Publicação on-line; 24 ref.; 10 illus; Sumaries (En, Pt)

ABSTRACT: Geothermal energy is a renewable source that can assist in the thermal conditioning of constructed environments. The objective of this study was to analyze the heat transfer in a Red Latosol (Oxisol), in heat storage process, using two linear heat exchangers. The treatments were arranged in a 3 × 2 × 3 factorial scheme, corresponding to three temperature differentials between soil and water (5, 10 and 15 °C), two types of materials (PVC and copper) and three radial distances (10, 20 and 25 cm), with three replicates. Soil temperature variations were obtained continuously for a period of 12 hours using DS18B20 sensors. These variations were logarithmic as a function of heat transfer time and radial distance and linear as a function of the temperature differential between soil and water (θ). The temperature differential between soil and water was the main factor that influenced soil temperature variation, and the material employed was insignificant in this variation. The minimum distance between heat exchangers should be greater than 50 cm, and PVC pipes proved to be more attractive for use involving thermal exchange with the ground as they are more viable than copper and easier to implement.

Key words: soil thermal behavior, horizontal linear heat exchanger, surface geothermal energy

RESUMO: A energia geotérmica é uma fonte renovável que pode auxiliar no condicionamento térmico de ambientes construídos. O objetivo deste estudo foi analisar a transferência de calor em um Latossolo Vermelho (Oxisol), em processo de armazenamento de calor, utilizando dois trocadores de calor lineares. Os tratamentos foram dispostos em esquema fatorial 3 × 2 × 3, correspondendo a três diferenciais de temperatura entre solo e água (5, 10 e 15 °C), dois tipos de materiais (PVC e cobre) e três distâncias radiais (10, 20 e 25 cm), com três repetições. As variações de temperatura do solo foram obtidas continuamente por um período de 12 horas usando sensores DS18B20. Essas variações foram logarítmicas em função do tempo de transferência de calor e da distância radial, e lineares em função do diferencial de temperatura entre o solo e a água (θ). O diferencial de temperatura entre o solo e a água foi o principal fator que influenciou na variação da temperatura do solo, sendo que o material empregado foi insignificante nessa variação. A distância mínima entre os trocadores de calor deve ser maior que 50 cm, e os tubos de PVC se mostraram mais atrativos para uso envolvendo troca térmica com o solo por serem mais viáveis que os de cobre e mais fáceis de serem executados.

Palavras-chave: comportamento térmico do solo, trocador de calor linear horizontal, energia geotérmica de superfície