Aquecimento geotérmico de uma casa de campo - entendemos os detalhes

A concepção de um sistema de aquecimento produtivo em uma casa de campo deve ser realizada de forma que seja economicamente rentável, mas ao mesmo tempo simples em execução e tecnologicamente moderna. As soluções padrão, nas quais o calor é gerado devido à combustão do combustível, são dispendiosas para o dono da casa, o motivo para isso é um aumento constante no custo da eletricidade e do gás. Além disso, as formas tradicionais de aquecimento das instalações têm um impacto negativo sobre o estado do meio ambiente, por exemplo, cerca de 40% das emissões de dióxido de carbono na atmosfera são geradas pelo recebimento de calor, esse nível de impacto ambiental negativo no indicador digital está correlacionado com o impacto negativo das emissões dos veículos. No âmbito desta questão, um novo sistema de aquecimento da sala geotérmica é relevante.

A busca por soluções não padrão no campo de aquecimento espacial começou nos anos 70.no século passado, durante as crises energéticas. Inicialmente, essa tecnologia foi testada nos EUA, principalmente em instalações de elite. Mas graças ao desenvolvimento da tecnologia, o custo de produção diminuiu gradualmente, então esse tipo de aquecimento de habitação já está disponível para o consumidor em massa. Além disso, como mostra a longa experiência no uso de sistemas de aquecimento geotérmico, esse design se distingue pela sua durabilidade e rentabilidade, portanto, a demanda do consumidor pela instalação deste tipo de sistema está crescendo constantemente.

Aspectos positivos e negativos da instalação de um sistema de aquecimento geotérmico em uma casa de campo.

O desenvolvimento de novas tecnologias contribuiu para o fato de que quase todos os proprietários de casas agora têm a oportunidade de acumular energia do solo, instalando um sistema de aquecimento geotérmico no setor privado. No chão, até 98% da energia solar se acumula em sua superfície, de modo que mesmo no inverno, o calor suficiente é armazenado na camada de terra para aquecer o prédio residencial, apenas a instalação de equipamentos especiais é necessária para aproveitar a energia solar acumulada. Após a instalação do sistema de aquecimento geotérmico, os custos gastos para a instalação da instalação pagarão em média 5-8 anos depois - este é o lado negativo desta tecnologia. O custo da implementação do projeto, talvez, levante dúvidas entre aqueles que planejaram a instalação de um sistema barato, mas os gastos de capital não foram incluídos nos planos do proprietário de uma casa de campo.

O lado positivo do sistema é a sua disponibilidade, uma vez que existe uma possibilidade universal de utilizar este tipo de energia, bem como a sua amabilidade ambiental absoluta e a sua inofensividade para os seres humanos. A quantidade de energia é ilimitada e o custo de operação e manutenção do sistema é muito baixo. A energia geotérmica não vale o custo do dinheiro, mas os investimentos financeiros exigem a energia envolvida no funcionamento da bomba de calor. Para chegar de três a cinco quilowatts de calor, você precisa gastar um quilowatt dessa energia. Dado que o processo de combustão não ocorre durante a operação da bomba, o sistema é absolutamente seguro, o risco de incêndio ou explosão, como no caso de sistemas de aquecimento a gás, não está disponível. O equipamento de uma habitação com vários sistemas de exaustão e chaminés, o sistema ocupa muito pouco espaço na sala. Além disso, não há necessidade de uma sala especial ou espaço de armazenamento adicional para o combustível. E graças à versatilidade do sistema, você não só pode aquecer a sala de estar no inverno, mas também esfriar nos meses de verão. Desde que o sistema esteja instalado corretamente, ele pode funcionar por cerca de 30 anos sem a necessidade de manutenção, enquanto outros sistemas precisam de assistência técnica muito mais freqüentemente.

Características do sistema de aquecimento geotérmico.

O princípio do funcionamento do equipamento geotérmico pode ser comparado com o funcionamento de um aparelho de ar condicionado ou de um freezer, mas "vice-versa".O projeto é baseado em uma bomba de calor, que é aproximadamente do mesmo tamanho que a máquina de lavar roupa, a bomba está incluída em 2 circuitos.

O primeiro circuito é um sistema visível de radiadores e tubos, o segundo circuito é um permutador de calor, que é colocado sob o solo ou na água. Circular dentro do circuito pode ser um líquido especial ou água comum. No segundo circuito, o líquido adquire a temperatura do espaço circundante, após o qual o refrigerante entra na bomba de calor, que pode ser ajustada tanto para esfriar a sala quanto para aquecê-la. O calor gerado pela bomba, quando aquecido, entra no primeiro circuito, quando resfriado no segundo.

No exemplo da geladeira pelo contrário, você pode desenhar uma analogia comparando o evaporador com o congelador cavado no chão e a bobina do refrigerador é um condensador que é usado para aquecer ar ou água. A temperatura da estrutura é inferior ao ambiente circundante, devido ao fato de que, no chão, há uma baixa temperatura estável.

A produção de bombas de calor( elementos principais dos sistemas geotérmicos) em escala industrial tornou-se possível devido ao desenvolvimento de tecnologias de instalações de refrigeração, o que permitiu desenvolver uma técnica única para converter a energia da Terra em calor para aquecimento espacial.

Princípios dos contornos do dispositivo.

É difícil instalar o sistema apenas pelo proprietário do site, uma vez que é necessário projetar uma estrutura próxima ao edifício que consiste em um sistema de tubulação fechada que é colocado a uma profundidade considerável sob o solo, que às vezes atinge mais de várias centenas de metros. O tipo de construção do permutador de calor, bem como as dimensões do coletor, dependem de uma série de parâmetros, entre os quais a condutividade térmica básica do solo e a profundidade de ocorrência.

Existem três esquemas de equipamentos do sistema de aquecimento geotérmico, isto é, dispositivos de um circuito externo para acumulação de energia.

1. O mais ideal é a instalação de um permutador de calor vertical com uma bomba. Para implementar esse esquema, são necessários equipamentos especiais e investimentos financeiros significativos para perfurar um metro bem localizado a uma profundidade de 50 a 200 metros. Neste caso, o calor de águas subterrâneas profundas com alta temperatura é usado. A água passa através de uma bomba de calor através de um permutador de calor, onde dá calor e, em seguida, descarrega de volta para a água subterrânea a jusante. Os custos neste método de instalação são justificados pelo resultado, uma vez que a vida do poço é de 100 anos.
2. Similar ao anterior e bastante caro é o esquema de arranjo na profundidade da mina de 75-100 m. Tanque especial com anticongelante, que é aquecido a partir da temperatura do solo, após o qual a bomba de calor controla o anticongelante em um círculo. Depois que o calor é liberado, o anticongelante é descarregado no tanque sob o solo.
3. Um esquema de projeto mais simples para um permutador de calor horizontal, onde os tubos são colocados no subsolo desta maneira. Que estavam abaixo do nível de congelamento do solo no inverno. O lado negativo desse esquema é a necessidade de usar uma grande área sob o coletor. Por exemplo, uma pequena casa com uma área de 200 metros quadrados.É necessário ocupar uma área igual a 500 metros quadrados. A localização dos tubos deve ser feita de tal forma que a árvore mais próxima não seja inferior a 1,5 metros.
4. O seguinte esquema é aplicável se a casa de campo estiver localizada a menos de 100 metros do reservatório.É bastante barato, não é necessário trabalho de terraplenagem para o projeto, o permutador de calor deve ser colocado de tal forma que a profundidade seja suficiente para evitar o congelamento, sob gelo no inverno, não deve haver menos de 1-1,5 metros de água no topo da sonda. De preferência, não há correntes no reservatório, as sondas horizontais são colocadas ao longo do seu fundo, que absorvem o calor. Este esquema pode ser implementado pelo proprietário de uma casa de campo de forma independente.

O conjunto do circuito externo é feito de tubos de polietileno, de acordo com os cálculos preliminares, a proporção de 40-50 W de energia térmica deve representar 1 metro do coletor. Consequentemente, se a capacidade da bomba for de 10 kW, então o poço deve ter cerca de 160-200 metros de comprimento. Em alguns casos, é mais rentável perfurar vários poços rasos em vez de um grande, para obter eventualmente a profundidade de projeto requerida. Para preservar a paisagem do site, os designers usam tecnologia de cluster, em que os poços são perfurados em diferentes direções de um ponto.

No final do artigo, um vídeo com um exemplo concreto está anexado.

Vídeo

- bombas geotérmicas

O objetivo deste artigo foi considerar os aspectos positivos e negativos do sistema de aquecimento geotérmico, que é uma alternativa bem sucedida para formas tradicionais de aquecimento de uma casa de campo.