Incrível ar condicionado natural: Climatize sua casa sem gastar energia elétrica, de forma econômica e sustentável

Tecnologia de construção natural: Aprenda como o ar condicionado natural pode climatizar sua casa de forma eficiente, sustentável e econômica, proporcionando conforto térmico

Os poços canadenses, também conhecidos como provençais (pelo seu uso na região francesa da Provença), são sistemas de construção simples de climatização geotérmica. Eles são compostos por redes de tubulações localizadas no subsolo externo das residências, conectadas a elas e que operam sob o princípio da inércia térmica para ajustar a temperatura do ar utilizado na casa.

Este sistema de construção não consome energia elétrica, então, após sua instalação, a climatização da nossa casa será mais econômica. Tecnologia natural de baixo custo, ecológica, eficiente e sustentável.

Instalação de um sistema de construção de poço canadense

Existem lugares onde são mais eficazes no inverno e outros onde são mais eficazes no verão. Agora você descobrirá a diferença.

Seu princípio de funcionamento é simples: o ar que se acumula nas tubulações enterradas está mais frio do que o ar da casa no verão, mas mais quente no inverno. Temos, sem nenhum consumo elétrico, uma troca de calor que aproveitaremos para aquecer no inverno e refrescar no verão.

O mais eficaz e econômico é instalar o poço canadense durante a construção da residência, pois a instalação posterior pode resultar cara.

Este sistema reduz de maneira significativa a demanda energética. É uma estratégia bioclimática muito eficaz para melhorar a eficiência energética de uma edificação.

Inércia térmica

Esta propriedade indica a quantidade de calor que um corpo pode conservar e com que velocidade o cede ou o absorve. É uma propriedade utilizada na construção para conservar a temperatura do interior dos ambientes ao longo do dia. Durante o dia, as paredes se aquecem e à noite cedem calor ao local; no verão, absorvem o calor do ambiente através de um sistema de ventilação e à noite se resfriam com um sistema similar.

No caso dos poços canadenses, seu princípio de funcionamento é simples. A temperatura da superfície apresenta uma diferença com a do ambiente, essa diferença se acentua e se mantém estável aproximadamente a dois metros de profundidade, onde a temperatura geralmente se mantém entre 18ºC e 24ºC. Isso se acentua dependendo do local geográfico e das condições climáticas. Esta temperatura é conhecida como temperatura média e, se for agradável, será adequada para conectar o edifício à terra. A 15 metros de profundidade, a temperatura é constante ao longo de todo o ano.

Um poço canadense é composto por uma série de tubos colocados a uma profundidade determinada – intercambiador de calor, que percorrem uma determinada quantidade de metros sob a terra. Nestas tubulações, circula ar, provocando uma troca de calor entre o ar que circula e a terra que o rodeia.

Funcionamento

Funcionamento no inverno

Nos meses de inverno, o ar exterior está mais frio. A temperatura a dois metros de profundidade é maior que a temperatura da superfície, portanto, quando o ar frio do exterior circula pelas tubulações subterrâneas, ele se aquece. O ar quente chega à casa, reduzindo o gradiente de temperatura, permitindo que o aquecimento se conecte a uma temperatura menor ou, ainda, que não seja utilizado.

Funcionamento no verão

Durante o verão, a temperatura do ar é maior do que a temperatura sob a terra. Portanto, quando o ar passa através das tubulações, ele cede calor à terra e se resfria, chegando à casa vários graus mais frio, criando um ambiente confortável.

Comportamento térmico do solo

O subsolo, devido à sua grande massa, mantém uma estabilidade térmica muito maior que a atmosfera ao longo do ano, o que evita picos de frio e calor. Assim, no verão, quando está calor no exterior, o subsolo se mantém a temperaturas frescas. Por outro lado, no inverno, quando a temperatura exterior cai muito, o subsolo se mantém morno ou pelo menos mais quente que o exterior.

Esta estabilidade, no entanto, não é uniforme. Ela aumenta progressivamente, sendo menores as diferenças entre verão e inverno, conforme a profundidade aumenta. Estima-se que em torno de 10 ou 15 metros de profundidade a temperatura seja praticamente constante ao longo do ano. A profundidades de cerca de 2 metros, já encontramos valores de temperaturas funcionais próximas aos valores de bem-estar (18ºC – 24ºC) das residências.

Outra característica térmica do subsolo é seu desfase em relação à temperatura externa do ar. Assim, após os meses quentes, quando começam os dias frios, boa parte do subsolo ainda manterá uma maior proporção de calor relativo que o ar. Da mesma forma, quando começam os dias quentes, o subsolo ainda mantém um frescor maior, resultado do inverno. Isso se deve à grande quantidade de massa que o subsolo possui, o que faz com que demore muito mais tempo para ganhar ou perder calor em comparação ao ar. Esta é a característica de grande armazém térmico que os poços provençais ou canadenses aproveitam.

Partes dos sistemas de construção poços canadenses

Os poços provençais ou canadenses possuem as seguintes partes:

Ponto de captação do ar

Este é o ponto no qual o sistema toma o ar do exterior. Esta captação deve ser situada ligeiramente elevada (1m ou 1,5m) para evitar a captação de ar contaminado. Por essa mesma razão, são escolhidas áreas onde o ar se mantém em movimento, evitando-se as depressões onde o ar fica estagnado.

Estas duas medidas são tomadas para evitar, sobretudo, a captação de gás radônio. O gás radônio é um gás radioativo que se gera de forma natural em toda a crosta terrestre, embora com maior intensidade em áreas vulcânicas e graníticas. Em concentrações altas, é prejudicial à saúde, por isso deve ser evitado. Como é mais pesado que o ar, tende a se acumular em depressões e buracos quando não há correntes de ar que possam dispersá-lo. A colocação adequada do captador de ar externo, juntamente com a estanqueidade do sistema que impede que esse gás se infiltre no interior das tubulações, evita que a contaminação desse tipo de gás afete os poços provençais ou canadenses.

A entrada também deve contar com uma grade que impossibilite o acesso ao sistema de insetos, roedores ou qualquer outro animal que possa fazer ninho em seu interior ou depositar excrementos e sujeira que possam contaminar o sistema.

Filtros

São responsáveis por purificar o ar e, com isso, evitar a entrada de poeira e sujeira no interior dos dutos.

Intercambiador de calor

É o elemento que transfere o calor do subsolo para o ar. Trata-se, em última análise, da tubulação enterrada. O comprimento e o diâmetro deste conduto podem variar em função de aspectos como profundidade e natureza do terreno, potência do elemento que succiona o ar, necessidades térmicas, etc. De capital importância é a natureza do terreno e sua capacidade de transmitir calor (condutividade térmica). Por exemplo, solos arenosos secos transmitem pior o calor do que os argilosos. Também a umidade do solo é muito importante, já que o solo encharcado de água, independentemente de sua composição, terá uma grande capacidade de transmitir calor, pois a água, por si só, tem essa capacidade.

Quanto maior for o comprimento do tubo, mais transferências térmicas ar-solo ocorrerão. Os valores mais usados variam entre 10 e 100 metros de comprimento. Para o diâmetro da tubulação, os valores recomendados variam entre 20 e 40 cm de diâmetro.

O conduto ou tubulação deve ser impermeável e estanque, liso, resistente mecanicamente à pressão e à deformação do terreno. Também deve resistir à corrosão. Por último, deve ter boa condutividade térmica (ou seja, que permita passar o calor através de si mesmo ou, em outras palavras, que seja o menos isolante térmico possível) para que permita as transferências de calor entre o terreno e o ar do interior da tubulação.

Esta tubulação também deve ter uma leve inclinação. Isso é necessário porque, em alguns momentos do ano, podem ocorrer condensações no interior da tubulação. Por exemplo, no verão, nos momentos que antecedem uma tempestade, pode entrar na tubulação do intercambiador ar quente e úmido. No intercambiador, ao ocorrer uma queda na temperatura do ar, inevitavelmente ocorrerão condensações. Para evitar o acúmulo de água nas tubulações, estas são colocadas com um certo grau de inclinação, o que provocará a queda dessas por gravidade até um ponto de drenagem. Se este elemento não for considerado, nem incluídos filtros, o acúmulo de poeira com matéria orgânica e umidade levaria à proliferação de fungos e bactérias.

Também a forma do intercambiador pode ser variada, adaptando-se ao terreno disponível e às necessidades térmicas. Assim, existem diversos designs, como aquele em que o conduto intercambiador rodeia a residência, aproveitando o perímetro da mesma, ou os que se situam concentrados em uma área quadrangular de um terreno adjacente à casa, e nos quais os tubos adquirem diferentes disposições (tubos em paralelo em forma de grelha, tubo serpenteante, etc.).

Ponto de drenagem

A água condensada nas tubulações, devido à inclinação, se dirige ao ponto de drenagem onde é eliminada do sistema.

Elemento de circulação do ar

O ar necessita de um elemento que o impulsione e o faça circular pelas tubulações enterradas. Neste ponto, e dependendo do que se pretende alcançar, podem ser utilizados elementos ativos (mecânicos) ou passivos (chaminé solar).

Como elemento ativo, pode-se tratar de um pequeno ventilador ou extrator de potência adequada que succiona o ar das tubulações e o faça circular.

Como passivo, existe a possibilidade do uso de chaminés solares domésticas. Neste mecanismo, o sol aquece a chaminé e o ar que contém, o que provoca que este se torne mais leve, suba e saia para o exterior pela abertura superior. Isso cria uma depressão na base da chaminé solar, ou seja, uma “falta de ar” que provoca uma corrente em direção à chaminé. Se a chaminé solar for colocada de forma adequada, é possível fazer com que esse efeito de sucção provoque a circulação do ar nas tubulações enterradas do poço provençal. Este sistema pode ser eficaz para os meses de calor, nos quais o poço provençal é usado para refrigerar. No entanto, seu uso não será conveniente no inverno, sob este esquema.

Em qualquer caso, os extratores mecânicos e a chaminé solar não se excluem mutuamente, podendo se complementar perfeitamente para obter uma maior economia.

O ar atemperado pelos poços provençais canadenses pode ser conectado ao sistema de ventilação da residência. Neste caso, a saída do poço é conectada à tomada de ar do mesmo. Também é compatível seu uso com sistemas de fluxo duplo e recuperador de calor.

Vantagens dos poços canadenses

Os poços canadenses e provençais, por serem um sistema ecológico, natural e de baixo consumo, contam com uma série de vantagens que podem ser sintetizadas nos seguintes pontos:

• Menos investimento: Requerem um investimento muito menor que um sistema de climatização reversível convencional. Além disso, se forem instalados no momento da construção da casa, os custos se reduzem ainda mais.
• Funcionamento de baixa energia: Seu funcionamento requer muito pouca energia, limitando-se o gasto ao funcionamento do extrator de ar, quando dispõe dele.
• Manutenção reduzida: O manutenção dos sistemas de construção de poços provençais ou canadenses é reduzida, limitando-se à limpeza da tubulação com limpadores adequados se necessário, à troca dos filtros periodicamente, à purga do depósito de condensado, se houver, e a uma manutenção mínima do sistema de impulsão do ar.
• Sistema natural e ecológico: Ao utilizar um recurso local, abundante e totalmente natural, evita-se ativar toda a cadeia de atos de impacto ambiental que supõem trazer de longe um equipamento de climatização artificial, bem como, sobretudo, a energia ou os combustíveis necessários para fazê-lo funcionar, tudo para alcançar o mesmo efeito que se consegue com um poço provençal.
• Saudável para os habitantes: Mantém um bom nível de renovação do ar, conservando ainda um nível de umidade saudável (ao contrário de muitos sistemas de climatização que ressecam demasiado o ar).

Desempenho dos poços canadenses no verão e no inverno

Os sistemas de construção de poços provençais/canadienses, por si só, são muito eficientes na refrigeração durante o verão, podendo substituir perfeitamente os sistemas convencionais de ar condicionado. A comparação do gasto de energia entre os poços provençais (um extrator de baixo consumo quando o sistema de extração é mecânico) e os grandes consumos dos condicionadores de ar convencionais inclina claramente a balança a favor dos primeiros.

No inverno, porém, os poços podem ser insuficientes por si sós para fornecer o calor necessário para a climatização de um edifício, dependendo da latitude. No entanto, podem oferecer um pré-aquecimento muito importante do ar, o que resultará em uma economia substancial, já que o salto térmico que o sistema de climatização artificial terá que fornecer será reduzido. Em zonas tropicais de altitude, por exemplo, onde as noites são frias e os dias são temperados ou quentes, a situação pode ser diferente. No inverno, nas zonas próximas aos polos, são eficazes por si sós para manter descongelados os edifícios que são desocupados no inverno.

As imagens deste artigo foram tiradas de: angelsinocencio.com.