Prédio da USP vai usar energia do solo
Tubos colocados dentro das fundações permitirão direcionar o calor;; sistema regula temperatura para aquecer ou resfriar ambientes
Um edifício com ambientes climatizados pelo aproveitamento de energia geotérmica disponível no subsolo que chega à superfície por meio das fundações da construção. Esse uso da geotermia, que há décadas ajuda a aquecer edificações na Europa e nos Estados Unidos, começa a sair do papel em São Paulo.
Projeto desenvolvido pela equipe da professora Cristina de Hollanda Cavalcanti Tsuha, da Escola de Engenharia de São Carlos, em conjunto com colegas da Escola Politécnica – ambas da USP – vai testar a aplicação da energia na troca de temperatura de áreas do prédio com o subsolo a partir de tubulações colocadas dentro de elementos das fundações que sustentam as construções.
“A ideia é usar tubos de polietileno por dentro das fundações enterradas no terreno e, por eles, circular um fluido (normalmente água) para trocar calor com o subsolo, que tem temperatura constante, usada para aquecer ou resfriar ambientes com auxílio de uma bomba de calor”, explica a engenheira civil, que coordena uma pesquisa focada no comportamento destas fundações com função adicional de reduzir o consumo de energia na climatização.
“Será o primeiro prédio a ter este sistema de geotermia superficial pelas fundações em São Paulo. Acredito que (primeiro) no Brasil” diz a engenheira. “Se existe outro, não foi divulgado.”
As fundações por estacas permitem o aproveitamento da temperatura natural do solo, constante ao longo do ano, para regular o clima de ambientes na superfície. Experimentos feitos a 20 metros da superfície de terreno em São Paulo apontam temperatura de 24 graus. De acordo com a professora, a temperatura da camada superficial do solo, a partir de pequena profundidade, é próxima da temperatura média anual do local.
Liberando calor. A engenheira explica que o bombeamento da água que circula dentro das fundações é feito por uma bomba de calor geotérmica, usada para absorver e liberar calor. “Essa bomba remove o calor de ambientes no verão e o dispersa no solo. No inverno, transfere o calor do solo para os ambientes para aquecimento”, acrescenta a engenheira.
Essa técnica, ressalta, já funciona há algum tempo, principalmente na Europa, onde a geotermia superficial é usada para aquecer ou resfriar edifícios.
Ela conta que esse tipo de energia tem sido explorado em vários países, normalmente em profundidades de até 200 metros. As primeiras experiências datam dos anos 1950, mas o aproveitamento da geotermia pelas fundações de edifícios começou, de fato, nos anos 1980 na Europa.
Cristina exemplifica o aproveitamento da temperatura constante do subsolo ao longo do ano citando também as caves subterrâneas para armazenar vinhos na França, ou até em casos mais antigos, como os ancestrais humanos que habitavam cavernas para se proteger de baixas ou elevadas temperaturas acima da superfície.
“Na Europa, países como França, Suíça, Áustria, Alemanha e Inglaterra já usam esses sistemas para aquecimentos das edificações”, explica a engenheira. “Isso, portanto, não é novo. O que estamos fazendo agora aqui na USP com esse projeto, –com as fundações trocadoras de calor prontas desde 2019 –, mas com a obra paralisada pela pandemia, é testar o uso da energia geotérmica superficial pelas fundações nas condições de clima subtropical do terreno em São Paulo”.
A equipe da USP envolvida no processo quer avaliar também o uso dessa tecnologia no resfriamento de prédios residenciais e comerciais, de hospitais e até de shoppings, em busca de reduzir o consumo de energia elétrica necessária para os sistemas de ar-condicionado.
No metrô. A professora cita ainda experiências em Melbourne, na Austrália, onde as tubulações para troca de calor com o subsolo são usadas em túneis do metrô para reduzir o custo de energia e manter a climatização das estações. “Esta tecnologia de aproveitamento de energia geotérmica superficial por meio de túneis já é utilizada na Europa”, reforça.
A pesquisa sobre o uso de energia geotérmica superficial por meio das fundações, que a professora Cristina coordena, foi iniciada em 2014 e contou com o estudo de doutorado da engenheira civil Thaise Morais, na Escola de São Carlos.
O trabalho teve apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa de São Paulo (Fapesp) e do CNPq, ligado ao Ministério da Ciência e Tecnologia. Recebeu o Prêmio Costa Nunes da Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, referente ao biênio 2018-2019.