The building sector accounts for a large portion of energy consumption and carbon dioxide
emissions in Europe reducing buildings energy footprint can bring significant decreases in
energy consumption. In this specific case, reducing the energetic footprint in residential
buildings is a step in the right direction. One way of achieving this is using renewable en-
ergies, however these have unreliable production windows, often with a mismatch between
production and demand. Using the technical solutions presented here, this mismatch is
bridged storing energy whenever it is available to use it when need, even when not available,
thermally storing the energy. It was studied the behaviour of Phase Change Materials
(PMCs) in heat exchanging and thermal energy storage applications using Computational
Fluid Dynamic (CFD) tools. The work presented here successfully developed several tech-
nical solutions of heat exchangers for different thermal storage systems components and
applications using PCMs, specifically the heat exchangers that would allow for the maxi-
mum benefit to use from the PCMs properties in order to heat, cool and provide domestic
hot water (DHW) by means of a geothermal heat pump coupled with PCM enhanced bore-
holes . The heat exchangers developed are to be employed in the domestic storage tanks
applications and in the geothermal boreholes, thus storing renewable energy from solar and
geothermal sources for domestic use. Additionally, developing heat exchangers that allow
either macro or microscopic encapsulation usage of PCM to help maintain the underground
soil average temperature in order to benefit from geothermal heat pump efficiency. It was
concluded from these applications that a good methodology was achieved that allows for
thermal storage system based on PCMs to be used in residential dwellings either already
existing and retrofitted or designed specifically for new residences and successfully decrease
their overall energy consumption and carbon footprint.O sector dos edifícios corresponde a uma grande porção do consumo energético e emissões
de dióxido de carbono na Europa. Ajudar a reduzir a pegada energética dos edifícios pode
trazer reduções significativas no consumo de energia. Neste caso, reduzir a pegada ener-
gética de edifícios residenciais é um passo na direção certa. Uma maneira de atingir este
objetivo é utilizando energias renováveis. Contudo estas tendem a ter intervalos de produ-
ção pouco fiáveis, em que as fases de produção e de consumo têm um desfasamento entre
si. Com as soluções técnicas apresentadas este desfasamento é minorado, armazenando
termicamente a energia quando disponível para que possa ser utilizada quando necessária.
Foi estudado o comportamento de Materiais de Mudança de Fase (PCM em inglês) para
aplicações de permuta de calor e armazenamento térmico de energia utilizando ferramen-
tas de simulação de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD em inglês).O trabalho
apresentado desenvolveu várias soluções técnicas de permutadores de calor para diferentes
componentes de sistemas de armazenamento térmico recorrendo a PCMs, especificamente
permutadores que permitem tirar o beneficio máximo da propriedades térmicas endémicas
do PCM para aquecer, arrefecer e fornecer águas quentes sanitárias (AQS) através de uma
bomba de calor geotérmica combinada com furos geotérmicos otimizados com PCMs . Os
permutadores de calor foram desenvolvidos para serem instalados em tanques de armazena-
mento e em furos geotérmicos, armazenando energia renovável solar e geotérmica para uso
doméstico. Adicionalmente, procurou desenvolver-se os permutadores de calor dos furos
geotérmicos de modo a permitir a utilização do encapsulamento macro ou microscópico dos
PCMs procurando alcançar a manutenção da temperatura média do subsolo, de modo a
beneficiar a eficiência da bomba de calor geotérmica. Pode ser concluído destas aplicações
que uma boa metodologia foi desenvolvida que permite a utilização de um sistema de ar-
mazenamento térmico com base em PCMs que possa ser utilizado em edifícios residenciais,
novos, ou já existentes através de uma remodelação técnica das instalações e reduzir o
consumo energético dos mesmos bem como a pegada de carbono
