Pompele de caldura geotermale si incalzirea geotermala

Pompe de caldura geotermale

Pompele de caldura geotermale si incalzirea geotermala

Energia geotermală a permis multora să-și încălzească locuințele în timpul iernii, să le răcească vara și să ofere apă caldă abundentă pe tot parcursul anului, în timp ce facturile de utilități scad cu până la 80%. Întrebarea cheie este: cum poate fi valorificată această energie abundentă pentru a îndeplini funcția de încălzire și răcire? Răspunsul: instalarea pompelor de căldură geotermale.

Pompele de căldură geotermale sunt tehnologii care folosesc temperatura aproape constantă de sub pământ (indiferent de anotimp) pentru încălzirea și răcirea clădirilor. La doar câțiva metri sub pământ, pământul are o temperatură constantă cuprinsă între 50 și 60 de grade Fahrenheit.

Temperatura de sub pământ este mai caldă decât aerul care circulă deasupra ei în timpul iernii și mai rece în timpul verii. Pompa de căldură geotermală este uneori combinată cu încălzirea solară pentru a dezvolta geosolar, un sistem cu o eficiență mult mai mare.

Pompele de căldură geotermale sunt cunoscute sub diferite denumiri, cum ar fi sistemele de energie terestră, pompele de căldură la sursa de sol, geo-schimbul și cuplarea la pământ. Aceste denumiri depind de regiunea în care stați și de domeniul de studiu. Comunitățile științifice și inginerești preferă să le numească pompe de căldură la sursa solului și geoexcambiu pentru a atenua confuzia cu puterea geotermală convențională, care extrage apă fierbinte la câțiva metri adâncime în pământ, în scopul producerii de energie electrică. Pompele de căldură geotermale valorifică această energie de sub pământ și profită de această resursă pentru încălzirea și răcirea clădirilor.

Pompele de căldură geotermale (denumite uneori Geoexchange, pompe de căldură la sursa de apă), au fost utilizate încă din 1940. Pompele de căldură geotermale folosesc căldura de sub crusta pământului pentru a încălzi casele și birourile în timpul iernii, mai degrabă decât temperatura aerului exterior.

În timpul iernii, căldura de sub pământ este folosită ca mediu pentru a încălzi casele, deoarece căldura este îndepărtată de schimbătorul de căldură de către sistemul de pompe de căldură și este pompată în sistemul de furnizare a aerului interior.

În timpul verii, procesul este inversat, deoarece pompa de căldură mută căldura în schimbătorul de căldură din aerul interior. Căldura extrasă de pompa de căldură poate fi folosită și pentru încălzirea apei, oferind o sursă de apă caldă pe timpul verii.

Cele trei proiecte principale ale centralelor electrice care utilizează geotermalele ca sursă de energie sunt: centralele electrice „abur uscat”, „abur flash” și „ciclu binar”.

Cum funcționează o pompă de căldură geotermală?

Încălzirea și răcirea se realizează printr-un sistem de pompă de căldură geotermică, care este alcătuit din trei părți principale: unitatea pompei de căldură, schimbătorul de căldură la sol și sistemul de furnizare a aerului sau conductă. Schimbătorul de căldură cuprinde o serie de conducte cunoscute sub numele de „bucle”, care sunt instalate la câțiva metri sub pământ, aproape de clădire. Un fluid (o combinație de apă și antigel) circulă prin seria de conducte pentru a aspira sau disemina căldura în pământ. Lichidul este de obicei amestecat cu antigel pentru a preveni înghețul în timpul iernii.

Funcționarea unei pompe de căldură geotermală are multe în comun cu un frigider. Un frigider face ca un loc răcoros (interiorul frigiderului) să fie mult mai rece, prin transmiterea căldurii într-un loc semnificativ cald (zona care înconjoară interiorul frigiderului), permițându-i să devină mai cald.

În timpul iernii, pompa de căldură geotermală extrage căldura din schimbătorul de căldură la sol și o canalizează către sistemul de transfer de aer al clădirii, care menține casa caldă și confortabilă. În timpul verii, ciclul este inversat. Pompa de căldură geotermală extrage căldura din aerul din interiorul clădirii și o transferă în schimbătorul de căldură la sol.

Schimbătorul de căldură aruncă căldura în pământ. Căldura extrasă din interiorul clădirii în timpul verii poate fi utilizată pentru încălzirea apei, oferind proprietarului apă caldă gratuită pe tot parcursul verii.

Pompele de căldură geotermale sunt mult mai avantajoase decât sistemele tradiționale de încălzire și răcire, deoarece adună căldura naturală și liberă sub pământ. De asemenea, funcționează la o eficiență maximă la răcirea casei. Funcționarea eficientă este bună pentru proprietarul casei, deoarece economisește energie, bani și minimizează degradarea mediului prin poluare.

Pompele de căldură geotermale nu numai că economisesc energie și bani, dar ajută și la reducerea poluării aerului. De asemenea, sunt mai eficiente în răcirea casei.

Tipuri de pompe de căldură geotermale

Sistemele de pompe de căldură geotermale sunt clasificate în 4 tipuri principale: sisteme cu buclă închisă, sisteme cu buclă deschisă, sisteme de iazuri sau lacuri și sisteme hibride. Sistemele cu buclă închisă sunt în continuare împărțite în două: orizontale și verticale. Să le privim în detaliu:

Sisteme cu buclă închisă

Sistemele cu buclă închisă sunt realizate din bucle de plastic grele, care permit circularea lichidului. Buclele închise sunt de obicei îngropate la câțiva metri sub pământ sau sunt scufundate într-un corp de apă. Sistemul cu buclă închisă constă într-un schimbător de căldură care coordonează schimbul de căldură între refrigerant, fluid și pompa de căldură din bucla închisă. Sistemul cu buclă închisă este subdivizat în continuare:


Bucla închisă orizontală

Aceste tipuri de sisteme cu buclă închisă sunt ideale pentru suprafețe mari de teren. Acestea sunt eficiente din punct de vedere al costurilor și sunt instalate în mod obișnuit în zonele rezidențiale, mai mult pentru construcțiile noi, unde sunt disponibile terenuri adecvate. Sistemele orizontale cu buclă închisă au nevoie de șanțuri la cel puțin 1,5 metri adâncime.

Există diferite configurații ale buclelor închise orizontale, dar cele mai predominante utilizează două conducte. Prima conductă este în mod normal îngropată la aproximativ 2 metri sub pământ, în timp ce cealaltă la 1,5 metri.

O altă configurație populară folosește două țevi așezate una lângă cealaltă, la 2 metri sub pământ, într-un șanț lat de 1 metru. Acest tip de buclă permite instalarea mai multor țevi în interiorul unor șanțuri înguste și mai scurte, ceea ce reduce la minimum costurile de instalare și permite instalarea orizontală în șanțuri care nu sunt adecvate pentru aplicații orizontale tradiționale.

Bucla închisă vertical

Sistemele verticale cu buclă închisă sunt populare în birouri, școli și unități comerciale unde spațiul este destul de limitat. În esență, dimensiunea terenului nu poate permite instalarea buclelor orizontale. Buclele închise vertical sunt regăsite și în zonele în care solul nu este suficient de adânc pentru șanțuri și sunt avantajoase, deoarece reduc impactul asupra amenajării. Pentru acest tip de pompă de căldură geotermală, două bucle verticale care sunt îndoite în formă de U sunt introduse în găuri mici (diametru de patru centimetri, adâncime de 30,5 m până la 121 de metri și 1 metru distanță) în pământ. Aceste bucle verticale sunt apoi conectate între ele folosind bucle orizontale.

Sisteme cu buclă deschisă

Acest tip de pompă de căldură geotermală este ideal pentru cei cu alimentare suficientă de apă subterană. Folosește această apă subterană ca un schimbător de căldură la sol și navighează în întregul sistem. Acesta este transferat înapoi la sol cu ​​ajutorul unui mijloc numit reîncărcare sau reîncărcare de suprafață.

Sistem de iaz sau lac

Cele mai multe proprietăți au un lac sau iaz în apropiere. Un sistem închis poate fi instalat sub acest corp de apă. Țevile înfășurate sunt instalate sub corpul apei la cel puțin 2,4 metri mai jos pentru a atenua posibilitatea înghețării. Cu toate acestea, iazul sau lacul trebuie să îndeplinească anumite criterii cu privire la volumul minim, adâncimea și cerințele de calitate înainte de a putea fi considerată o locație primordială pentru pompa de căldură geotermală.

Sisteme hibride

Sistemul hibrid este un mix între pompa de căldură geotermică și pompele de căldură cu sursă de aer pentru a oferi un sistem rentabil și extrem de eficient. Acestea valorifică faptul că stabilirea încărcărilor de încălzire și răcire nu este în întregime echilibrată, răcirea dictând proceduri în numeroase rânduri din cauza câștigurilor interne.

În loc să mărească schimbătorul de căldură pentru a se conforma sarcinii de răcire mai mari, acesta este remodelat pentru a se conforma sarcinii de încălzire, iar în sistem este încorporat un respingător de căldură. Sistemele hibride scapă în continuare de cazane și de desfășurarea de combustibili fosili, reducând în același timp suprafața terestră și costurile de instalare necesare pentru instalarea schimbătorului de căldură la sol.

Beneficiile instalării sistemelor de încălzire și răcire geotermale

Avantajele sistemelor cu pompe de căldură geotermale sunt copleșitoare. Pentru început, utilizează o sursă de energie regenerabilă, care se produce în mod natural subteran. Această căldură nu este afectată de anotimpuri, ceea ce înseamnă că va fi disponibilă până la sfârșitul timpului. De asemenea, energia este verde și curată, ceea ce înseamnă că nu va trebui să vă faceți griji cu privire la poluarea aerului care contribuie la boli respiratorii mortale. Mai presus de toate, sistemele geotermale au o durată unică de lungă durată. Pot dura mai mult de 50 de ani, iar buclele vin cu o garanție remarcabilă de 56 de ani. Această garanție pe termen lung subliniază doar faptul că vă puteți bucura de beneficiile energiei geotermice pentru tot restul vieții.

Share this post

Call Now ButtonContacteaza-ne!