Edifício da USP usará energia térmica do solo para climatização

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/07/2021

Esquema de funcionamento do sistema de aproveitamento de energia geotérmica para climatizar ambientes.
[Imagem: Thaise Morais]

Energia geotérmica

Não é necessário contar com a atividade vulcânica dos países escandinavos para aproveitar a energia geotérmica.

Engenheiros brasileiros projetaram e começaram a construir um prédio que vai usar a energia térmica do subsolo para climatizar seus ambientes.

O projeto é um desdobramento da pesquisa da engenheira civil Thaise Morais, realizada na Escola de Engenharia da USP de São Carlos (SP), que avaliou o uso das fundações de edifícios como meio para a troca de energia térmica entre o prédio e o subsolo para climatização, tanto no aquecimento como no resfriamento.

A energia geotérmica é aquela encontrada dentro da crosta terrestre, no solo, nas rochas ou mesmo na água, sendo calculada por um diferencial de temperatura em relação ao solo. Essa energia pode ser transferida para a superfície por processos de troca térmica a partir das fundações da edificação, sendo então aproveitada usando uma espécie de motor termal, conhecido como bomba de calor.

Thaise aprimorou uma técnica conhecida como "sistema geotérmico de captações rasas", que aproveita o calor natural do subsolo mesmo em locais onde não há forte atividade geotérmica. Um sistema desse tipo já foi usado pela mesma equipe para resfriar uma escola pública em Campinas (SP).

"A temperatura da região que vai desde a camada superficial da crosta terrestre até algumas centenas de metros de profundidade é resultado das interações naturais que ocorrem entre o ambiente externo e o interior da crosta. Assim, o solo funciona como uma espécie de bateria ou reservatório de energia térmica", descreveu a pesquisadora.

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Este é o edifício onde o sistema de refrigeração geotérmica será instalado pela primeira vez.
[Imagem: Aflalo & Gasperini]

Energia térmica do solo para refrigeração e aquecimento

O sistema de refrigeração geotérmica está sendo instalado em um prédio batizado de "Laboratório Vivo", que começou a ser erguido na Escola Politécnica da USP, em São Paulo, no Centro de Inovação em Construção Sustentável (CICS). A expectativa é de que as despesas com o consumo de energia elétrica por aparelhos de ar-condicionado sejam reduzidas, aumentando o conforto térmico dos ocupantes.

O trabalho de Thaise consistiu em avaliar o desempenho dessa tecnologia nas condições de clima e solo de São Paulo.

O sistema capta ou rejeita calor do solo por meio das estacas que compõem a própria fundação do edifício. Essas estacas ficam enterradas e, por estarem em contato direto com o subsolo, possuem uma grande área de contato para a troca térmica. Por meio de tubos instalados no seu interior e com a ajuda de um fluido, a energia térmica é levada até a superfície, onde uma bomba geotérmica faz a troca de calor entre o subsolo e os ambientes do prédio.

"Nos testes, usamos água potável como fluido para a troca de calor entre a fundação e o subsolo. A bomba troca calor com a água a partir de um outro fluido refrigerante que circula em seu interior. Essa troca é feita de forma contínua e repetitiva até que a temperatura desejada para o ambiente seja alcançada," relata a pesquisadora.

Segundo Thaise, o sistema de aproveitamento de energia geotérmica pode ser aplicado em todos os tipos de edifícios. Para isso, porém, é preciso conhecer as propriedades térmicas do subsolo da localidade e analisar as condições de clima e demanda térmica da edificação.

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