1211 / 2158
1211
511. USO DAENERGIAGEOTÉRMICA E FOTOVOLTAICAPARA
CONDICIONAMENTO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES
KAPPLER, Genyr*
1
(genyr.kappler@gmail.com); DIAS, João Batista
1
(joaodb@unisinos.br);
HAEBERLE, Fernanda
1
(fernandahaeberle@gmail.com); WANDER, Paulo Roberto
1
,
(prwander@unisinos.br); DAMASIO, Juliana
1
(juliana.damasio@gmail.com).
1
Escola Politécnica/Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS), Brasil
*
Autor correspondente
RESUMO
O solo tem grande estabilidade térmica, e em certa profundidade a sua temperatura é constante ao
longo do ano, podendo ser fonte ou sumidouro de calor. Acoplar edificações a ele através de
trocadores de calor terra-ar (EAHE) é uma técnica que têm sido usada para fins de aquecimento e
refrigeração em substituição aos equipamentos com ciclo de compressão e expansão (VCRS),
reduzindo a demanda por energia elétrica. No sistema EAHE, ar é circulado com auxílio de
ventiladores entre a edificação e dutos enterrados, pelos quais ocorre a troca de calor com o solo
circundante. No entanto, devido à baixa difusividade térmica do solo, a sua capacidade de remover
calor fica limitada, ademais, a condutividade térmica do ar é muito baixa. Portanto, dada a
capacidade térmica da água e sua maior condutividade térmica comparada com o ar, um sistema
inovador que utiliza um reservatório de água enterrado (RE) como trocador de calor terra-água
(EWHE) foi concebido. Considerando que o RE pode absorver/libertar uma grande quantidade de
energia térmica enquanto continuamente troca calor com o solo, o sistema torna-se mais resiliente.
O uso da geotermia por meio do RE como trocador de calor reduz algumas limitações técnicas
apresentadas pelo sistema terra-ar. Além disso, integrando este sistema com geração de energia
solar fotovoltaica (PV), a demanda por energia elétrica do edifício para climatização é
consideravelmente reduzida. O objetivo deste trabalho foi calcular o tamanho de um sistema EWHE,
alimentado por energia fotovoltaica, para o condicionamento do ar de uma edificação residencial.
Os resultados experimentais são apresentados e discutidos neste trabalho. Um protótipo do EWHE
foi instalado e estudado no sul do Brasil, e uma simulação para climatizar uma habitação popular
foi executada no software
EnergyPlus
. Os resultados obtidos indicam que a utilização de um RE
como um permutador de calor terra-água é uma técnica interessante para climatização natural de
edificações residenciais.
Palavras-chave:
Energias renováveis em edificações; Energia geotérmica; Energia solar
fotovoltaica; Climatização natural; Eficiência energética; Sustentabilidade
USE OF GEOTHERMAL ENERGY AND PHOTOVOLTAICS FOR
THERMAL CONDITIONING OF BUILDINGS
ABSTRACT
Soil has great thermal stability, and at a certain depth, its temperature is constant throughout the
year behaving as a source or sink of heat. Coupling buildings to it through earth-to-air heat
exchangers (EAHE) is a technique that has been used for heating and cooling purposes to replace
vapor-compression refrigeration system (VCRS), reducing demand for electricity. In this system air
is circulated with the aid of electric powered fans between the building and buried ducts, whereby
heat is exchanged with the surrounding soil. However, soil has a low thermal diffusivity, therefore its
capacity to remove heat is limited, and additionally, thermal conductivity of air is very low. Therefore,