A utilização de fundações por estacas trocadoras de calor tem se mostrado um meio econômico e eficiente de aproveitar a energia geotérmica das camadas superficiais do solo para aquecer ou resfriar as edificações. O uso desta tecnologia, frequente em regiões de clima temperado, ainda é raro em zonas de clima tropical como o do Brasil. Em São Paulo, no campus da USP, as fundações de um edifício em construção, conhecido como CICS Living Lab, serão usadas para o resfriamento de ambientes. Para a fundação de parte do prédio, foram cravadas estacas tubulares metálicas, onde foram inseridas tubulações para realizar a troca térmica do edifício com o subsolo. Para uma melhor transferência de calor com o solo em seu entorno, as estacas tubulares precisam ser preenchidas com algum material, uma vez que o ar é um isolante térmico. Portanto, o objetivo principal desta pesquisa foi avaliar o desempenho térmico de quatro soluções diferentes de preenchimento para as estacas do prédio em construção. Os materiais testados nesta pesquisa foram: argamassa, argamassa com fibras metálicas, areia saturada e água. Ensaios de resposta térmica (TRT) foram realizados em quatro estacas preenchidas com os diferentes materiais, para verificar se alternativas mais econômicas poderiam proporcionar desempenho térmico similar às soluções convencionais de preenchimento. Para um melhor entendimento da transferência térmica entre estas estacas testadas e o solo, e para comparar o desempenho térmico de estacas de aço e de concreto, previamente foram realizados ensaios em modelo físico em laboratório, nos quais foram simuladas a troca térmica de seções de estacas trocadora de calor com areia seca e saturada. Para análise e interpretação dos ensaios de campo foram utilizados modelos analíticos e desenvolvidos modelos numéricos em 2D e 3D com o programa COMSOL. Por fim, o comportamento termomecânico da fundação trocadora de calor foi avaliado em campo por meio de prova de carga com carregamento térmico simultâneo. As principais conclusões deste trabalho foram as seguintes:
(i) As soluções com melhor desempenho térmico foram as da estaca preenchida com água e com argamassa e fibras metálicas, no entanto em termos de custo a primeira é mais econômica;
(ii) O desempenho térmico das estacas preenchidas com argamassa e com areia saturada foi similar, porém a segunda alternativa envolve menos custos;
(iii) O satisfatório desempenho da estaca preenchida com água se deve ao efeito de convecção em seu interior, detalhado pela modelagem numérica 3D;
(iv) Os resultados dos ensaios em modelo físico estão convergem com o encontrado em campo, e indicaram melhor desempenho para as seções de estacas de aço;
(v) O ensaio de carregamento termomecânico ilustrou o acréscimo de tensões axiais ao longo do comprimento das estacas, devido ao efeito do carregamento térmico simultâneo, modificando o diagrama de transferência de carga ao longo da profundidade da estaca.

The use of energy piles has proved to be a thrifty and efficient way to use the geothermal energy of the soil superficial layer to heat or cool buildings. This solution, frequent in temperate climate regions, is still rare in tropical climate zones such as Brazil. In São Paulo, on the USP campus, the foundations of a building under construction, known as Living Lab, will be used to cool the building. In the building foundation project, steel pipe piles were driven for part of the building, and pipes were installed for the thermal conditioning of the building with the ground. To improve the heat transfer with the surrounding soil, tubular piles need to be filled. Therefore, the main objective of this research was to study and evaluate four different infill solutions for the piles of the building under construction. The filling materials tested in this research were: gout, grout with steel fibres, saturated sand and water. For this purpose, thermal response tests (TRT) were carried out on four piles with these different types of materials to verify the more economical alternatives could provide thermal performance similar to conventional filling solutions. For a better understanding of the heat transfer between these tested piles and the soil, and to compare the thermal performance of steel and concrete piles, tests were previously carried out in a physical model in the laboratory, in which the heat exchange of pile sections was simulated with dry and saturated sand. For analysis and interpretation of field tests, analytical models were used and numerical models were developed in 2D and 3D with the COMSOL program. Finally, the thermomechanical behaviour of the heat exchanger foundation was evaluated in the field by means of a load test with simultaneous thermal loading. The main conclusions of this work were the following:
(i) The solutions with the best thermal performance were those of pile filled with water and with mortar with metallic fibres, however in terms of cost the first one is more economical;
(ii) The thermal performance of the piles filled with mortar and with saturated sand was similar, but the second alternative involves less costs;
(iii) The satisfactory performance of the pile filled with water is due to the convection effect inside it, detailed by 3D numerical modelling;
(iv) The results of the tests in the physical model are in agreement with what was found in the field, and indicated better performance for the steel pile sections;
(v) The thermomechanical loading test illustrated the increase in axial stresses along the pile length due to the effect of simultaneous thermal loading, modifying the load transfer diagram along the pile depth.