TY - THES
T1 - Modelação matemática de sistemas solares térmicos
AU - Costa, Hélder António Ferreira Pereira
PY - 2009/1/1
Y1 - 2009/1/1
N2 - Este trabalho tende a focar a importância do desenvolvimento e utilização da energia solar como alternativa às fontes energéticas de origem não renovável. A utilização desta fonte de energia pode ser feita através da implementação de sistemas solares térmicos. Neste trabalho é feito um enquadramento às políticas europeias e nacionais, no que diz respeito a esta matéria, bem como, uma avaliação do potencial energético existente no nosso país. É explicado o funcionamento dos sistemas solares térmicos, bem como quais os seus principais constituintes, tecnologia utilizada e aplicações. É feita uma avaliação dos métodos de dimensionamento existentes. Com base no cálculo manual é desenvolvido um código computacional, capaz de dimensionar de uma forma rápida e expedita, sistemas desta natureza. Assim, a realização deste trabalho irá contribuir para uma melhoria no processo de dimensionamento de sistemas solares térmicos, através da modelação matemática. O modelo em questão permitirá simular o funcionamento de sistemas solares térmicos, tendo em conta características do local, tipologia de utilização do sistema, perfil de consumo e os dados do colector solar, entre outros parâmetros. O desenvolvimento do modelo teve em conta os critérios descritos no Decreto-Lei 80/2006. O modelo matemático foi implementado num código computacional, recorrendo à linguagem Visual Basic, o qual tem por base as equações matemáticas desenvolvidas neste mesmo trabalho. Estas equações permitem, o cálculo da fracção solar f (relação entre a energia fornecida pelo sol nos colectores e a energia necessária/carga térmica). A construção do código computacional está estruturada de modo a minimizar a intervenção do utilizador, ficando ao seu encargo a selecção e introdução de parâmetros específicos para cada situação de utilização. Assim, com este trabalho, pretende-se contribuir para o correcto dimensionamento de sistemas solares térmicos, colocando à disposição de projectistas uma ferramenta que cumpra o estipulado no Decreto-Lei 80/2006 e que, ao mesmo tempo, efectue uma avaliação indicadora da viabilidade económica de investimentos desta natureza. Recorrendo a um software comercial e ao cálculo manual, foi realizada uma comparação de resultados de modo a validar o modelo matemático desenvolvido. Verificou-se que a diferença dos resultados obtida para o cálculo da fracção solar f, não ultrapassa os 3% quando comparada com o software comercial e os 6% em relação ao cálculo manual. Todos os outros parâmetros obtidos, VAL, TIR, tempo de retorno do investimento, QSolar (energia fornecida pelo sol), QCT (energia necessária) e as emissões de CO2 evitadas, não apresentam diferenças substanciais, principalmente quando comparadas com os resultados obtidos pelo cálculo manual.
AB - Este trabalho tende a focar a importância do desenvolvimento e utilização da energia solar como alternativa às fontes energéticas de origem não renovável. A utilização desta fonte de energia pode ser feita através da implementação de sistemas solares térmicos. Neste trabalho é feito um enquadramento às políticas europeias e nacionais, no que diz respeito a esta matéria, bem como, uma avaliação do potencial energético existente no nosso país. É explicado o funcionamento dos sistemas solares térmicos, bem como quais os seus principais constituintes, tecnologia utilizada e aplicações. É feita uma avaliação dos métodos de dimensionamento existentes. Com base no cálculo manual é desenvolvido um código computacional, capaz de dimensionar de uma forma rápida e expedita, sistemas desta natureza. Assim, a realização deste trabalho irá contribuir para uma melhoria no processo de dimensionamento de sistemas solares térmicos, através da modelação matemática. O modelo em questão permitirá simular o funcionamento de sistemas solares térmicos, tendo em conta características do local, tipologia de utilização do sistema, perfil de consumo e os dados do colector solar, entre outros parâmetros. O desenvolvimento do modelo teve em conta os critérios descritos no Decreto-Lei 80/2006. O modelo matemático foi implementado num código computacional, recorrendo à linguagem Visual Basic, o qual tem por base as equações matemáticas desenvolvidas neste mesmo trabalho. Estas equações permitem, o cálculo da fracção solar f (relação entre a energia fornecida pelo sol nos colectores e a energia necessária/carga térmica). A construção do código computacional está estruturada de modo a minimizar a intervenção do utilizador, ficando ao seu encargo a selecção e introdução de parâmetros específicos para cada situação de utilização. Assim, com este trabalho, pretende-se contribuir para o correcto dimensionamento de sistemas solares térmicos, colocando à disposição de projectistas uma ferramenta que cumpra o estipulado no Decreto-Lei 80/2006 e que, ao mesmo tempo, efectue uma avaliação indicadora da viabilidade económica de investimentos desta natureza. Recorrendo a um software comercial e ao cálculo manual, foi realizada uma comparação de resultados de modo a validar o modelo matemático desenvolvido. Verificou-se que a diferença dos resultados obtida para o cálculo da fracção solar f, não ultrapassa os 3% quando comparada com o software comercial e os 6% em relação ao cálculo manual. Todos os outros parâmetros obtidos, VAL, TIR, tempo de retorno do investimento, QSolar (energia fornecida pelo sol), QCT (energia necessária) e as emissões de CO2 evitadas, não apresentam diferenças substanciais, principalmente quando comparadas com os resultados obtidos pelo cálculo manual.
M3 - Master's Thesis
PB - Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro
ER -