O aquecimento geotérmico é um dos mais promissores do número total de fontes alternativas de energia. Ao contrário dos sistemas solares, é praticamente independente da época do ano. Mas o aquecimento de uma casa é benéfico devido ao calor e energia da terra?
Aquecimento doméstico geotérmico
Primeiro você precisa entender os princípios de obtenção de energia térmica. Eles são baseados em um aumento de temperatura ao se aprofundar profundamente na terra. À primeira vista, o aumento no grau de aquecimento é insignificante. Mas, graças ao advento de novas tecnologias, o aquecimento doméstico devido ao calor da terra se tornou 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 corpos de água e solo. Estes últimos são altamente dependentes do indicador de temperatura externa e, portanto, raramente são utilizados. Como é praticamente possível organizar o aquecimento de uma casa com energia da terra?
Para isso, é necessário fazer 3 circuitos cheios de líquidos com diferentes características técnicas:
- Exterior. Mais frequentemente nele circula anticongelante. Seu aquecimento a uma temperatura de pelo menos 6 ° C é devido à energia da terra;
- Bomba de calor. Sem ele, o aquecimento devido à energia da terra é impossível. O refrigerante do circuito externo transfere sua energia para o refrigerante usando um trocador de calor. A sua temperatura de evaporação é inferior a 6 ° C. Depois disso, entra no compressor, onde após a compressão a temperatura sobe para 70 ° C;
- Contorno interno. De acordo com um esquema semelhante, o calor é transferido do refrigerante comprimido para a água no sistema de cozimento. Assim, o aquecimento ocorre a partir das entranhas da terra com um custo mínimo.
Apesar das vantagens óbvias, esses sistemas raramente podem ser encontrados. Isso está associado a altos custos com a compra de equipamentos e a organização do circuito externo da entrada de calor.
É melhor confiar o cálculo do aquecimento do calor da terra aos profissionais. A eficiência de todo o sistema dependerá da correção dos cálculos.
O princípio de operação da bomba de calor
O "coração" do aquecimento geotérmico é a bomba de calor. É composto por vários componentes, cuja operação afeta diretamente o indicador de eficiência de todo o sistema. Portanto, antes de planejar o aquecimento de uma casa particular a partir do solo - você precisa descobrir as principais características deste site.
Como este dispositivo pertence à categoria de equipamentos complexos - é recomendável comprar apenas modelos de fábrica. O design da bomba de calor inclui os seguintes componentes:
- Evaporador. Nesse bloco, a energia é transferida do circuito externo;
- Compressor. É necessário criar alta pressão no meio refrigerante;
- Capilar. Serve para reduzir a pressão interna no circuito de refrigerante;
- Sistema de controle. Com sua ajuda, o aquecimento de uma casa particular do solo é regulado - o modo de operação da temperatura, a velocidade de passagem de refrigerantes, etc.
O principal problema na autoprodução de uma bomba de calor é reduzir a perda de calor e normalizar a operação do circuito interno com refrigerante. Os modelos de fábrica são configurados na fase de fabricação, e o design prevê a possibilidade de ajustar 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, descubra a energia térmica da bomba. Para um cálculo aproximado, você pode usar a seguinte fórmula:
Q = (t1-t2) * V
Onde t1-t2 - a diferença de temperatura na entrada e no tubo de retorno, ° C,V - caudal estimado do líquido de refrigeração, m³ / h,Q - potência nominal da bomba de calor, watts.
Essa técnica não é aplicável a sistemas complexos, pois existem muitos fatores adicionais. Em particular, perdas de calor na estrada. Isto é especialmente verdade para as áreas em que sai o mais próximo possível da superfície do solo. Para minimizar a perda de calor, aqueça os tubos de aquecimento no chão.
Como a operação da bomba de calor depende de eletricidade, é recomendável instalar uma fonte de alimentação de emergência.
Opções de aquecimento geotérmico
Para que a energia da Terra seja usada para aquecer a casa o máximo possível - você precisa escolher o diagrama de circuito externo correto. De fato, qualquer meio pode ser uma fonte de energia térmica - subterrânea, água ou ar. Mas é importante levar em consideração as mudanças sazonais nas condições climáticas, conforme discutido acima.
Atualmente, existem dois tipos de sistemas que são efetivamente usados para aquecer uma casa devido ao calor da terra - horizontal e vertical. O principal fator de escolha é o tamanho da terra. O layout dos tubos para aquecer uma casa com energia da terra depende disso.
Além disso, esses fatores são levados em consideração:
- Composição do solo. Em rochas e barro, é difícil fazer troncos verticais para estradas;
- Congelamento do solo. Ele determinará a profundidade ideal do tubo;
- Localização das águas subterrâneas. Quanto mais altos, melhor para o aquecimento geotérmico. Nesse caso, a temperatura aumentará com a profundidade, que é a condição ideal para o aquecimento devido à energia da terra.
Você também precisa saber sobre a possibilidade de transferência reversa de energia no verão. Então o aquecimento de uma casa particular do chão não funcionará, e o excesso de calor passará da casa para o solo. Todos os sistemas de refrigeração funcionam da mesma maneira. Mas, para isso, é necessário instalar equipamentos adicionais.
Você não pode instalar um circuito externo fora de casa. Isso aumentará a perda de calor no aquecimento das entranhas da terra.
Esquema horizontal de aquecimento geotérmico
A maneira mais comum de instalar estradas externas. É conveniente para facilitar a instalação e a capacidade de substituir relativamente rapidamente as seções defeituosas da tubulação.
Para instalação de acordo com este esquema, é utilizado um sistema coletor. Para isso, vários circuitos estão localizados a uma distância mínima de 0,3 m um do outro. Eles são conectados por meio de um coletor, que alimenta ainda mais o líquido refrigerante na bomba de calor. Isso garantirá a entrada máxima de energia para o aquecimento proveniente do calor da terra.
Mas, ao mesmo tempo, várias nuances importantes devem ser levadas em consideração:
- Grande área do lote. Para uma casa de cerca de 150 m², ela deve ter pelo menos 300 m²;
- Os tubos são necessariamente recuados a uma profundidade abaixo do nível de congelamento do solo;
- Com o possível movimento do solo durante as inundações da primavera, a probabilidade de deslocamento das estradas aumenta.
A vantagem definidora do aquecimento a partir do calor da terra do tipo horizontal é a possibilidade de auto-arranjo. Na maioria dos casos, isso não exigirá o envolvimento de equipamentos especiais.
Para máxima transferência de calor, você precisa usar tubos com alta condutividade térmica - polímero de parede fina. Mas, ao mesmo tempo, devem ser consideradas formas de aquecer os tubos de aquecimento no solo.
Aquecimento geotérmico vertical
Essa é uma maneira mais trabalhosa de organizar o aquecimento de uma casa particular do chão. Os oleodutos estão localizados verticalmente em poços especiais. É importante saber que esse esquema é muito mais eficaz que o vertical.
Sua principal vantagem é aumentar o grau de aquecimento da água no circuito externo. Essa. quanto mais profundos os tubos estiverem localizados, maior a quantidade de calor da terra para aquecer a casa entrará no sistema. Outro fator é a pequena área da terra. Em alguns casos, o arranjo do circuito de aquecimento geotérmico externo é realizado mesmo antes da construção da casa nas imediações da fundação.
Que dificuldades podemos encontrar na obtenção da energia da terra para aquecer uma casa de acordo com esse esquema?
- Quantitativo a qualitativo. Para arranjo vertical, o comprimento das linhas é muito maior. É compensado pela temperatura mais alta do solo. Para isso, é necessário perfurar poços de até 50 m de profundidade, o que é um trabalho trabalhoso;
- Composição do solo. Para solo rochoso, é necessário o uso de máquinas de perfuração especiais. No barro para impedir o derramamento do poço, é montada uma carcaça protetora de concreto armado ou plástico de parede espessa;
- Em caso de mau funcionamento ou perda de estanqueidade o processo de reparo é complicado. Nesse caso, pode haver defeitos de longo prazo no trabalho de aquecimento da casa para a energia térmica da terra.
Mas, apesar dos grandes custos iniciais e da complexidade da instalação, o layout vertical das linhas é ideal. Os especialistas aconselham o uso desse esquema de instalação.
Para a circulação do líquido de refrigeração no circuito externo em um sistema vertical, são necessárias bombas de circulação poderosas.
Organização de aquecimento geotérmico
Os consumidores ainda têm a pergunta principal - é possível usar o aquecimento de uma casa de campo com a energia da terra como principal? É possível, mas apenas com uma abordagem profissional em todas as etapas - desde o cálculo até a instalação e teste do sistema.
Primeiro de tudo, você precisa escolher a bomba de calor certa. Dado o seu alto custo - você deve primeiro executar todos os cálculos preliminares de suas características. Somente neste caso, o aquecimento devido à energia térmica da terra terá um coeficiente máximo de eficiência. Entre os fabricantes de confiança estão 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, você precisa prestar atenção ao material de produção de tubos. Para minimizar a perda de calor no aquecimento pela energia térmica da terra, é recomendável usar o seguinte:
- Polietileno reticulado. Difere em baixo custo - é ideal para esquemas horizontais;
- Cano de aço inoxidável. É usado no aquecimento usando a energia térmica da terra com um arranjo vertical do circuito externo. Ele se compara favoravelmente ao polietileno reticulado, com alta condutividade térmica e resistência mecânica. A desvantagem é o alto custo.
Para otimização, recomenda-se a instalação de sensores de temperatura externos e internos, bem como um acumulador de calor. Isso minimizará o custo do aquecimento de uma área de energia residencial particular.
Dados todos esses fatores, até o momento, na maioria dos casos, eles instalam aquecimento geotérmico a partir da energia da Terra como um adicional. Com o tempo, o custo dos componentes e a eficiência das bombas de calor aumentarão - e somente então esses sistemas poderão ser considerados os principais.
Um exemplo da instalação de aquecimento geotérmico em uma casa particular pode ser encontrado assistindo ao vídeo:
