Análise teórica e experimental do comportamento de um trocador de calor geotérmico

Este trabalho apresenta um estudo teórico e experimental de um trocador de calor geotérmico, tipo helicoidal água-solo, para uso como condensador em um sistema de ar condicionado. Para o experimento foi construída uma bancada composta basicamente por um reservatório térmico, uma bomba d’água, medidor de vazão, um trocador de calor com serpentina tipo helicoidal com comprimento e diâmetro de 3 e 0,27 m, respectivamente e enterrado verticalmente no solo no sentido do comprimento. Foi utilizado um sistema de aquisição de dados conectado a um computador para monitorar sete sensores de temperatura: quatro para o trocador e três para a sonda térmica de medição das temperaturas do solo em três profundidades. Os resultados obtidos com o experimento foram utilizados para obtenção da condutividade térmica do solo e, posteriormente, utilizados na comparação com o modelo teórico, elaborado no software EES. A diferença entre os resultados medidos da taxa de transferência de calor e o resultado calculado ficou em torno de 1%. O modelo também foi utilizado para analisar alguns exemplos como calcular a altura necessária do trocador de calor para atender uma determinada demanda de potência térmica para o caso de substituição do condensador de um sistema de ar condicionado. Para isso foram utilizados os dados de um aparelho de ar condicionado tipo Split, com capacidade de refrigeração de 3,52 kW (12.000 Btu/h) para analisar o comportamento do trocador com diferentes condições de projeto, chegando-se a uma profundidade calculada de 37,11 metros para atender a esta demanda.