Para fornecer calor a uma casa privada, são tradicionalmente utilizadas unidades que funcionam com eletricidade, combustível sólido, gás ou líquido. Nas últimas décadas, os coletores solares e o calor do interior da Terra têm sido usados como fonte alternativa de energia térmica. Aquecer uma casa com o calor da terra é denominado aquecimento doméstico geotérmico.
Aquecimento geotérmico da casa usando a energia da terra
O aquecimento a partir do solo tem uma demanda crescente à medida que o custo das fontes de energia convencionais aumenta constantemente, enquanto o fornecimento de combustíveis fósseis diminui. Investir dinheiro no aquecimento de terra de uma casa de campo é bastante lucrativo, tendo em conta as perspectivas económicas e poupanças significativas no fornecimento autónomo de calor durante a estação de aquecimento.
Métodos de obtenção de energia térmica natural
As bombas de calor de origem subterrânea diferem na maneira como extraem calor:
- Instalações que usam o calor de águas subterrâneas profundas, gêiseres quentes, etc.
- Sistemas que incluem um tanque anticongelante instalado no solo a uma profundidade de 75 metros. O aquecimento das entranhas da terra é fornecido pelo aquecimento natural do tanque com anticongelante; Como resultado, o refrigerante, ao passar pelo trocador de calor, libera o calor recebido e retorna ao recipiente.
- O circuito geotérmico é colocado ao longo do fundo do reservatório, que é um acumulador de calor natural. Nesse caso, é necessário levar em consideração que o reservatório pode congelar completamente no inverno.
Tipos de bombas de calor de fonte terrestre
Aquecer uma casa com a energia da terra requer um extenso trabalho de instalação do sistema, mas é uma forma ecológica de obter energia térmica quase gratuita. Para aquecer uma casa, você precisará de uma pequena quantidade de eletricidade necessária para que o sistema funcione.
Custos estimados e retorno do sistema
Ao optar pelo aquecimento térmico, cujo princípio já é conhecido, os proprietários devem estar cientes de que serão necessários alguns investimentos. A marca do equipamento é selecionada de acordo com as necessidades do usuário, o preço das unidades depende de muitos fatores, por exemplo, potência.
Dispositivos para 4-5 kW são estimados em $ 3000-7000, para 5-10 kW eles custam $ 4000-8000, para 10-15 kW já é $ 5000-10000. Mais 40-50% do valor será o custo do trabalho de instalação e inicialização do sistema. O resultado é uma quantidade impressionante de custos. Mas todos eles vão pagar em cerca de 3-5 anos, e então apenas as contas de luz, que serão consumidas pela bomba de calor.
Princípios operacionais de aquecimento geotérmico
O aquecimento da energia da terra é usado com sucesso em várias zonas climáticas: os sistemas são capazes de operar nas regiões sul e norte.
No curso de sua operação, uma instalação geotérmica usa uma propriedade física de alguns fluidos como a capacidade de evaporar, o que leva ao resfriamento da superfície. É esse fenômeno que está subjacente à operação de equipamentos de refrigeração.
O princípio de operação do aquecimento geotérmico é um processo de resfriamento reverso. É assim que funcionam os condicionadores de ar, capazes não só de resfriar, mas também de aquecer o ar da sala.
Como funciona a bomba de calor
No entanto, as unidades de ar condicionado têm funcionalidade limitada - não podem funcionar em temperaturas abaixo de -5 ° C. E o sistema geotérmico é capaz de fornecer aquecimento para a casa independente da temperatura do ar na superfície.Isso se deve ao fato de que no ambiente do qual é retirada a energia térmica, condições estáveis de temperatura são mantidas naturalmente.
Resultado
O uso de bombas de calor permite que você se livre dos combustíveis tradicionais mais caros a cada ano, embora os custos iniciais sejam bastante elevados. A instalação do aquecimento geotérmico pode ser realizada de forma independente, somente na instalação de tubulações em poço de mina, é aconselhável a extinção de um auxiliar.
O retorno do projeto depende do isolamento da carcaça, bem como do método de aquecimento - radiador ou piso aquecido. O vídeo no artigo fornecerá uma oportunidade de encontrar informações adicionais sobre o tópico acima.
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Dispositivo de sistema de aquecimento geotérmico
A geotermia (ciência do estado térmico da Terra) possibilitou o uso prático da energia térmica que a crosta terrestre recebe do magma quente no centro do planeta.
Uma bomba de calor especialmente projetada para aquecer uma casa é instalada na superfície e um trocador de calor é montado no solo ou no fundo do reservatório. A energia térmica é "bombeada" para a superfície e permite que você aqueça o refrigerante no circuito de aquecimento de uma casa ou instalação não residencial.
Como é o processo de aquecimento
O aquecimento geotérmico de uma casa particular é uma opção econômica. Se você usa a energia da terra para aquecer uma casa, então para cada quilowatt de eletricidade necessário para o funcionamento do equipamento, existem 4 a 6 kW de energia térmica útil obtida das entranhas do planeta.
Em comparação com o funcionamento do ar condicionado, veremos que durante o seu funcionamento, é necessário mais de 1 kW de eletricidade para obter 1 kW de energia térmica. Isso se deve às perdas inevitáveis para converter uma energia em outra, etc.
É muito lucrativo aquecer um edifício residencial usando a energia térmica do interior da Terra, mas o período de reembolso dos custos de equipamento e instalação demorará algum tempo.
Usar o calor da terra para aquecer uma casa não requer a instalação de uma caldeira tradicional para aquecer o refrigerante.
Neste caso, o sistema consiste em três componentes
:
- circuito de aquecimento - fonte geotérmica de energia térmica;
- circuito de aquecimento interno - radiador ou piso de baixa temperatura;
- estação de bombeamento - uma bomba de calor para bombear energia térmica para o circuito de aquecimento a partir do circuito de aquecimento no solo ou debaixo d'água.
Um sistema de aquecimento geotérmico também pode ser usado para aquecer estufas, edifícios auxiliares, água de piscina, caminhos de jardim, etc.
Tipos de instalações geotérmicas
Tendo descoberto o que é o aquecimento geotérmico em casa, o princípio de operação do equipamento, vamos considerar os tipos de sistemas.
No total, existem 3 tipos de instalações:
- A água subterrânea é considerada o sistema mais eficiente para aquecimento de alojamentos. O princípio de funcionamento é reduzido ao consumo de calor do solo por meio de sondas, coletores e transferência de energia para um sistema de aquecimento com portador de calor de água.
Objetivo e princípio de operação do interruptor hidráulico para aquecimento
- Água-água usa um recurso de água quente como energia. Para garantir a funcionalidade do sistema, é necessária uma fonte (lagoa, rio, lago). Os especialistas observam que este projeto é o mais estável em termos de temperatura.
- Air-air usa uma reserva natural ilimitada e disponível para o trabalho. A funcionalidade do sistema é fornecida por ventiladores, evaporadores conectados em um complexo. A maior eficiência é alcançada em temperaturas de até -15 C; quando o ar esfria, parte da energia do sistema é perdida.
Equipamento para o arranjo de aquecimento geotérmico
O equipamento geotérmico para um sistema de aquecimento profundo permite acumular a energia térmica extraída do ambiente e transferi-la para o transportador de calor no circuito de aquecimento.
A lista de equipamentos para aquecimento com calor da terra inclui
:
- Evaporador. O dispositivo está localizado em profundidade e serve para absorver energia térmica localizada em águas ou solos geotérmicos.
- Capacitor. Permite trazer a temperatura do anticongelante ao valor necessário para o funcionamento do sistema.
- Bomba de calor. Proporciona a circulação do anticongelante no circuito de aquecimento, controla o funcionamento da instalação geotérmica.
- Tanque tampão - um recipiente para coletar o anticongelante aquecido. Permite transferir energia térmica do interior da Terra para o refrigerante. O tanque por onde passa o refrigerante está equipado com um trocador de calor em forma de serpentina. O anticongelante aquecido se move ao longo dele, liberando calor.
Diagrama do dispositivo da bomba de calor
Como fazer uma unidade geotérmica com as próprias mãos?
Para fazer aquecimento geotérmico em casa com suas próprias mãos, você precisará dos seguintes componentes:
- evaporador;
- unidade de compressor;
- válvula de aceleração;
- capacitor.
Uma bomba de calor pode ser feita a partir de um refrigerador antigo. Para isso, a bobina é removida dele. Ele funcionará como um capacitor. Ele é colocado em um recipiente feito de material durável. Um compressor é conectado ao recipiente e o evaporador é feito de um barril de plástico. Todos os elementos constituintes são conectados uns aos outros e, em seguida, a unidade é conectada ao sistema de aquecimento da casa por meio de tubos de polímero.
Para fazer uma bomba a partir de um ar condicionado, as unidades externa e interna devem ser trocadas. Água ou ar são usados como portadores de calor. O sistema está equipado com uma válvula de quatro vias. Para instalá-lo, você precisará da ajuda de especialistas.
Instalação do sistema
O aquecimento geotérmico de uma casa de campo na fase de arranjo requer um investimento sólido. O alto custo total do sistema é em grande parte devido à grande quantidade de obras de terra associadas à instalação do circuito de aquecimento.
Com o tempo, os custos financeiros compensam, uma vez que a energia térmica utilizada durante a estação de aquecimento é extraída das profundezas da terra com consumo mínimo de energia.
Instalação de trocador de calor horizontal para sistema de aquecimento geotérmico
Para fornecer aquecimento da casa com o calor da terra, é necessário instalar o sistema
:
- a parte principal deve estar localizada no subsolo ou no fundo do reservatório;
- na própria casa, apenas equipamento suficientemente compacto é instalado e um radiador ou circuito de aquecimento de piso é colocado. O equipamento localizado no interior da casa permite regular o nível de aquecimento do refrigerante.
Como é o equipamento geotérmico em uma casa
Ao projetar o aquecimento utilizando o calor da terra, é necessário decidir sobre a opção de instalação para o circuito de trabalho e o tipo de coletor.
Existem dois tipos de colecionadores
:
- Vertical - mergulha no solo por várias dezenas de metros. Para fazer isso, a uma curta distância da casa, você precisa perfurar vários poços. Um contorno é imerso nos poços (a opção mais confiável são os tubos de polietileno reticulado).
- Desvantagens: Grandes custos financeiros para fazer vários furos no solo com profundidade de 50 metros.
Vantagens: A localização da tubulação subterrânea em uma profundidade onde a temperatura do solo é estável, proporciona uma alta eficiência do sistema. Além disso, o coletor vertical ocupa uma pequena área do terreno.
- Horizontal. O uso de tal coletor é permitido em regiões com climas quentes e temperados, desde que a profundidade de congelamento do solo não ultrapasse 1,5 metro.
- Desvantagens: A necessidade de usar uma grande área do site (a principal desvantagem).Depois de fazer o contorno, este terreno não pode ser aproveitado para horta ou horta, pois o sistema trabalha com a liberação do frio no transporte do refrigerante, o que fará com que as raízes das plantas congelem.
Benefícios: Trabalho de terra mais barato que pode ser feito por conta própria.
Tipo de coletor horizontal e vertical
A energia geotérmica pode ser obtida colocando um circuito geotérmico horizontal no fundo de um reservatório livre de gelo. No entanto, isso é difícil de implementar na prática: o reservatório pode estar localizado fora do território privado e então a instalação do trocador de calor precisará ser coordenada. A distância do objeto aquecido ao reservatório não deve ser superior a 100 metros.
Importante! A temperatura ambiente do coletor não deve cair abaixo de + 5 ° C. A parte superior do coletor em contato com o solo congelante deve ser protegida com isolamento térmico para evitar perda de energia térmica.
