O aquecimento geotérmico é uma das fontes alternativas mais promissoras de geração de energia. Ao contrário dos sistemas solares, praticamente não depende da estação. Mas é lucrativo aquecer uma casa usando o calor e a energia da terra?
Aquecimento geotérmico em casa
Primeiro, você precisa entender os princípios de obtenção de energia térmica. Eles se baseiam no aumento da temperatura à medida que você vai mais fundo no solo. À primeira vista, o aumento do grau de aquecimento é insignificante. Mas, graças ao advento de novas tecnologias, o aquecimento de uma casa usando o calor da terra se tornou uma realidade.
A principal condição para organizar o aquecimento geotérmico é uma temperatura de pelo menos 6 ° C. Isso é típico para camadas médias e profundas de solo e corpos d'água. Estes últimos são altamente dependentes do indicador de temperatura externa, portanto, raramente são usados. Como é possível organizar o aquecimento de uma casa com a energia da terra?
Para fazer isso, é necessário fazer 3 circuitos preenchidos com líquidos com características técnicas diferentes:
- Exterior... Mais frequentemente, o anticongelante circula nele. Seu aquecimento a uma temperatura não inferior a 6 ° С ocorre devido à energia da terra;
- Bomba de calor... Sem ele, o aquecimento com a energia da terra é impossível. O transportador de calor do circuito externo com a ajuda de um trocador de calor transfere sua energia para o refrigerante. Sua temperatura de evaporação é inferior a 6 ° C. Em seguida, entra no compressor, onde, após a compressão, a temperatura sobe para 70 ° C;
- Contorno interno... Um esquema semelhante é usado para transferir calor do refrigerante comprimido para a água no sistema de superação. Assim, o aquecimento das entranhas da terra ocorre a um custo mínimo.
Apesar das vantagens óbvias, esses sistemas são raros. Isso se deve aos altos custos com aquisição de equipamentos e organização do circuito externo de captação de calor.
É melhor confiar o cálculo do aquecimento do calor da terra a profissionais. A eficiência de todo o sistema dependerá da exatidão dos cálculos.
Como funciona a bomba de calor
O coração do aquecimento geotérmico é a bomba de calor. É composto por vários componentes, cujo funcionamento afeta diretamente a eficiência de todo o sistema. Portanto, antes de planejar o aquecimento de uma casa privada desde o solo, você precisa descobrir as principais características desta unidade.
Uma vez que este dispositivo pertence à categoria de equipamentos complexos, é recomendável comprar apenas modelos de fábrica. O projeto da bomba de calor inclui os seguintes componentes:
- Evaporador... Neste bloco, a energia é transferida do circuito externo;
- Compressor... Necessário para criar alta pressão no ambiente refrigerante;
- Capilar... Serve para reduzir a pressão interna no circuito refrigerante;
- Sistema de controle... Com a sua ajuda, o aquecimento de uma casa privada a partir do solo é regulado - o regime de temperatura de funcionamento, a taxa de passagem dos portadores de calor, etc.
O principal problema na fabricação independente de uma bomba de calor é reduzir as perdas de calor e normalizar o funcionamento do circuito interno com o refrigerante. Os modelos de fábrica são configurados na fase de fabricação, e o projeto prevê a possibilidade de ajuste de seus parâmetros.
Como calcular corretamente os parâmetros da bomba para que o calor da terra para aquecimento da casa forneça uma temperatura normal? Para fazer isso, você precisa saber a saída de calor da bomba. Para um cálculo aproximado, você pode usar a seguinte fórmula:
Q = (t1-t2) * V
Onde t1-t2 - diferença de temperatura nos tubos de entrada e retorno, ° С,V - volume estimado de consumo de transportador de calor, m³ / h,Q - potência nominal da bomba de calor, W.
Essa técnica é inaplicável para sistemas complexos, uma vez que existem muitos fatores adicionais neles. Em particular, as perdas de calor na rede. Isso é especialmente verdadeiro para as áreas em que fica o mais próximo possível da superfície do solo. Para minimizar as perdas de calor, é necessário isolar os tubos de aquecimento no solo.
Uma vez que o funcionamento da bomba de calor depende da eletricidade, recomenda-se a instalação de uma fonte de alimentação de emergência.
Opções de aquecimento geotérmico
Para que a energia da terra seja usada para aquecer a casa tanto quanto possível, você precisa escolher o diagrama de circuito externo correto. Na verdade, qualquer meio - subterrâneo, água ou ar - pode ser uma fonte de energia térmica. Mas, ao mesmo tempo, é importante levar em consideração as mudanças sazonais nas condições climáticas, conforme mencionado acima.
Atualmente, existem dois tipos de sistemas que são efetivamente usados para aquecer uma casa usando o calor da terra - horizontal e vertical. O principal fator de seleção é a área do terreno. Disto depende a disposição dos canos de aquecimento da casa com a energia da terra.
Além disso, os seguintes fatores são levados em consideração:
- Composição do solo... Em áreas rochosas e argilosas, é difícil fazer poços verticais para colocar rodovias;
- Nível de congelamento do solo... Ele determinará a profundidade ideal do tubo;
- Localização da água subterrânea... Quanto mais altos, melhor para aquecimento geotérmico. Nesse caso, a temperatura aumentará com a profundidade, que é a condição ideal para o aquecimento com a energia da terra.
Você também precisa saber sobre a possibilidade de transferência reversa de energia no verão. Então, o aquecimento de uma casa particular a partir do solo não funcionará, e o excesso de calor será transferido da casa para o solo. Todos os sistemas de refrigeração funcionam de acordo com o mesmo princípio. Mas para isso você precisa instalar um equipamento adicional.
É impossível planejar a instalação do circuito externo à distância de casa. Isso aumentará as perdas de calor no aquecimento das entranhas da terra.
Esquema de aquecimento geotérmico horizontal
A forma mais comum de instalação de rodovias externas. É conveniente por sua facilidade de instalação e a capacidade de substituir com relativa rapidez as seções defeituosas da tubulação.
Para instalação de acordo com este esquema, um sistema coletor é usado. Para isso, são feitos vários contornos, localizados a uma distância mínima de 0,3 m entre si. Eles são conectados por meio de um coletor, que fornece o transportador de calor para a bomba de calor. Isso fornecerá o suprimento máximo de energia para aquecimento do calor da terra.
Mas, ao mesmo tempo, você precisa levar em consideração uma série de nuances importantes:
- Grande área do terreno pessoal. Para uma casa com cerca de 150 m², ela deve ter no mínimo 300 m²;
- Os tubos são determinados obrigatoriamente a uma profundidade abaixo do nível de congelamento do solo;
- Com a possível movimentação do solo durante as enchentes de primavera, a probabilidade de deslocamento das rodovias aumenta.
A vantagem definidora do aquecimento do calor da terra do tipo horizontal é a possibilidade de arranjo independente. Na maioria dos casos, isso não requer o envolvimento de equipamentos especiais.
Para a máxima transferência de calor, é necessário usar tubos com alta condutividade térmica - polímero de parede fina. Mas, ao mesmo tempo, você deve considerar maneiras de isolar tubos de aquecimento no solo.
Esquema de aquecimento geotérmico vertical
Esta é uma forma mais demorada de organizar o aquecimento a partir do solo. Os dutos são colocados verticalmente em poços especiais. É importante saber que tal esquema é muito mais eficiente do que vertical.
Sua principal vantagem é aumentar o grau de aquecimento da água no circuito externo. Aqueles. quanto mais fundo os tubos estiverem localizados, mais a quantidade de calor da terra para aquecimento da casa entrará no sistema. Outro fator é a pequena área do terreno. Em alguns casos, a disposição do circuito externo de aquecimento geotérmico é realizada antes mesmo da construção da casa nas imediações da fundação.
Que dificuldades você pode enfrentar ao obter energia da terra para aquecer uma casa de acordo com este esquema?
- Quantitativo para qualitativo... Para um arranjo vertical, o comprimento das rodovias é muito maior. É compensado pela temperatura mais alta do solo. Para fazer isso, você precisa fazer poços de até 50 m de profundidade, o que é um trabalho trabalhoso;
- Composição do solo... Para terrenos rochosos, devem ser utilizadas furadeiras especiais. Na argila, para evitar o estilhaçamento do poço, é montada uma concha protetora de concreto armado ou plástico de paredes espessas;
- Em caso de mau funcionamento ou perda de aperto o processo de reparo se torna mais complicado... Neste caso, são possíveis interrupções de longo prazo no funcionamento do aquecimento da casa para a energia térmica da terra.
Porém, apesar dos altos custos primários e da laboriosidade de instalação, o arranjo vertical das rodovias é ideal. Os especialistas aconselham o uso desse esquema de instalação.
Para a circulação do refrigerante no circuito externo em um sistema vertical, são necessárias bombas de circulação potentes.
Organização de aquecimento geotérmico
Os consumidores ainda têm a questão principal - é possível usar o aquecimento de uma casa de campo com a energia da terra como principal? Isso é possível, mas apenas com uma abordagem profissional em todas as fases - do cálculo à instalação e teste do sistema.
Em primeiro lugar, tem de escolher a bomba de calor certa. Dado seu alto custo, você deve primeiro realizar todos os cálculos preliminares de suas características. Somente neste caso, o aquecimento devido à energia térmica da terra terá um fator de eficiência máxima. Fabricantes confiáveis incluem Buderus, Vaillant e Veissman. O custo médio de uma bomba de calor para aquecimento do subsolo é de cerca de 360 mil rublos com uma potência nominal de 6 kW. Modelos mais produtivos podem custar mais de 1 milhão de rublos.
Além do custo, é preciso estar atento ao material para a fabricação dos tubos. Para minimizar as perdas de calor no aquecimento da energia térmica da terra, é recomendado usar o seguinte:
- XLPE... Difere em baixo custo - ideal para esquemas horizontais;
- Cano de aço inoxidável... É usado no aquecimento com energia térmica da terra com uma disposição vertical do circuito externo. Ele difere favoravelmente do polietileno reticulado em sua alta condutividade térmica e resistência mecânica. A desvantagem é o alto custo.
Para otimização, recomenda-se a instalação de sensores de temperatura externa e interna, além de acumulador de calor. Isso irá minimizar o custo de aquecimento de uma casa privada de energia terrestre.
Considerando todos esses fatores, na maioria dos casos, o aquecimento geotérmico a partir da energia da terra é instalado como um adicional. Com o tempo, o custo dos componentes e a eficiência das bombas de calor vão aumentar - e só então esses sistemas podem ser considerados os principais.
Um exemplo de instalação de aquecimento geotérmico em uma casa particular pode ser encontrado assistindo ao vídeo:
