The use of shallow geothermal energy through energy piles for the air-conditioning of buildings is increasing worldwide. This type of renewable energy technology is still not utilized in Brazil, where the hot dominating weather regions and the air cooling demand predominate. In this case of unbalanced heat transfer to the ground, the efficiency of the system may decrease with time due to the excessive heat injection into the soil. In order to investigate the possibility of an efficient application of this technology in São Paulo city, a balanced use of the ground for a ground-source heat pump (GSHP) system utilizing energy piles is evaluated in the present paper. Energy foundations were designed to meet the balanced heating and cooling loads (air conditioning and water heating) of a hypothetical business hotel building located in a site at the campus of the University of São Paulo, where thermal response tests (TRTs) were conducted on different types of energy pile. The number of energy piles required to supply the building thermal loads were estimated using the pile heat exchanger modelling software PILESIM 2.1 and compared with an analytical model prediction. The evaluations were done for three different types of pile tested at the site chosen for this study: micropiles, steel pipe, and continuous flight auger (CFA) piles. The results indicate that the ground heat extraction should be considered for the use of GSHP systems with energy piles in air cooling-dominated scenarios similar to the case studied here.
Estudo experimental do desempenho de fundações por estacas hélice contínua trocadoras de calor em solo arenoso saturado São Carlos 2021 JULIANA PESSIN Estudo experimental do desempenho de fundações por estacas hélice contínua trocadoras de calor em solo arenoso saturado Versão Corrigida Original encontra-se disponível na unidade que aloja o programa.
RESUMO: A presença de fluxo de água subterrânea contribui para a dissipação do calor rejeitado no solo pelo sistema geotérmico por estacas trocadoras de calor. O efeito do fluxo se torna mais importante em sistemas que trabalham sob único modo de operação, seja aquecimento ou resfriamento, à medida que somente a retirada ou deposição de calor no solo pode reduzir a eficiência do sistema. No contexto brasileiro, onde a necessidade por resfriamento é dominante, a caracterização do fluxo de água subterrânea é fundamental. A magnitude do fluxo depende da condutividade hidráulica e do gradiente hidráulico do local, sendo, portanto, os principais parâmetros a serem determinados na investigação do subsolo. Este trabalho tem por objetivo apresentar os resultados da investigação do subsolo, em especial para o conhecimento da velocidade de fluxo de água subterrânea para a implementação de estacas trocadoras de calor em um Centro de Inovação em Construção Sustentável (CICS), que está em construção na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP). Para isso foram instalados poços de monitoramento que permitiram a realização de ensaios de condutividade hidráulica, estimativa do gradiente hidráulico e também a caracterização do perfil do terreno através de amostragem de solo de perfil completo. Os resultados indicam a presença de um perfil com intercalações de solos arenosos e argilosos e foram definidos em campo os valores da condutividade hidráulica característica de dois horizontes arenosos do perfil, por meio de slug/bail tests, por onde se espera maior fluxo de água no perfil.PALAVRAS-CHAVE: Estacas trocadoras de calor, fluxo de água subterrânea, avaliação experimental.
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