Que tal usar o calor gerado pelo corpo humano como sistema de aquecimento interno?

Crédito: Krizjohn Rosales/ Pexels/ Sigmund/ Unsplash

Amin Al Habaibeh 5 minutos de leitura

No filme Matrix, o calor do corpo humano inconsciente é desviado por máquinas para ser usado como fonte de energia. Embora essa não seja uma solução ideal para nossos problemas de energia, a base da ideia – usar o calor que geramos para aquecer nossos prédios – poderia ajudar a combater as mudanças climáticas e a diminuir o uso de combustíveis fósseis.

A explicação é científica. O corpo humano em repouso emite em média 100 watts de calor. Quando nos exercitamos, esse calor pode facilmente ultrapassar 1.000 watts: energia suficiente para ferver um litro de água em seis minutos. Para efeito de comparação, uma chaleira doméstica padrão leva mais de dois minutos para aquecer um litro de água.

Mas de onde vem essa energia? Principalmente da comida que ingerimos. O metabolismo interno do corpo usa produtos da digestão, como carboidratos e ácidos graxos, para produzir a energia que impulsiona a contração muscular. No entanto, cerca de 70% a 95% da energia produzida é liberada na forma de calor. Isso mostra que o corpo humano não é muito eficiente na geração de energia mecânica a partir dos alimentos: na verdade, ele é menos eficiente do que um motor a gasolina.

Grande parte desse calor é removido do corpo por convecção, radiação infravermelha e transpiração, que resfria a pele através da evaporação. Isso explica por que nós não nos sentimos confortáveis em condições extremamente quentes e úmidas – nosso suor não evapora tão facilmente no ar saturado.

Usando câmeras infravermelhas, podemos ver esse calor se transferindo dos corpos para os arredores. Essas câmeras retratam as áreas de maior calor (onde mais calor está sendo perdido) com cores mais claras e as áreas mais frias como mais escuras, mostrando-nos onde a maior parte do calor está sendo desperdiçada.

No infravermelho, é possível ver quais partes do corpo são mais quentes e frias (Crédito: Amin Al-Habaibeh)

Se as pessoas estiverem praticando exercícios físicos em conjunto– dançando, por exemplo – elas podem gerar até 150 kW de calor ou 3.600 kWh em 24 horas. Uma família média do Reino Unido consome cerca de 1.000 kWh de gás por mês. Como uma caldeira a gás doméstica média tem uma potência de aproximadamente 30 kW, apenas 500 “dançarinos” poderiam produzir a energia de cinco caldeiras a gás.

Quando as pessoas se reúnem dentro de casa, esse calor começa a se acumular. Imagine um teatro com capacidade para 500 pessoas. Supondo que cada pessoa esteja produzindo 100 watts de energia térmica, isso significa que 50 kW de calor serão emitidos no total: o equivalente a 25 a 30 chaleiras de cozinha com água fervendo continuamente.

A questão é como esse calor humano pode ser aproveitado para aquecer edifícios. Normalmente, os edifícios utilizam sistemas de ventilação ou ar-condicionado para reduzir as temperaturas e melhorar a qualidade do ar. Esse calor extraído depois se perde no ambiente externo, desperdiçando energia. Em vez disso, o calor da multidão poderia ser extraído por meio de trocadores mecânicos de calor mecânicos – dispositivos que transferem calor de uma área para outra – e usado para aquecer o ar que entra nos aquecedores de prédios vizinhos.

Uma opção mais flexível seria usar bombas de calor, que funcionam mais ou menos como sistemas de ar-condicionado reversos, que bombeiam calor para dentro em vez de para fora. Esse calor também pode ser armazenado para uso posterior, em cilindros de água ou tijolos adaptados, por exemplo. Tecnologias como essa já são utilizadas em data centers, onde as quantidades significativas de calor emitidas pelas redes de computadores precisam ser extraídas para evitar falhas no sistema.

Imagens infravermelhas podem ser usadas para identificar onde o calor do corpo está sendo desperdiçado

ENERGIA TÉRMICA EM AÇÃO

O conceito de sistemas de aquecimento com calor corporal já é uma realidade em algumas partes do mundo. Na Suécia, o edifício de escritórios Kungsbrohuset, localizado acima da estação central de metrô de Estocolmo, já é parcialmente aquecido pelo calor corporal dos viajantes que transitam diariamente pela estação, reduzindo suas necessidades de aquecimento em 5% a 10%. Uma bomba de calor extrai calor da estação, que é armazenado em água e usada para aquecer os escritórios acima.

No shopping Mall of America, em Minnesota, a energia da luz solar e o calor de mais de 40 milhões de visitantes anuais substituíram o aquecimento central. Já o sistema Bodyheat, que está sendo instalado agora em uma boate e centro de artes em Glasgow, na Escócia, usa bombas de calor para capturar a energia térmica dos visitantes e armazená-la em poços subterrâneos que fornecerão calor e água quente ao edifício.

Shopping Mall of America usa luz solar e calor do corpo para aquecer o espaço interno (Crédito: Jeremy Noble/ Flickr)

Estudei o sistema de aquecimento do Nottingham Playhouse, com capacidade de auditório para 750 pessoas. Descobrimos que, à medida que o número de espectadores aumenta dentro do teatro, a temperatura também aumenta, o que significa que o aquecimento central pode ser reduzido em noites com plateias lotadas. Usando este princípio, podemos desenvolver “edifícios inteligentes” que são capazes de ajustar seu aquecimento com base no número de pessoas em uma sala e no aumento esperado de temperatura resultante. Esta solução simples poderia ser aplicada a vários tipos de edifícios – mesmo aqueles sem bombas instaladas.

Com o recente aumento nos preços das contas de energia e com o impulso global para atingir zero emissões líquidas de carbono, sistemas como esses podem fornecer uma maneira simples e revolucionária de reduzir o uso de combustíveis fósseis e de reduzir as contas de energia, aproveitando o calor desperdiçado que preenche os espaços públicos movimentados.


SOBRE O AUTOR

Amin Al-Habaibeh é professor de sistemas de engenharia inteligente na Universidade Nottingham Trent. saiba mais