Telha Coletora Solar Térmica

Resumo

A energia solar é uma importante fonte de energia renovável e ecologicamente correta, que vem sendo, ao longo dos anos, cada vez mais explorada para o desenvolvimento de soluções sustentáveis que visam a proteção ambiental e a conservação das fontes convencionais de energia (BUKER e RIFFAT, 2015). Um exemplo de solução energética consolidada comercialmente é o Coletor Solar Térmico – CST, dispositivo utilizado para captar a energia da radiação solar e transmiti-la para um fluido de trabalho. O CST é considerado uma opção sustentável para o aquecimento de água em residências e aplicações em processos industriais, todavia, os modelos comercializados atualmente possuem geometrias limitadas, prejudicando a integração com as edificações. A integração de sistemas de conversão de energia no invólucro da edificação tem sido motivo de preocupação entre arquitetos e projetistas de edifícios, devido ao fato de que os métodos tradicionais podem deixar os componentes solares expostos e comprometer a estética do edifício (BOCK, 2019). Nesse sentido, surge o conceito de integração de sistemas solares térmicos às edificações, do inglês Building Integrated Solar Thermal Systems – BIST, que é definida como o resultado de uma integração coerente entre o CST e o edifício que atende, simultaneamente, aos pontos de vista funcional, construtivo e formal (estético), isto é, o sistema integrado assume as funções e condicionantes associadas aos elementos construtivos que está a substituir, preservando a qualidade global do projeto do edifício (PROBST e ROECKER, 2012). Entretanto, aplicações BIST ainda são consideradas incipientes, principalmente no contexto brasileiro, onde sistemas CST não são vistos com frequência. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo desenvolver o design de uma telha CST translúcida, de alta performance, fácil manutenção e baixo custo, baseado na concentração solar via refração/guiamento da luz. O produto, além das vantagens elencadas, tem o potencial de oferecer uma nova opção ao mercado de coletores, pois pode ser facilmente integrado aos projetos de engenharia e arquitetura. No desenvolvimento do modelo, inicialmente foi realizada uma revisão de literatura que buscou explorar diferentes configurações de geometria e de materiais de baixo custo e fácil acesso, visando obter uma melhor performance termo-óptica dos dispositivos. Após essa etapa, foram desenvolvidos e construídos designs da telha CST com o emprego de técnicas de desenho assistido por computador – CAD, utilizando o software Revit para a modelagem e ferramentas de manufatura avançada para prototipagem, como impressão 3D, sistemas de corte a laser e usinagem. Buscando avaliar a absorção do produto aos projetos arquitetônicos, foi realizada uma de pesquisa de opinião, aprovada pelo comitê de ética da Universidade de Pernambuco, com profissionais de Arquitetura da área de projetos. Além disso, foram conduzidas análises de eficiência energética da telha CST em laboratório, utilizando simulador solar com condições controladas de temperatura e umidade, e realizados ensaios virtuais em ambiente arquitetônico, com auxílio do Revit e plugins para renderização do modelo. Os resultados parciais da pesquisa apresentam o design otimizado de um CST em formato de telha translúcida para aquecimento de água, com alta performance e capaz de compor a arquitetura de residências e espaços comerciais de forma harmoniosa, integrando-se aos projetos do setor de Arquitetura, Engenharia e Construção — AEC, e com a possibilidade de ser facilmente absorvido pelo mercado. Por fim, espera-se que o design criado possa colaborar com a inovação tecnológica, contribuindo ainda com a utilização de tecnologias energéticas sustentáveis e, consequentemente, com a preservação dos recursos naturais.