Sistemas de energia geotérmica superficial eficientes acoplados a paredes diafragma em cenários de aplicação complexos

• Processo: 22/11675-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2023
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2026
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Geotécnica
• Acordo de Cooperação: EPSRC, UKRI
• Pesquisador responsável: Cristina de Hollanda Cavalcanti Tsuha
• Beneficiário: Cristina de Hollanda Cavalcanti Tsuha
• Pesquisador Responsável no exterior: Fleur Loveridge
• Instituição Parceira no exterior: University of Leeds, Inglaterra
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores associados: Alberto Hernandez Neto
• Assunto(s): Energia geotérmica Desempenho térmico Sustentabilidade Aquecimento Resfriamento Edifícios
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: energy walls | field testing and monitoring | physical models | shallow geothermal energy | Thermal Performance | Unsaturated Soils | Energy Geotechnics

Resumo

O presente projeto é focado em avaliar uma tecnologia sustentável para aquecimento e resfriamento de edifícios, que é uma prioridade fundamental para atingir as metas da NetZero. Soluções de energia térmica que podem atender às demandas de resfriamento e aquecimento precisam ser desenvolvidas com urgência. No Reino Unido, a implantação de bombas de calor não está progredindo tão rápido quanto o necessário, enquanto no Brasil, faltam projetos que demonstrem viabilidade local. O uso de bombas de calor geotérmicas (GSHPs) é uma eficiente tecnologia para aquecimento e resfriamento de ambientes. A inclusão de tubos trocadores de calor em subestruturas, conhecidas como geoestruturas termoativas, contribui para a redução dos custos dos sistemas GSHP. Deste modo, este projeto visa investigar o uso de paredes de contenção para exploração de energia térmica. Atualmente este uso é restrito à contenção do solo, mas poderiam ser construídas para ter dupla finalidade, incorporando-as em um sistema GSHP. Nesta pesquisa, pretende-se desenvolver ferramentas de projeto para a utilização de paredes de contenção termoativas de modo eficiente e otimizado em sistemas GSHP. Para este fim, serão construídas e testadas no campo experimental de fundações da EESC/USP paredes de contenção termoativas instrumentadas, com diferentes configurações de tubos trocadores de calor, para permitir a avaliação do efeito de diferentes modos de operação na eficiência do sistema. Os resultados dos ensaios térmicos nestas paredes proporcionarão um importante conjunto de dados representativos das condições de clima e de solo não saturado, típico em distintas regiões do Brasil. Para complementar a pesquisa, modelos físicos em escala reduzida serão testados em centrífuga geotécnica da Universidade de Dundee para investigar diferentes parâmetros que não podem ser facilmente controlados nos ensaios de campo (Brasil), e também testar paredes mais profundas e condições do solo encontradas no Reino Unido. A Universidade de Leeds usará os resultados dos ensaios em campo e em modelos físicos para desenvolver modelos analíticos para o projeto dessas geoestruturas. Esta parte resultará em soluções para dimensionamento de paredes de contenção termoativas que possam funcionar em uma variedade de condições de solo e serem integradas a software de modelagem energética de edificações. O desenvolvimento dessas ferramentas será disponibilizado para realização de projetos de sistemas GSHP com paredes de contenção mais eficientes, e contribuirá para remover as barreiras à adoção desta tecnologia. (AU)