Potencial de climatização por dutos subterrâneos segundo zona bioclimática, profundidade e tratamento da superfície do solo

Abstract

Resumo: O presente trabalho vem motivado pela busca de soluções mais eficientes, originárias de fontes renováveis para climatização de edifícios. O subsolo, que tem uma alta capacidade térmica, mantém sua temperatura mais constante que a temperatura do ar externo variando conforme a profundidade. Um sistema de climatização por dutos subterrâneos (SCDS) tira partido desta alta capacidade térmica do solo para a obtenção de temperaturas mais amenas, próximas da média de temperatura anual de uma região. Deste modo, com esta temperatura média é possível climatizar edifícios tanto no verão como no inverno. Neste trabalho, tem-se como objetivo explorar o potencial de climatização de um sistema de troca e armazenamento de calor por dutos subterrâneos, considerando as diferentes zonas bioclimáticas do território brasileiro e buscando descrever a influência de diferentes profundidades e diferentes tratamentos de superfície do solo. Foram escolhidas cidades para representar cada uma das zonas, sendo estas: Z01-Curitiba, Z02-Santa Maria, Z03-Belo Horizonte, Z04-Brasília, Z05-Vitória da Conquista, Z06-Campo Grande, Z07-Cuiabá e Z08-Belém. Para cumprimento do objetivo, duas principais etapas são estabelecidas: na primeira busca-se o entendimento dos fenômenos físicos atuantes neste sistema, através de referencial teórico, buscando o estado da arte sobre o assunto e também através de visita técnica a uma igreja localizada em Curitiba que possui um sistema do tipo solo-ar. Num segundo momento, tendo a pesquisa atingido um nível de descrição e discussão acerca dos principais fenômenos, vantagens e desvantagens na aplicação do sistema, parte-se para o cálculo do potencial de climatização por dutos subterrâneos nas oito zonas. Este cálculo, feito em graus-hora anuais, é realizado com base nos dados climáticos do INMET para as oito cidades representantes. Sabendo que ao aumentar a profundidade, diminui-se a amplitude de temperatura do subsolo, são comparados os potenciais de climatização para profundidades de 0,5 m e de 4,0 m, profundidades em que o comportamento térmico se diferencia ao longo de um ano. Posteriormente estuda-se a influência no gradiente de temperatura do subsolo em função de diferentes tratamentos da superfície, variando a absortividade solar desta de 0% a 100%. Os resultados apontam que das oito zonas bioclimáticas, Z01 e Z02 têm grande demanda por aquecimento e boa resposta do subsolo, enquanto que Z06, Z07 e Z08 demandam grande quantidade de graus-hora anuais de resfriamento com um significativo potencial de climatização subterrâneo. Concluiu-se também que o tratamento da superfície tem grande influência no desempenho de SCDS, mesmo a 4,0 m de profundidade, tanto para fins de aquecimento como de resfriamento. Para Z07-Cuiabá ou Z08-Belém, por exemplo, o potencial de resfriamento sob uma superfície com 90% de absortividade é praticamente anulado. A contribuição deste trabalho, além das conclusões e discussões dos resultados da pesquisa, tem a intenção de despertar para o estudo desta temática em outras regiões do Brasil, de clima quente, principalmente, onde os resultados demonstraram uma boa performance, contribuindo para a realização de outras pesquisas. Palavras-chave: Temperatura do solo; climatização de edifícios; zonas bioclimáticas; trocador de calor com solo; temperatura sol-ar.