível e emissões evitadas foram consideradas para as análises economica e ambiental. Este trabalho descreve as fontes renováveis de energia, os tipos de usinas de asfalto e de aquecedores de betume. Ele também mostra a fração brasileira de algumas destas fontes. Os resultados, portanto, mostram ser possível encorajar políticas públicas ambientalmente corretas para incentivar o uso de energia solar na indústria de asfalto. Além disso, este trabalho pode ajudar na redução da elevada emissão dos gases de efeito estufa a partir da utilização dos combustíveis fósseis nesta indústria. / This dissertation presents thermal, economic and environmental evaluation of a solar heating system (SHS) which is used in an asphalt plant from computational simulation with TRNSYS. The process chosen is the bitumen heating from the storage up to the mixing temperature, using mineral oil as heat transfer fluid (HTF). The system components are the HTF-bitumen heat exchanger, the compound parabolic concentration solar collector (CPC), the auxiliary heater and the circulation pump. The TRNSYS simulation computes the mass and energy balances in the HTF closed loop every hour. Rio de Janeiro typical meteorological year (TMY) hourly weather data was used in order to perform this paper. In many instances, HTF temperature has reached a temperature that more than 238C, showing that the CPC is suitable for this application. Fuel savings and avoided emissions were taken into account for economic and environmental analysis. In this work describes the renewable energy sources, the asphalt plant and bitumen heater types. It also shows the Brazilian portion of the some of these sources. The results, though, made it possible to address environmentally sound public policies to encourage solar energy use in the Asphalt Industry. Moreover, it will help in reducing the high emission of the green house gases from the use of the fossil fuels in this industry.

Orientador: Jose Tomaz Vieira Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T10:01:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Varella_FabianaKarladeOliveiraMartins_M.pdf: 1832499 bytes, checksum: 1908f1a8e922a649668feeb398910006 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O mercado de aquecimento solar de água vem crescendo desde a década de 90, porém há falta de informações sobre estudos de caso que avaliem a inserção de aquecedores solares de água nos domicílios brasileiros. Visando contribuir para reduzir essa carência o presente trabalho tem como objetivo avaliar a inserção de aquecedores solares de água no distrito de Barão Geraldo, Campinas-SP. A avaliação foi efetuada através de um plano amostral aleatório estratificado, pois essa metodologia permite conhecer melhor as características próprias de cada segmento da região estudada. Foi necessária a construção de um cadastro para a população pertencente ao distrito de Barão Geraldo, a realização de uma amostra piloto, e por fim, uma amostra final. Após a elaboração do cadastro foram desenvolvidos três questionários para revendedores autorizados, fabricantes e consumidores. O resultado dos questionários aplicados aos consumidores mostra que 19% (com margem de erro máximo de ±5%) dos domicílios do distrito de Barão Geraldo possuem aquecedor solar, ou seja, 1.800 domicílios. Foi realizada a análise do perfil de consumo de energia elétrica dos domicílios por posse de aquecedor solar de água, no período de 1999 a 2003. Verificou-se que os domicílios com aquecedor solar estão consumindo mais energia elétrica do que aqueles que não o tem. Porém, não foi avaliado se esses domicílios consomem mais energia elétrica após a instalação do aquecedor solar / Abstract: The market of solar water heating is growing since the decade of 1990, however there is a lack of information on case studies that evaluate the insertion of solar water heaters in Brazilian dwellings. In order to supply that lack, the present work aims at evaluating the insertion of solar water heaters in Barão Geraldo, district of Campinas-SP. The evaluation was made through a stratified aleatory sample plan, which allows to know the characteristics of each segment of the studied area. It was necessary to create a database of Barão Geraldo population, to accomplish a pilot sample and a final sample. After the elaboration of the database three questionnaires were developed for resellers, manufacturers and consumers. The result of the applied questionnaires to the consumers shows that 19% (with maximum error margin of ±5%) of the dwellings of Barão Geraldo district possesses solar heaters, i.e. , 1.800 dwellings. The analysis of electric power consumption of the dwellings was realized by ownership of solar water heater, in the period from 1999 to 2003. It was verified that the dwellings with solar heaters consume more electric power than the ones that don't possess it. However, it wasn¿t evaluated if those dwellings consume more electric power after the installation of the solar heaters / Mestrado / Planejamento de Sistemas Energeticos / Mestre em Engenharia Mecânica

O objetivo desta dissertação é propor diretrizes de projeto para integração do sistema de aquecimento solar (SAS) em edificações residenciais com base na abordagem do desempenho. O trabalho restringe-se ao sistema de água para abastecimento doméstico, composto por coletores planos fechados sem concentração. A investigação teórica é fundamentada na bibliografia sobre o SAS no contexto brasileiro e internacional, sendo descritas as características gerais do sistema e seus componentes. Entrevistas realizadas com profissionais atuantes na área e participações em treinamentos técnicos permitiram a coleta de dados sobre projeto, dimensionamento e instalação, além da identificação das causas do baixo rendimento e das falhas recorrentes durante o uso, operação e manutenção do SAS. São apresentados os requisitos e critérios de desempenho para o projeto do SAS com base na articulação dos conteúdos de documentos técnicos, normas, recomendações de fabricantes, profissionais projetistas e centros de pesquisa sobre o tema. Esses dados foram organizados tendo como referência de escopo da norma NBR 15.575/10, destacando os requisitos relacionados: (a) à segurança estrutural, (b) à segurança contra incêndio, (c) à segurança no uso e operação, (d) à estanqueidade, (e) ao desempenho acústico, (f) à saúde, higiene e qualidade da água, (g) à funcionalidade e acessibilidade, (h) ao conforto tátil e antropodinâmico, (i) à durabilidade e (j) à manutenibilidade. A interpretação dos requisitos e critérios de desempenho, segundo a lógica do programa de necessidades, permitiu a hierarquização das necessidades dos usuários, priorizando os atributos de projeto que contribuem para o maior rendimento do sistema e para a segurança no uso, operação e manutenção do SAS. As principais diretrizes de projeto consideram os requisitos de desempenho relacionados (a) às condicionantes locais quanto à orientação solar, latitude e sombreamento (b) ao posicionamento dos elementos e componentes construtivos; (c) ao dimensionamento e arranjos espaciais da edificação. Esta pesquisa buscou fornecer elementos técnicos para o planejamento do SAS desde as fases iniciais do projeto de modo contribuir para o melhor desempenho geral do sistema. / The objective is to propose design guidelines for integrating solar heating system (SHS) in residential buildings based on the performance approach. The work is restricted to the water system for domestic supply, composed of flat plate collectors closed without concentration. The research is based on the theoretical literature on the SHS in the Brazilian and international contexts, and describes the general characteristics of the system and presents an overview of incentive programs and quality control of SHS in Brazil. Interviews with professionals of the area and participation in technical training allowed the collection of data on design, sizing and installation, in addition to identifying the causes of low performance and recurring failures during use, operation and maintenance of SHS. The requirements and performance criteria for the design of SHS are presented, based on the articulation of the contents of technical documents, standards, recommendations of manufacturers, professional designers and research on the subject. These data were organized with reference to the scope of the NBR 15.575/10, highlighting the related requirements: (a) the structural safety, (b) fire safety, (c) the safe use and operation, (d) tightness, (e) the acoustic performance, (f) health, hygiene and water quality, (g) functionality and accessibility, (h) comfort and tactile anthropometric, (i) durability and (j) maintainability. The interpretation of the requirements and performance criteria, according to the logic of the program, allowed the hierarchy of users\' needs, prioritizing the design attributes that contribute to greater system performance and safety in the usage, operation and maintenance of SAS. The main design guidelines consider the performance requirements relating to (a) the constraints on the local solar radiation, temperature and shading, (b) the positioning of elements and building components, (c) the design and spatial arrangement of the building. This study aimed to provide technical information for planning the SHS from the early stages of the project in order to contribute to better overall system performance.

Orientadores: Marlene Rita de Queiroz, Thomaz Penteado de Freitas Borges / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agricola / Made available in DSpace on 2018-08-04T17:44:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_BrenoMonteirodos_M.pdf: 1088354 bytes, checksum: 34b6badc189dd2dfeafa1a3c5f41515c (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Uma metodologia para o projeto de coletores solares visando a secagem de grãos em silo foi implementada utilizando-se correlações empíricas previamente determinadas para o cálculo da fração solar fornecida pelo sistema. Foi realizado um estudo de caso de uma secagem de milho em silo, na cidade de Campinas ¿ SP, com pré-aquecimento do ar através de um coletor solar e aquecimento complementar com fonte energética convencional (GLP ou lenha). O coletor solar utilizado possui área de 1,80m2, foi construído com materiais de baixo custo e, devido ao material constituinte de seu leito (pedras britadas), apresenta elevada inércia térmica e capacidade de armazenar energia. A caracterização do coletor foi feita com o levantamento da sua curva de eficiência e com a determinação de sua constante de tempo. De maneira semelhante ao observado em coletores solares convencionais, a curva característica levantada apresentou comportamento linear. A capacidade de armazenar energia térmica foi constatada no elevado valor da constante de tempo obtida e pelas defasagens entre as curvas de calor útil fornecido ao ar e radiação solar incidente na superfície do equipamento. Na secagem de 1,20t de milho considerada no estudo de caso, utilizando-se uma vazão volumétrica específica de ar igual a 1,20 m3/m3.min à temperatura de 50°C, obteve-se uma economia de 31% na energia demandada para o aquecimento de ar. Através da análise de ciclo de vida econômico, para a utilização conjunta de energia solar e GLP no aquecimento de ar, foi determinada uma área coletora ótima de 7,50m2 a uma taxa de interesse de 0,12a.a., proporcionando o máximo retorno financeiro durante o ciclo de vida do equipamento. Aumentos nas taxas de interesse diminuem tanto os valores de área coletora ótima como do retorno financeiro durante o ciclo de vida econômico. Foi demonstrada, para as condições fixadas no estudo de caso, a viabilidade econômica da conversão de sistemas que utilizam GLP como fonte energética para sistemas assistidos por energia solar, proporcionando redução nos impactos ambientais da atividade e economia para o produtor rural. Nas mesmas condições foi verificada a inviabilidade econômica da utilização de energia solar em conjunto com a lenha / Abstract: A solar collector design procedure was proposed for sizing solar assisted crop-drying systems using empiric correlations, previously found, to determine the solar fraction supplied by the system. A case study of an in-bin crop drying was accomplished in the city of Campinas - SP with pre-heating of the air through a solar collector complemented by conventional energy source (LPG or firewood). The used solar collector had an area of 1,80m2, it was built with low cost materials and, due to its pebble bed, it presented a high thermal inertia and storing energy capacity. The collector was characterized by determining its efficiency curve and its time constant. As observed in conventional solar collectors, the characteristic curve presented linear behavior. The capacity to store thermal energy was confirmed by the high value of the time constant and by the delay between the useful heat and the incident solar radiation curves. In the studied case of drying 1,20 tons of corn, using a specific air flow rate equal to 1,20 m3/m3.min and a temperature of 50°C, it was saved 31% of the demanded energy for air heating. For a solar-assisted drying using LPG as the conventional source of energy, an optimum collector area of 7,50m2 was found through the life cycle saving analysis calculated with an annual interest rate of 0,12, providing the maximum saves during the equipment life cycle. Increasing the interest rate reduced both optimum collector areas and life cycle savings. For the crop drying case, it was demonstrated the economical viability of the conversion of LPG based to solar-assisted systems, providing reduction in the environmental impacts of the activity and savings for the rural producer. In the same conditions was demonstrated there is no economical viability in the conversion of firewood based to solar-assisted systems / Mestrado / Tecnologia Pós-Colheita / Mestre em Engenharia Agrícola

Orientador: Jose Antonio Siqueira Dias / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-14T11:25:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ormenese_Marcela.pdf: 17981897 bytes, checksum: c7b7714358950bc575686565e846f762 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Os sistemas de aquecimento solar disponíveis comercialmente, embora proporcionem boa economia de energia elétrica, não apresentam bom desempenho em dias com baixa radiação, pois o boiler é automaticamente preenchido com água fria toda vez que ocorre consumo de água quente. Neste trabalho é proposto e estudado um sistema de aquecimento solar que é otimizado para proporcionar uma mínima utilização da energia elétrica no auxílio ao aquecimento de água. Um controlador fuzzy analisa a intensidade da radiação solar, a temperatura da água dentro do boiler, a quantidade de água dentro do boiler e controla a entrada de água fria no boiler, otimizando o sistema. Foram modelados dois sistemas de aquecimento: um convencional e este sistema com o controlador fuzzy; e, através de simulações, suas eficiências foram comparadas. Os resultados obtidos em simulação mostram que o sistema proposto com controlador fuzzy apresenta eficiência superior aos sistemas convencionais. Para um período de três dias de inverno, com baixa radiação solar, o sistema convencional consumiu uma energia elétrica de 10,08 kWh enquanto que o sistema proposto consumiu apenas 1,86 kWh. / Abstract: Although significant savings in electrical energy are achieved with commercially available solar water heaters, they do not present a good performance in days that the radiation is not good, because the boiler is filled with cold water whenever the hot water is used. In this work, a new solar heating system, which minimizes the use of electrical energy, is proposed. The proposed system uses a fuzzy controller that analyzes the intensity of solar radiation, the temperature of the water inside the boiler and the volume of water inside the boiler, to actuate on a On/Off valve which controls the boiler's input of cold water. Two solar heating systems were modeled: a conventional system and the new proposed system with the fuzzy controller; and their efficiencies were compared using computer simulations. The obtained results show that the proposed system with the fuzzy controller presents a much higher performance when compared to the traditional system. Simulation results indicate that for a three winter days period, with low intensity solar radiation, the conventional system consumed 10.08 kwh of electrical energy while the proposed system needed only 1.86 kwh to achieve the same performance. / Universidade Estadual de Campi / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

<p>Solar thermosiphons integrated into the thermal envelop of buildings has been studied for their potential to take advantage of solar energy in heating buildings. The annual performance of the Solar Thermal Buffer Zone cannot currently be predicted with the correlations from previous research. Also, no work has been done on using the thermal buffer zone with a natural convection for energy savings in a building even though it has the potential to provide heating. The goal of this project was to design, analyze and determine the feasibility of a thermal buffer zone in a building. A thermal buffer zone can be defined as a fluid filled cavity which envelopes a building. This cavity provides a building with additional insulation but also allows for collection of solar energy and to be distributed throughout the structure in order to heat the interior. To show the physical aspect, the flow visualization in the project, computational fluid dynamic (CFD) software was used which was experimentally not possible. A physical prototype was then designed and constructed in order to test the effectiveness of the TBZ.</p> <p>This experiment included radiation as the heat source and the ability to vary geometric lengths. The performance parameters of mass flow rate were comparable between the numerical predictions and experimental results. However, due to uncertainties in the current experimental setup, full validation of the numerical model was not possible. These uncertainties would have to be addressed before the numerical model that was developed can be fully validated and used for generating correlations.</p> / Master of Applied Science (MASc)