Contributo da energia geotérmica no desempenho térmico dum edifício

Abstract

A geotermia é a energia resultante do calor provocado por fenómenos vulcânicos recentes, pela radioatividade natural das rochas e também pela elevação do manto (camada da Terra situada entre os 30 e os 2,9 mil km de profundidade). Pode-se dividir em dois tipos: para temperaturas inferiores a 150ºC, que se designa de baixa temperatura ou baixa entalpia e para temperaturas superiores a 150ºC, que se denomina por alta temperatura ou alta entalpia. Em Portugal Continental, a temperatura máxima registada no solo é de 80ºC, e as temperaturas mais comuns variam entre os 20 e os 40ºC (dependendo da localização do furo geotérmico), pelo que apenas pode ser considerada a geotermia de baixa entalpia. Existe atualmente uma crescente procura por soluções de climatização com recurso a bombas de calor geotérmicas, estimando-se que estes sistemas permitem poupanças de 25 a 75%, tornando esta solução muito apelativa, principalmente no norte e centro da Europa, dado que aí as temperaturas são mais extremas e o tempo de retorno do investimento é menor. Apesar de na Península Ibérica esta tecnologia já ter sido bastante estudada, ela não se tem difundido muito. Nestes países, pelo facto do clima ser mais ameno, o investimento inicial é inferior (comparativamente ao norte da Europa), no entanto, como as necessidades de aquecimento são menores, o retorno do investimento inicial é mais demorado. Assim, em Portugal, em locais como Vila Real, Bragança, ou noutras regiões frias e em regiões mais quentes como o Alentejo, ter-se-á um tempo de retorno mais rápido. Esta dissertação tem como objetivo analisar um sistema de climatização geotérmico num edifício escolar do Campus Universitário de Santiago em Aveiro. Para este efeito foi feita uma análise ao edifício, para se caracterizar a envolvente, a geometria dos espaços, as suas utilizações e a sua ocupação. Posteriormente com a informação recolhida, foi criado um modelo com o intuito de ser simulado através do software EnergyPlus. Através da simulação concluiu-se que até mesmo em regiões com temperaturas amenas, os consumos obtidos com um sistema geotérmico são mais baixos do que com um sistema tradicional.

Geothermal energy is the energy produced by heat which is generated by recent volcanic phenomena, rocks natural radioactivity and by mantle elevation (Earth’s layer that is situated between 30 and 2.900 Kms depth). It can be divided in two types: for low temperatures, below 150ºC, designated low temperature or low enthalpy and for temperatures higher than 150ºC, designated high temperature or high enthalpy. In continental Portugal the highest temperature registered in the ground is 80ºC and commonly the temperature varies between 20 and 40ºC (depending on where the geothermal hole is placed), which means only the low enthalpy geothermal energy can be considered. At the moment there is a rising demand on air conditioning solutions that use geothermal heat pumps. These systems are estimated to enable savings between 25-75%, making it a very appealing solution, especially in northern and central Europe, being the areas with lower temperatures and profit faster to achieve. Even though this technology has been heavily studied in the Iberian Peninsula, it isn’t very wide spread. Due to the countries mild climate the initial investment is smaller (when compared to northern Europe’s), however due to the need of heating being smaller, it takes longer to achieve profit. Therefore, in Portugal, in locations such as Vila Real, Bragança, and other equally cold regions, and in warmer regions, like Alentejo, profit will be achieved faster. The goal of this paperwork is to analyze a geothermal air conditioning system in a school building at the University Campus of Santiago in Aveiro. For this purpose the building has been analyzed in order to characterize the surroundings, the geometrical space and the building’s usage and occupation. Afterwards, with the gathered data, a simulation model was created, to be used with the EnergyPlus software. With the simulation it was possible to conclude that even in regions with mild climate, the geothermal system consumptions are lower than the ones of a traditional system.