Cientistas brasileiros criam tecnologia inédita para conforto térmico e são premiados nos EUA

Autossustentável e com nova tecnologia de conforto térmico, projeto de escola de Piraquara se pagaria em seis anos. Equipe da UFPR ficou em 2º lugar na categoria de escolas do prêmio norte-americano Solar Decathlon

Imagens: Divulgação

por Aléxia Saraiva

03/05/2019

compartilhe

Imagine uma escola fundamental que seja equipada com pátio, biblioteca, refeitório, laboratórios, auditório, hortas comunitárias – além, claro, das salas de aula. Adicione à equação construções de madeira, painéis fotovoltaicos e um sistema inovador de conforto térmico. Por fim, pense nesse espaço aberto à comunidade.

Resumidamente, essa combinação de fatores concedeu ao projeto do Paraná Team, equipe formada por quatro professores e seis estudantes da Universidade Federal do Paraná (UFPR), o segundo lugar da categoria de escolas do prêmio norte-americano Solar Decathlon Design Challenge.

Foto: Divulgação

A competição é organizada pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos e é voltada às universidades locais – dos 45 finalistas, apenas cinco eram estrangeiros. A UFPR concorreu com o projeto da escola fundamental, pensada para ser construída próxima à Vila Susi, nas margens do Rio Iraí, em Piraquara, em um terreno da empresa Portal IC.

O projeto da escola foi desenvolvido em um terreno de Piraquara que será destinado a galpões industriais. Por isso, a área escolhida é a mais próxima da comunidade. A rua principal seria estendida até a entrada da escola, facilitando relações urbanas. Foto: Divulgação

Compartilhar espaços

Um dos princípios fundamentais do projeto é a sua contrapartida social para comunidade, criando um sentimento de pertencimento através do uso. A ideia é que a maior parte dos equipamentos – auditório, quadra, refeitório – seja compartilhada com a população em períodos não usados por alunos. Por isso, esses espaços estão agrupados, juntos, logo à entrada da escola.

Bloco de uso comum é o primeiro da escola, tanto para aproximar da comunidade como forma de proteção. Foto: Divulgação

Segundo Márcio Carboni, professor do departamento de Expressão Gráfica da UFPR e integrante da equipe, essa solução tem dois objetivos. “Todos esses espaços ficam na mesma porção. A comunidade enxergar a escola como sendo dela é a melhor maneira de cuidar do espaço, porque se cria uma proteção. É uma região violenta, então as próprias edificações separam o que é público do que é protegido. Não precisa criar um muro: a edificação faz esse papel”, explica. Do outro lado do pátio, ficariam as edificações mais ‘reservadas’: salas de aula, laboratórios, administração.

Os prédios são erguidos a partir de uma estrutura de pórticos em madeira laminada colada com vedação em módulos de wood frame. Os pórticos podem ser encaixados de várias maneiras, formando prédios maiores ou menores, conforme a necessidade. “Se, no futuro, a gente precisar expandir essa escola, a gente consegue simplesmente acrescentar módulos e expandir”, acrescenta Rafael Fischer, doutorando em engenharia de construção civil.

Pórticos de madeira laminada colada a cada 2,5 m podem ser combinados de forma a obter resultados diversos. Na foto, o refeitório. Foto: Divulgação

Conforto térmico: uma das mil inovações

O enfoque da premiação em prédios eficientes, sustentáveis e movidos a energia renovável estimulou a equipe a utilizar uma combinação de estratégias de conforto térmico e até então inédita: a capacidade térmica remota (RTC), conceito em desenvolvimento pelo professor do Departamento de Arquitetura e Urbanismo Aloísio Leoni Schmid, que liderou o time.

A estrutura de wood frame tem uma cavidade que permite a passagem do ar do subsolo. Foto: divulgação

“Uma estratégia da arquitetura para lidar com a variação de temperatura é o uso da massa térmica. Ao construir com materiais pesados, o prédio vai absorver o calor durante o dia. À noite, quando a temperatura externa baixar, o calor vai ser dissipado e minimizar a amplitude”, explica Fischer. “Para ter esse tipo de efeito, você precisa construir com barro, pedra, concreto. Começamos a especular como a gente poderia atingir esse efeito em uma construção leve como a de madeira, chegando no que acabou sendo a inovação, que é a RTC”.

Esquema mostra como a RTC funciona no verão e no inverno, mantendo o edifício mais estável termicamente através do ar insuflado do subsolo. No verão, com as janelas abertas, a RTC se associa a um efeito de ventilação cruzada. Foto: Divulgação

A lógica do processo está no fato de que a temperatura média anual abaixo do solo é mais estável. Para fazer com que os prédios tivessem menos variações de temperatura durante o dia, o ar externo passa pelo subsolo por meio de tubos, e depois é insuflado dentro de uma cavidade no próprio wood frame, diminuindo a amplitude térmica e simulando o efeito do edifício ‘pesado’.

“Esse ar não é a solução para o condicionamento térmico – ele não substitui o ar condicionado quente ou frio -, mas permite ao edifício praticamente não ter massa e se comportar como um edifício pesado – o que são vários passos em direção a ter um edifício termicamente confortável”, explica Schmid.

Gráfico gerado pelo professor Aloisio Schmid mostra a diferença entre as temperaturas ao longo do dia no exterior (azul), no interior de um prédio leve (rosa), e no interior de um prédio leve com RTC (amarelo), – que gera uma variação muito menor. Foto: Divulgação

Com energia de sobra, escola se paga em seis anos

Junto da redução do gasto energético da escola, se somaram estratégias para que a energia necessária fosse produzida no local. Módulos fotovoltaicos e biodigestores entram como protagonistas nesse papel.

“Na cobertura central, a gente trabalhou com módulos fotovoltaicos e telhas translúcidas. Geramos energia com o telhado ao mesmo tempo em que as telhas deixam entrar luz e ajudam na direção de energia”, explica a mestranda em design Flávia Aparecida Silveira. “Já os biodigestores usam dejetos produzidos na escola e geram biogás, que é utilizado na cozinha e em geradores”.

Painéis fotovoltaicos ficam em cima do prédio principal, acima das quadras e pátio. Foto: Reprodução

Isso faz com que a escola não apenas seja autossustentável, mas que gere um excedente de energia – que pode ser utilizado para abastecer veículos elétricos para transporte de alunos e funcionários da escola.

Os cálculos da equipe mostram que o investimento extra em geração de energia renovável na própria escola se pagaria em apenas seis anos. “Implantando o telhado fotovoltaico, com investimento de U$ 200 mil a mais do que a média do preço de uma escola – ou seja, 3,9 milhões de dólares no total – a gente consegue gerar um excedente de energia. Em seis anos, somando o que você economiza de energia mais o crédito, a escola se paga”, explica Carboni.

Realidade virtual em Denver

Dos dias 12 a 14 de abril, parte da equipe viajou a Denver (EUA) para apresentar o projeto na fase final da competição. Além das soluções, o que surpreendeu os visitantes da feira de exposição foi a forma de apresentação do projeto: realidade virtual.

Realidade virtual chamou a atenção de quem passou pelo Solar Decathlon. Além do segundo lugar da categoria, o Parana Team esteve entre os mais votados do júri popular e ganhou o prêmio de melhor social media do concurso. Foto: Divulgação

Esta foi a terceira equipe da UFPR que participou do concurso, e a primeira que chegou ao pódio. O interesse partiu do professor Aloísio Leoni Schmid, do Departamento de Arquitetura e Urbanismo da UFPR, pesquisador do campo de energias renováveis. Em 2017, ele chegou à fase final em Denver com uma equipe montada com alunos da graduação. Em 2018, a ideia foi levar o desafio aos estudantes da pós. Assim, o projeto foi desenvolvido entre setembro de 2018 e abril de 2019.

O Paraná Team é formado pelos professores Aloísio Leoni Schmid, Maria Regina Leoni Schmid Sarro, Fabíolla Xavier Rocha Ferreira Lima e Márcio Henrique de Sousa Carboni e pelos estudantes de pós-graduação em design Flávia Aparecida Silveira e Sofia Hinckel Dias, e em engenharia de construção Julia Fernanda dos Santos Blasius, Rafael Santos Fischer, Alexandre Ruiz e Luiz Gustavo Singeski.

Parana Team. Foto: Reprodução

Assista ao vídeo de apresentação do projeto:

Receba nossas notícias por e-mail

Inscreva-se em nossas newsletters e leia em
seu e-mail os conteúdos de que você mais
gosta. É fácil e grátis.

Quero receber

8 recomendações para você