Quem acha que chaminé só é útil em tempo frio está enganado. Um estudo realizado na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) mostra que estruturas desse tipo podem ser usadas para refrescar os ambientes internos de edifícios e casas em dias quentes. A estratégia contribui para a redução do consumo de energia elétrica e pode se tornar um importante elemento em construções sustentáveis.
As chaminés solares, como são chamadas essas estruturas de ventilação, são capazes de acelerar as trocas de ar entre o ambiente externo – mais ameno – e o interior das edificações – mais quente por causa da absorção de parte do calor produzido por pessoas, lâmpadas e equipamentos.
Essas trocas ocorrem em qualquer chaminé, porque o ar quente, menos denso, tende a subir, sendo substituído pelo ar frio, mais denso, que entra no ambiente interno. Para acelerar esse processo, as chaminés solares são construídas de forma a receber maior quantidade de radiação solar, o que permite maior absorção de calor.
“A chaminé é composta por um coletor solar, formado por um canal com uma superfície de vidro, uma câmara de ar e uma superfície negra absorvedora na parte interna, que é aquecida pelos raios solares que atravessam o vidro”, explica a arquiteta Letícia Neves, que realizou o estudo em seu doutorado na Unicamp, sob a orientação do também arquiteto Maurício Roriz, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).
- Esquema de circulação de ar em ambientes com chaminé solar. Os aspectos geométricos e a inclinação da chaminé devem levar em conta a incidência dos raios de Sol em sua superfície. (ilustração: Letícia Neves e Maurício Roriz)
Ao absorver mais calor, a chaminé faz com que o ar em seu interior fique mais aquecido e saia mais rapidamente pelo topo da estrutura. Dessa forma, o ar quente do ambiente interno é sugado para dentro da chaminé, o que acelera sua substituição pelo ar frio que vem do ambiente externo.
Estratégia bem-sucedida
As chaminés solares já são usadas no exterior, como na casa Fator 10, em Chicago (Estados Unidos). Agora o estudo da Unicamp mostrou a eficácia da adoção dessa estratégia na ventilação de construções no Brasil.
Para isso, dois protótipos do sistema foram construídos e testados em dois ambientes de 3,12 m2 cada instalados no campus da UFSCar. Os pesquisadores também desenvolveram um modelo teórico capaz de estimar o desempenho das chaminés solares em ambientes típicos de residências urbanas localizadas nas oito zonas bioclimáticas brasileiras.
Os resultados desse modelo mostraram, por exemplo, que a chaminé solar pode gerar 5,5 renovações de ar a cada hora em um dia típico de verão de São Paulo. “Isso significa um aumento de quase 50% na ventilação, em comparação com dados sobre o uso de chaminés convencionais”, afirma Neves.
Segundo Roriz, a avaliação teórica mostra que a eficiência do sistema varia de acordo com o clima: em locais mais quentes, a chaminé funciona melhor do que em áreas frias, já que o ar se aquece mais rapidamente.
O arquiteto explica ainda que os detalhes geométricos e a inclinação das chaminés devem ser definidos levando em conta a latitude de cada lugar, pois esse posicionamento interfere nos ângulos em que os raios do Sol atingem uma superfície. “No caso das chaminés solares, os melhores desempenhos acontecerão quando os raios do Sol incidirem mais perpendicularmente sobre o vidro e a placa coletora.”
Neves destaca que o sistema é simples e tem a vantagem de não fazer uso de eletricidade, o que contribui para a eficiência energética das edificações. Ela acrescenta: “Pode haver uma redução dos gastos com energia, já que o sistema permite diminuir ou dispensar o uso de ar-condicionado, por exemplo”.
A arquiteta acrescenta que também é possível transformar chaminés convencionais em chaminés solares. “Basta escolher a parede externa da chaminé com maior incidência direta de radiação e transformá-la em uma superfície absorvedora. Isso poderia ser feito tanto pela incorporação de um coletor solar como pela simples pintura da superfície de uma cor escura.”
Camille Dornelles
Ciência Hoje On-line
