Orientador: José Ricardo Figueiredo

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica

Resumo: O trabalho apresenta metodologias computacionais de otimização e simulação para o desenvolvimento do projeto de um sistema de bomba de calor para aquecimento de água em prédios residenciais, especialmente para uso em banho na região de Campinas. O sistema bomba de calor foi simulado focando...

Resumo: O trabalho apresenta metodologias computacionais de otimização e simulação para o desenvolvimento do projeto de um sistema de bomba de calor para aquecimento de água em prédios residenciais, especialmente para uso em banho na região de Campinas. O sistema bomba de calor foi simulado focando o estudo nos trocadores de calor (evaporador e condensador). Cada componente foi otimizado mediante uma análise térmica e econômica que permitiu reduzir custos de investimento e de operação através do desenho e dimensionamento de cada trocador; todo foi feito através de um algoritmo de otimização usando o método de SQP (Programação Quadrática Sequencial) e auxiliado pela função fmincon do ambiente MatLab® Uma vez selecionado o melhor conjunto de elementos de cada trocador de calor, o projeto ótimo foi simulado a diferentes condições de operação através do Método de Substituição-Newton- Raphson. Os resultados obtidos reafirmam que as bombas de calor permitem uma grande economia de energia quando comparados com outros tipos de aquecimento de água, especialmente, o chuveiro elétrico

Abstract: This work presents computational methodologies, of optimization and simulation for design of a heat pump system, for heating water in residential buildings, especially for domestic shower use, in the region of Campinas. The heat pump system was simulated focusing the study on the heat...

Abstract: This work presents computational methodologies, of optimization and simulation for design of a heat pump system, for heating water in residential buildings, especially for domestic shower use, in the region of Campinas. The heat pump system was simulated focusing the study on the heat exchangers (evaporator and condenser). Each component was optimized by thermal and economic analysis, by which the design and size of each exchanger where sought so as to reduce investment and operating costs, through an optimization algorithm, using the SQP method (Sequential Quadratic Programming) and assisted by the function fmincon from MatLab. Then, after the best set of elements selection of each heat exchanger, the resulting design was simulated under different operating conditions by the Substitution-Newton-Raphson method. The results confirm that the heat pumps provide significant energy savings when compared with other types of water heating, especially the electric shower