Sistemas de aquecimento geotérmico para uma casa de campo: recursos de arranjo do tipo faça você mesmo

Princípio de funcionamento

Um fenômeno como o aquecimento geotérmico, cujo princípio se assemelha a um refrigerador convencional, apenas ao contrário, está se tornando cada vez mais popular. A terra retém calor constantemente, é possível aquecer objetos localizados em sua superfície. A conclusão é que o magma quente aquece a terra por dentro e, graças ao solo, não congela por cima.

E o princípio de operação aqui é o seguinte: uma bomba de calor é colocada no topo, um trocador de calor é abaixado em um poço de terra especial. A água subterrânea passa pela bomba e é aquecida. Assim, o calor obtido neste caso é utilizado para fins industriais ou domésticos. É assim que funciona o aquecimento do solo.

Diagrama esquemático da bomba de calor

Deve-se notar que a principal vantagem de tal sistema é que com um custo de eletricidade de 1 kW, obtemos energia térmica útil na faixa de 4 a 6 kW. Para efeito de comparação, um ar condicionado convencional não é capaz de converter 1 kW de eletricidade em 1 kW de energia térmica (a lei da conservação de energia, pois as perdas durante a conversão de um tipo de energia para outro, infelizmente, ainda não foram canceladas ). O aquecimento a partir do calor da terra compensará rapidamente com a abordagem correta para a implementação do aquecimento geotérmico.

Custos aproximados e retorno do sistema

Ao escolher o aquecimento térmico, cujo princípio de funcionamento já é conhecido, os proprietários devem estar cientes de que serão necessários certos investimentos. A marca do equipamento é selecionada de acordo com os requisitos do usuário, o preço das unidades depende de muitos fatores, por exemplo, energia.

Dispositivos para 4-5 kW são estimados em US$ 3.000-7.000, para 5-10 kW custam US$ 4.000-8.000, para 10-15 kW já custam US$ 5.000-10.000. Além disso, 40-50% do valor será o custo do trabalho de instalação e lançamento do sistema. O resultado é uma quantidade muito impressionante de custos. Mas todos eles serão pagos em cerca de 3-5 anos, e apenas as contas de eletricidade que a bomba de calor consumirá permanecerão.

O princípio da obtenção de energia geotérmica

A operação das estações de aquecimento geotérmico é frequentemente comparada ao princípio de operação dos sistemas de ar condicionado ou de um refrigerador convencional. Qualquer um dos esquemas consiste em dois circuitos de troca de calor. É geralmente aceito que no circuito localizado no solo, o transportador é aquecido (na maioria das vezes, o freon não congelante desempenha esse papel), que é posteriormente transferido para o “circuito doméstico” no evaporador do trocador de calor.

O líquido que esfriou depois de circular pela casa deve ser aquecido novamente a cerca de + 7 ° C para repetir o ciclo. Ao mesmo tempo, no verão, o sistema funciona no princípio oposto, resfriando o ar da casa, por isso seria mais correto chamá-lo não de aquecimento, mas de ar condicionado.

Usando uma bomba de calor

A durabilidade do sistema depende das características e condições em que a bomba de calor opera. Em instalações geotérmicas, é capaz de operar por aproximadamente 1800 horas por ano. Este é um valor médio para latitudes sem fontes térmicas subterrâneas.

Como funciona uma bomba de calor

O princípio de funcionamento do sistema de aquecimento térmico é idêntico e nada tem a ver com o país de origem ou marca. As bombas geotérmicas podem variar em design, tamanho, aparência, mas o coeficiente de produção de calor será sempre o mesmo para bombas de diferentes empresas e países. Isso se deve justamente à peculiaridade de transformar energia natural em energia térmica.

As consequências de tais erros de cálculo acabam por levar a consequências desastrosas - o solo cede desigualmente, em alguns lugares é muito profundo, resultando em danos aos tubos de plástico de proteção. Se a casa estiver localizada nas proximidades, a deformação da fundação ou das paredes pode ocorrer devido a mudanças geológicas.

Periodicamente, é necessário tomar medidas para “regenerar” o solo, para o qual energia térmica adicional é fornecida ao trocador de calor. Pode ser energia solar ou aquecimento da sonda quando a bomba de calor é usada no modo de refrigeração ambiente.

Em conclusão, deve-se notar que a instalação geotérmica ainda não está disponível para todos.Em alguns casos, o período de retorno pode durar mais de 10 anos, mas no final, são esses métodos de aquecimento de uma casa que logo se tornarão não apenas alternativos, mas os únicos possíveis.

VÍDEO: Bombas de calor geotérmicas

Aquecimento geotérmico: analisamos o princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento deste tipo de aquecimento é bastante simples e reside na propriedade da terra de não congelar mesmo a temperaturas bastante baixas. Por exemplo, a uma temperatura do ar de cerca de quinze graus negativos, a Terra congelará a apenas cinco a sete graus. E agora vamos responder à pergunta: é possível extrair com sucesso o benefício dessa propriedade do terreno e aquecer a casa com a ajuda de tal recurso? A resposta é óbvia: claro que sim! Então por que não fazê-lo? A questão é que não é tão simples assim. Para instalar esse aquecimento, é necessário resolver os pequenos problemas associados, listados abaixo.

Instalação de aquecimento geotérmico

• Para obter o máximo de calor da terra, você precisa acumular essa energia térmica e concentrá-la no aquecimento da casa, e isso vale algum esforço.
• É necessário manter a temperatura do condutor. O riser aquecido deve conduzir calor nos fluidos que passarão pelo sistema de aquecimento central.
• Se este condutor tiver arrefecido, a sua temperatura deve ser imediatamente restaurada por aquecimento. Para resolver esse problema, foram inventadas bombas de calor geotérmicas especiais, que ajudam a lidar com a tarefa.Este dispositivo ajuda a extrair a quantidade de calor necessária para o aquecimento normal da casa, que pode ser usada para diversas necessidades. A propósito, essas bombas são capazes de lidar com volumes de trabalho bastante grandes. As possibilidades de design dependem diretamente de sua localização na casa.

Se antes um fenômeno como o aquecimento de uma casa com a ajuda da energia térmica da terra pudesse ser encontrado exclusivamente fora do nosso país, hoje esses dispositivos não são um milagre e nem uma raridade.

O esquema de operação de estruturas térmicas

Ao mesmo tempo, observe que eles são instalados não apenas nas partes quentes do sul, como você pode pensar. Nas regiões do Norte, isso é ainda mais comum.

Vamos dar uma olhada em que tipo de esquema de trabalho as estruturas têm. Há muito tempo, as pessoas se perguntavam por que, quando certos líquidos evaporam de uma superfície, a superfície esfria e por que a energia é retirada. Assim que a resposta a essa pergunta foi dada, surgiu o pensamento de por que não executar esse mecanismo na ordem inversa, ou seja, por que não obter ar quente em vez de gelo. Um exemplo é a operação de sistemas modernos de ar condicionado: muitos deles podem não apenas resfriar, mas também aquecer o ar. A única desvantagem de tais dispositivos é sua operação limitada em baixas temperaturas. A uma certa temperatura, eles simplesmente não podem funcionar. Ao contrário deles, o aquecimento geotérmico de uma casa de campo é completamente desprovido de tal desvantagem, embora o princípio de operação para eles e para o dispositivo mencionado seja aproximadamente o mesmo.

Aquecimento geotérmico de uma casa de campo

Instalação de trocador de calor

Os tipos de instalação atuais são:

• vertical, quando você precisa perfurar vários poços;
• horizontal, onde as trincheiras são cavadas abaixo da profundidade de congelamento;
• debaixo d'água, quando a colocação é realizada ao longo do fundo do reservatório mais próximo.

Isso é interessante: vamos descobrir juntos - qual é o sistema de aquecimento de tubo único ou de dois tubos mais eficiente?

Instalação do sistema

O aquecimento geotérmico de uma casa de campo na fase de arranjo requer um sólido investimento financeiro. O alto custo final do sistema deve-se em grande parte à grande quantidade de trabalho de terra associado 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 custos mínimos de eletricidade.

• a parte principal deve estar localizada no subsolo ou no fundo do reservatório;
• na própria casa, apenas equipamentos bastante compactos são instalados e um radiador ou circuito de aquecimento por piso radiante é instalado. O equipamento localizado dentro da casa permite ajustar o nível de aquecimento do refrigerante.

Ao projetar o aquecimento devido ao calor da terra, é necessário determinar a opção de instalação para o circuito de trabalho e o tipo de coletor.

Existem dois tipos de coletores:

1. Vertical - mergulha no solo por várias dezenas de metros. Para fazer isso, é necessário perfurar um certo número de poços a uma curta distância da casa. Um circuito é imerso nos poços (a opção mais confiável são tubos feitos de polietileno reticulado).

2. Desvantagens: Grandes custos financeiros para a perfuração de vários poços no solo com profundidade de 50 metros ou mais.

   Vantagens: A localização subterrânea dos tubos a uma profundidade onde a temperatura do solo é estável, garante alta eficiência do sistema. Além disso, o coletor vertical ocupa uma pequena área de terra.

3. Horizontal. O uso de tal coletor é permitido em regiões de clima quente e temperado, pois a profundidade de congelamento do solo não deve exceder 1,5 metros.

4. Desvantagens: A necessidade de utilizar uma grande área do site (a principal desvantagem). Este terreno após a colocação do contorno não pode ser utilizado para horta ou horta, pois o sistema funciona com a liberação de frio durante o transporte do refrigerante, o que fará com que as raízes das plantas congelem.

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   Benefícios: Trabalho em terra mais barato que você mesmo pode fazer.

A energia geotérmica pode ser produzida colocando um circuito geotérmico horizontal no fundo de um reservatório sem congelamento. No entanto, isso é difícil de implementar na prática: o reservatório pode estar localizado fora da área privada e, em seguida, a instalação do trocador de calor precisará ser coordenada. A distância do objeto aquecido ao reservatório não deve ser superior a 100 metros.

Requisitos para aquecimento geotérmico em casa com suas próprias mãos

À primeira vista, pode parecer que os custos de instalação são muito altos, no entanto, usando a instalação por um longo tempo, todos poderão garantir que esse aquecimento seja recompensado rapidamente e não exija investimentos.

O geoaquecimento exigirá:

• Investimento único de uma grande quantidade de fundos;
• Forças consideráveis ​​para o arranjo;
• Preparação correta e competente.

Além disso, nota-se o aumento regular dos preços de recursos como gás e energia elétrica, que ocorre quase todos os meses, mas o sistema geotérmico não depende desses preços.

Parte do sistema tem uma localização subterrânea, devido à qual a terra é utilizada como fonte de calor. O aquecimento deste tipo exigirá um poço, uma sonda e um trocador de calor. Apenas um dispositivo é instalado no território da casa, devido ao qual o calor é gerado e, como regra, não requer muito espaço. Devido a este dispositivo, a temperatura é regulada e a energia térmica é fornecida. Ao instalar o sistema, é necessária uma pequena ramificação de tubos e um radiador e, se o edifício for pequeno, o gerador será instalado no porão.

Nós mesmos instalamos aquecimento geotérmico

O custo do projeto e trabalho para instalar uma estrutura geotérmica é bastante significativo, a compra de todos os equipamentos necessários, o envolvimento de uma equipe de especialistas, bem como a necessidade de escavação de longo prazo não pode ser barato.

No entanto, devido à rentabilidade de instalar este tipo de aquecimento na casa, o período de retorno é bastante rápido. Economias adicionais podem ser feitas instalando outras fontes de produção de energia alternativa, como painéis solares que podem alimentar uma rede geotérmica. Mesmo com aumentos significativos dos preços dos recursos fósseis e do gás, eles não afetarão o custo do aquecimento.

A parte principal da rede de fios está escondida no subsolo, um reservatório de refrigerante, que é colocado em um poço, fornece combustível para a casa.Além disso, no porão ou em outra despensa, você precisará colocar um gerador de calor. A maioria desses dispositivos são bastante compactos. Para aquecer as instalações, você terá que instalar vários radiadores.

No gerador instalado é possível regular a temperatura da casa e o consumo de energia. A instalação é acompanhada pela instalação de equipamentos para aquecimento de salas, ramificação da tubulação. Na maioria das instalações, o gerador de calor é levado para uma sala separada para que o ruído do trabalho não interfira com os moradores fazendo seus próprios negócios.

Como fazer aquecimento geotérmico com suas próprias mãos em casa

Esquema de instalação de uma bomba geotérmica.

Este é um dos tipos de aquecimento mais caros e demorados. Você tem que realizar terraplanagem em grande escala, o custo do equipamento será a maior parte dos custos. Antes de começar a criar esse aquecimento com suas próprias mãos, você precisa descobrir quais sistemas são usados ​​e quais são os recursos de seu dispositivo.

Materiais necessários para a instalação de aquecimento geotérmico:

• tubos de polietileno;
• Bomba de calor;
• radiadores de aquecimento.

Classificação por tipo:

• o trocador de calor horizontal é usado com mais frequência, enquanto os tubos são colocados no solo a uma profundidade que excede o nível de congelamento do solo em sua área. Este tipo de aquecimento tem uma desvantagem significativa - o circuito ocupa uma grande área. Se a área da sua casa for de 250 m², para aquecê-la, você terá que colocar tubos em uma área de cerca de 600 m², e isso não pode ser feito em todas as áreas. É especialmente inconveniente fazer esse aquecimento em casa no caso em que o território já está enobrecido, por exemplo, o coletor não deve estar a menos de 1,5 m da árvore;
• o trocador de calor vertical tem dimensões muito menores, mas seu custo é maior. Para instalá-lo, você precisa de um pouco de espaço, mas terá que usar equipamentos de perfuração.

O poço pode ter de 50 a 200 m, mas servirá até 100 anos. Este método é conveniente quando o território de uma casa de campo já está equipado, não haverá necessidade de alterar a paisagem existente. Instalar esse tipo de aquecimento geotérmico completamente com suas próprias mãos não funcionará, pois você precisará de equipamentos especiais para perfurar um poço - um trocador colocado em água é a maneira mais econômica, usa a energia térmica da água. Seu uso é possível se a distância do reservatório não for superior a 100 m. Um contorno em espiral é feito de tubos e colocado a uma profundidade superior à zona de congelamento, a área do reservatório deve ser superior a 200 m² . Ao implementar este método, não há necessidade de realizar trabalhos de terraplenagem em grande escala e, portanto, tudo pode ser feito à mão.

Se falarmos sobre a complexidade da implementação deste projeto, é bastante grande e, se você decidir fazer tudo sozinho, o terceiro método será o mais acessível. Se você comprar equipamentos caros, a instalação deve ser realizada com alta qualidade, caso contrário, o sistema não funcionará normalmente.

Fontes de aquecimento geotérmico

Para o aquecimento geotérmico, podem ser utilizadas as seguintes fontes de energia térmica terrestre:

• Temperatura alta;
• temperatura baixa.

As fontes termais, por exemplo, pertencem às de alta temperatura. Você pode usá-los, mas seu escopo é limitado pela localização real de tais fontes.Se na Islândia esse tipo de energia é usado ativamente, na Rússia as águas termais estão longe dos assentamentos. Eles estão mais concentrados em Kamchatka, onde a água subterrânea é usada como transportador de calor e fornecida aos sistemas de água quente.

Um vulcão não é necessário para usar eficientemente a energia térmica da terra. Basta usar os recursos que estão a apenas 200 metros da superfície da Terra

Mas para o uso de fontes de baixa temperatura, temos todos os pré-requisitos necessários. Para este efeito, as massas de ar circundantes, terra ou água são adequadas. Uma bomba de calor é usada para extrair a energia necessária. Com sua ajuda, o procedimento de conversão da temperatura ambiente em energia térmica é realizado não apenas para aquecimento, mas também para fornecimento de água quente de uma residência particular.

prós

A operação de tais sistemas de aquecimento é realizada com um combustível qualitativamente novo e incomum - a energia das entranhas da terra é usada para ar condicionado e aquecimento de uma casa particular. Esta energia cria condições de vida óptimas e confortáveis ​​e não polui o ambiente com substâncias nocivas e resíduos. O aquecimento da casa é realizado com energia livre, para 1 kW de eletricidade o sistema retorna 4-5 kW de calor

Uma vantagem igualmente importante é que não há necessidade de adquirir exaustores e chaminés adicionais, que podem ser necessários para garantir o bom funcionamento de outros tipos de sistemas de aquecimento. Durante a operação de aquecimento, não são emitidos fumos e odores prejudiciais do solo, esse sistema não produz ruído excessivo e, além disso, não ocupa muito espaço.As unidades geotérmicas, ao contrário dos sistemas de combustível sólido e combustível líquido, são praticamente invisíveis para as pessoas, não destroem a integridade da fachada e do interior da casa

Não há necessidade de perder tempo pensando em questões como armazenamento, entrega e compra de combustível, pois a energia do planeta é inesgotável

As unidades geotérmicas, ao contrário dos sistemas de combustível sólido e combustível líquido, são praticamente invisíveis para as pessoas, não destroem a integridade da fachada e do interior da casa. Não há necessidade de perder tempo pensando em questões como armazenamento, entrega e compra de combustível, já que a energia do planeta é inesgotável.

Se você precisa aquecer sua casa com o calor da terra, considere também seu lado financeiro. Observamos imediatamente que o processo de instalação de tal sistema exigirá altos custos em comparação com os equipamentos a diesel e gás.

Em contrapartida, nota-se que o nível de consumo de energia elétrica é muito menor, de modo que, a longo prazo, a viabilidade econômica da aquisição de equipamentos geotérmicos é visível a olho nu. De acordo com os desenvolvedores, até cinco quilowatts de energia térmica serão devolvidos a cada quilowatt de energia elétrica gasto.