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Deseja economizar energia e economizar dinheiro tanto no aquecimento quanto no resfriamento de sua casa? Bem, a resposta não está apenas debaixo do seu nariz, pode estar bem debaixo dos seus pés!
Abaixo da linha de geada, a alguns metros, você verá que o solo está a uma temperatura média de cerca de 55 graus F. O calor vem de uma camada de rocha derretida quente nas profundezas da crosta terrestre chamada magma. O magma pode atingir temperaturas de 2400 graus F e, como esse calor irradia, dependendo da latitude geográfica, as temperaturas do solo podem variar entre 45 ° F e 75 ° F. Isso cria uma boa fonte de calor confiável e sustentável que pode ser aproveitada para nossas necessidades de aquecimento e refrigeração doméstica.
Esta temperatura constante da terra é usada em um campo geotérmico ou bomba de calor à terra. Ao contrário de um forno que queima gás natural ou óleo para produzir calor no inverno, a bomba de calor geotérmica concentra o calor que está no solo logo abaixo da superfície. A energia geotérmica pode não apenas ser usada para aquecer e resfriar nossa casa, mas também para aquecer a água doméstica.
Como funciona um sistema geotérmico
Então, como essa mágica acontece? Bem, é realmente muito simples. O sistema geotérmico é uma bomba de calor que usa a terra como um dissipador de calor (verão) ou uma fonte de calor (inverno).
Um sistema geotérmico usará uma série de tubos (enterrados abaixo da linha de gelo no solo) que é chamada de loop. Os tubos no circuito são geralmente feitos de plástico e preenchidos com uma solução de água e anticongelante. Uma bomba circula a solução de água para a bomba de calor dentro de casa. Lá, um compressor e um trocador de calor usam a água nominal de 55 graus para aquecer ou resfriar a casa.
No inverno, o ar (por exemplo, 10 graus F) é mais frio que a temperatura da Terra no subsolo (por exemplo, 55 graus F). O sistema geotérmico circula a solução de água através do circuito de terra e absorve o calor da terra. A água nominal de 55 graus é levada para a bomba de calor ou forno para ser aquecida ainda mais conforme necessário e depois distribuída por dutos por toda a casa.
No verão, o ar (por exemplo, 90 graus F) é mais quente que os 55 graus F no subsolo. Aqui, o trocador de calor geotérmico absorve o calor em casa e o sistema circula a solução de água através do loop de terra para esfriá-la, despejando o calor no chão. A água fria é então usada pelo trocador de calor e distribuída por dutos por toda a casa para resfriar a casa.
Custos e Características de Sistemas Geotérmicos
- A geotérmica é um sistema de bomba de calor de fonte de terra de aquecimento e resfriamento com eficiência energética, com economia de utilidade em relação aos sistemas de ar forçado a gás convencionais e bombas de calor de fonte de ar entre 25 e 50 por cento. uma opção de aquecimento e refrigeração com resistência totalmente elétrica, onde a geotérmica pode usar até 75% menos energia elétrica. A partir de 01 de janeiro de 2017, a geotérmica só é elegível para um crédito fiscal federal de US $ 300 se o sistema de bomba de calor atender aos padrões DOE Energy Star SEER e COP. Créditos fiscais anteriores encerrados em 31 de dezembro de 2016. Em alguns casos, a geotérmica pode ser adaptada a um forno existente com um manipulador de ar. Você também pode encontrar bombas de calor geotérmicas que possuem seu próprio manipulador de ar integrado. Se sua casa tiver calor de rodapé com água quente, ela também poderá ser adaptada com um sistema geotérmico.
Tipos de sistemas geotérmicos
Os sistemas de bomba de calor geotérmica de loop de aterramento são mais comumente instalados como um sistema de loop fechado. Isso significa que o fluido no circuito é constantemente recirculado. Os sistemas de malha aberta são menos comuns e usam um poço subterrâneo, lago, rio ou outra água de superfície como fluido para o trocador de calor. A água é então despejada de volta no solo ou no corpo d'água após o uso.
Os sistemas de malha fechada são normalmente instalados como sistemas de malha horizontal, malha vertical ou corpo d'água. Os sistemas de corpos d'água usam os corpos d'água superficiais como fonte constante de calor, em oposição ao solo. Vamos revisar esses três métodos diferentes.
Loop horizontal: os sistemas de loop horizontal são os mais econômicos para instalar, mas uma de suas desvantagens é a quantidade de terra necessária para instalar os loops de terra horizontais. Um sistema geotérmico pode exigir 1.500 a 3.000 pés lineares de tubo ou mais, dependendo do tamanho e das cargas da casa. Se você tiver a terra necessária disponível, o método residencial mais comum é instalar dois tubos lado a lado em uma vala de cinco pés de profundidade ou um tubo executado em uma vala de seis pés de profundidade e outro em uma vala de quatro pés de profundidade.
Um terceiro método pode ser usado onde a terra necessária para trechos mais longos de tubulação não está prontamente disponível. Esse método faz um loop ou enrola o tubo em trincheiras curtas mais profundas. Isso permite o contato superficial necessário com o solo, mas com menos comprimento horizontal da vala.
Laço vertical: o sistema de laço vertical é usado em situações em que a terra necessária é estreita ou o solo não é propício para escavações. Mais caro que o sistema horizontal de instalar, o sistema vertical usa uma série de furos. Os furos têm um diâmetro nominal de 4 ”e espaçados em torno de 20. As profundidades dependem do design do sistema e do solo, mas podem variar de 100 a 400 pés de profundidade. Os tubos são alimentados e apoiados em cada orifício perfurado e conectados por um tubo coletor valetado na parte superior que conecta o sistema à bomba de calor da casa.
Corpo d'água: Outro método menos comum de capturar o calor do solo é usar um corpo d'água próximo, como uma lagoa ou lago. Com este método, o tubo de plástico corre da bomba de calor para o corpo de água e é colocado em bobinas de 8 a 10 pés sob a superfície da água. O corpo de água deve ter um tamanho adequado para suportar as cargas de calor geotérmica e ter a profundidade adequada. Muitas vezes, é necessária coordenação e aprovação por órgãos locais e estaduais.
Custos de um sistema geotérmico
O custo da instalação de um sistema geotérmico varia de acordo com o tipo de sistema de loop usado e o tamanho do próprio sistema geotérmico. Os custos de um sistema geotérmico de malha horizontal são de cerca de US $ 2.700, 00 por tonelada em dólares de 2017. Se você optar por um sistema de loop vertical, o custo aumentará significativamente, pois os custos de perfuração podem ser de US $ 30.000 a US $ 40.000 ou mais, dependendo do solo, do acesso ao local e do tamanho do sistema.
Na aplicação correta, a geotérmica pode ser uma solução econômica e sensível ao meio ambiente para aquecimento e refrigeração doméstica. Vale a pena dar uma olhada, especialmente quando a resposta está bem embaixo dos seus pés.
