O calor é um dos tipos de energia mais procurados para sustentar a vida humana. Ao mesmo tempo, os custos dos recursos para sua produção são bastante impressionantes - seja eletricidade com produtos petrolíferos ou combustíveis tradicionais como carvão e madeira. Obviamente, neste contexto, é necessário oferecer um método alternativo de aquecimento. Uma das soluções técnicas mais promissoras e em desenvolvimento ativo deste tipo é uma bomba de calor geotérmica, cujo conceito está se aproximando gradualmente das condições operacionais domésticas.
Visão geral da tecnologia
Qualquer ideia de fonte alternativa de calor envolve o serviço de um ou outro material ou fenômeno natural. Neste caso, o subsolo é o fornecedor central de energia. Aterre em certosprofundo o suficiente para manter uma temperatura suficiente para que seu calor possa ser acumulado e usado posteriormente na superfície. Os recursos hidrológicos também podem ser considerados como fonte de calor, fazendo ajustes no desenho técnico da infraestrutura de armazenamento.
Para representar a eficácia desta tecnologia, pode-se notar que ao investir 1 kW de energia na manutenção de uma bomba de calor geotérmica, você pode obter um retorno na forma de 2-6 kW. O que explica uma eficiência tão alta? Comparado a outros meios de processamento de fontes naturais de energia, os mecanismos geotérmicos não fornecem etapas intermediárias de conversão. Por exemplo, o armazenamento de energia solar requer que a luz e o calor sejam convertidos em eletricidade, que é usada para administrar a casa. Nesse caso, o calor não é convertido, mas diretamente ou com etapas de transição mínimas é transferido para os consumidores-alvo.
Princípio de funcionamento
Para começar, vale a pena identificar os pontos específicos que estão envolvidos no processo de aquecimento geotérmico. O processo começa no solo - em um nível localizado abaixo do ponto de congelamento. A temperatura pode variar dependendo da profundidade. Para um efeito térmico mínimo, basta que ultrapasse 0 ° C, mas na prática 35-40 ° C é considerado um indicador economicamente justificado. O usuário final é o circuito de aquecimento.
Uma tubulação especial é responsável pela transferência de energia do solo para o sistema de aquecimento doméstico,servido por uma bomba de calor geotérmica. O princípio de operação baseia-se no fato de que o calor é transferido através desta linha de alimentação com um trocador de calor do evaporador ao longo do circuito de refrigeração. Como nos aparelhos de ar condicionado, o freon desempenha o papel da substância ativa de evaporação. Antes da partida da bomba, ela está no estado líquido e, após a partida, passa para a forma gasosa. Além disso, o refrigerante atualizado é transferido para o compressor, cujas comunicações são conectadas ao circuito de aquecimento final. O excesso de freon neste ponto é descarregado através do canal de saída.
Equipamento Geotérmico
O principal elemento funcional do sistema é uma bomba termomecânica. A estrutura da unidade é representada por três circuitos:
- Externo. Circula o refrigerante convencional na forma de anticongelante ou salmoura.
- Interno. Contém refrigerante em câmaras seladas onde ocorrem processos de aquecimento-evaporação.
- Loop externo que vai diretamente para o sistema de destino servido.
Além disso, a lista de corpos de trabalho de uma bomba de calor geotérmica para aquecimento inclui um compressor, um evaporador, um canal de descarga e transportadores de calor. É importante observar que designs, layout e funcionalidades adicionais podem variar dependendo da aplicação. Existem instalações para solo, para água e ar, bem como sistemas combinados que podem funcionar em diferentes condições.
Fontes de calor e instalações de armazenamento
Os sistemas geotérmicos têm muitas vantagens,associado ao fornecimento econômico de energia, praticidade e acessibilidade tecnológica para uso doméstico. Mas, como outros sistemas que armazenam energia alternativa, é dependente da fonte. Portanto, para garantir a estabilidade do fornecimento de calor, é necessário pensar com antecedência na possibilidade de conectar-se a um canal de fornecimento de energia de backup. As fontes terrestres e hidrológicas serão discutidas abaixo, mas, por enquanto, você deve se familiarizar em princípio com a infraestrutura de trabalho que a bomba de calor geotérmica serve como sistema de fornecimento de recursos. Materiais a granel, tubos, sondas e estruturas, cuja estrutura pode acumular energia, atuam como receptores de calor. Em particular, estes podem ser tapetes de aquecimento associados a uma bomba, refrigerante e sistemas de aquecimento de terceiros.
Fonte terrestre de energia térmica
Sistemas de alta capacidade que armazenam energia geotérmica são colocados em campos de cerca de 200 m22. Uma camada de solo com 40-50 cm de espessura é removida da zona marcada abaixo do ponto de congelamento. Em geral, obtém-se uma espessura de 150-200 cm, estes e outros dados são indicados no projeto com o cálculo dos volumes de energia para um determinado circuito de aquecimento. Muito também dependerá da região, pois em uma área você pode extrair 30 W de 1 m2, e em outra - 70-80 de 1 m2.
Poços, trincheiras ou plataformas sólidas são formados no local para acomodar elementos acumulados. O mais acessível na implementação é consideradouma instalação vertical de fundo de poço na qual são colocados tubos ou esteiras de acumulação em espiral. Numa configuração horizontal da infraestrutura de aspiração, uma bomba de calor geotérmica para aquecimento pode produzir grandes quantidades de energia, mas apresenta desvantagens. Relacionam-se com a complexidade da terraplanagem (requer equipamentos especiais para desenvolver grandes áreas), a exclusão de qualquer paisagismo e temperaturas mais baixas até o final da estação de aquecimento.
Água Fonte de energia térmica
Os principais objetos de serviço neste caso são lagos, reservatórios e lagoas. Quanto aos elementos acumuladores, sua função é desempenhada por tubos de polímero com enchimento anticongelante. O volume de energia extraída em média pode ser representado como 30 W por 1 m de tubo. Para a manutenção complexa de uma grande casa particular, são necessários 12 kW - portanto, é necessário organizar um sistema de tubulação de 400 m de comprimento.
Existe outra abordagem para armazenamento de calor a partir de recursos hidrológicos. Se não houver lagos e reservatórios próximos, em seu próprio local, você poderá equipar 2-3 poços com poços com profundidade de cerca de 20 m. A água nesse nível terá uma temperatura de cerca de 10 ° C, mas isso é suficiente para a função de aquecimento auxiliar. A linha inferior é que uma bomba de calor geotérmica executa a tarefa de circular constantemente água morna ou quente. De um lado do circuito, o recurso é constantemente aquecido nos poços sem o menor custo, e a casa acumula energia da porção de água recém-recebida.
Instalação do sistema geotérmico
Antes de tomar a decisão de adquirir um equipamento, deve-se avaliar se o uso desta tecnologia se justifica basicamente em uma determinada região. Para isso, são realizados diversos estudos de prospecção geológica com a determinação da profundidade de congelamento do solo.
Na instalação, tubos ou outros elementos acumuladores, uma bomba e acessórios de instalação estão envolvidos. A infraestrutura de aquecimento interno pode ser formada por radiadores, resfriadores de ventilador ou piso de água quente, etc. Este será o sistema para consumir o recurso fornecido.
Assim, bombas de calor geotérmicas estão sendo instaladas para a casa em poços - como já mencionado, não apenas terra, mas também água. É possível equipar poços, trincheiras e campos com uma camada de solo liquidado, mas essa opção é mais usada para fornecimento de calor industrial. No nicho criado, as baterias são colocadas em todo o site - em uma configuração de linha reta ou espiral. Os circuitos estão ligados a uma bomba localizada na superfície, que, por sua vez, está ligada aos circuitos de aquecimento doméstico.
Fabricantes de bombas geotérmicas
O segmento está sendo desenvolvido ativamente pelos esforços dos maiores desenvolvedores de equipamentos de climatização. Em particular, o fabricante de caldeiras Viessmann apresenta unidades confiáveis para armazenamento de água e calor no solo a uma temperatura operacional de cerca de +65 °C. Para edifícios industriais e públicos com uma área de 300-350 m2 está disponível a bomba de calor geotérmica NIBE F1145. Para seuas características incluem a capacidade de se conectar a uma rede trifásica em 380 V e uma rede monofásica em 220 V. A empresa japonesa Mitsubishi oferece modelos universais de bombas geotérmicas em termos de aplicações. Os desenvolvedores desta empresa vêm desenvolvendo o conceito de separação de aquecimento multizona com um sistema de controle simplificado desde 2007.
Não ignore um segmento tão promissor e empresas nacionais. Por exemplo, uma bomba de calor geotérmica BROSK Mark II 100 fabricada na Rússia é projetada especificamente para um consumidor privado - o proprietário de uma pequena casa de campo. Mas, apesar do desempenho modesto, este equipamento é caracterizado como confiável, energeticamente eficiente e multifuncional.
Feedback positivo sobre tecnologia
Este método de aquecimento atrai muitas pessoas com a conveniência de manutenção, manutenção e, claro, custos financeiros mínimos durante a operação. O equipamento praticamente não requer materiais combustíveis consumíveis. Os recursos elétricos são necessários para garantir o funcionamento da mesma bomba e equipamentos de controle, mas são insignificantes em relação à quantidade de energia devolvida. A compatibilidade ambiental das bombas de calor geotérmicas também é enfatizada. Comentários e em todos os primeiros lugares entre os pontos positivos colocam o fato de que a infraestrutura de trabalho não ocupa espaço na casa. Apenas comunicações são trazidas, e o resto das unidades funcionais e nós permanecem na rua.
Avaliações negativas
Com um desempenho térmico geotérmico de sala de caldeiras completosistemas não são comparáveis. E o ponto não está nem nos indicadores de potência específicos, mas no fornecimento espasmódico de calor. Muitos reclamam de longos períodos de baixas taxas de entrega de energia, razão pela qual é recomendável organizar sistemas de abastecimento de backup. Mas há outra deficiência aqui. Embora seja gasto um pouco de dinheiro na manutenção do equipamento, o investimento inicial é comparável à compra de uma potente caldeira industrial. Mesmo uma bomba de calor geotérmica de origem russa BROSK Mark II 100 está disponível no mercado por 250-300 mil rublos. dependendo da configuração. Os custos de instalação também custarão 50-70 mil rublos.
Conclusão
Existem muitas opções para organizar o fornecimento de calor em uma casa particular. Cada um deles é caro à sua maneira durante a operação - de painéis elétricos caros a caldeiras a gás econômicas. Mas, o equipamento tradicional em um design moderno é um sistema otimizado em design e fácil de gerenciar. O que pode atrair uma bomba de calor geotérmica para aquecimento doméstico? Claro, o fator econômico virá à tona, mas o que mais? Você pode recorrer a essas instalações se houver espaço suficiente no local para organizar o complexo. Neste caso, pode contar com, pelo menos, aquecimento ambiente auxiliar passivo sem monitorização e manutenção constantes. E mais uma coisa - isso é autonomia total, permitindo o uso de equipamentos geotérmicos como fonte de backup de calor.
