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Bombas de calor geotérmicas

Aires acondicionados 2 Nov, 2017 Bombas de calor 1 comentario
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Las bombas de calor geotérmicas (GHP), algunas veces conocidas como GeoExchange, bombas de calor acopladas a tierra, de tierra o de fuente de agua, han estado en uso desde finales de la década de 1940. Utilizan la temperatura constante de la tierra como medio de intercambio en lugar de la temperatura del aire exterior.

 

Fuente de calor para las bombas de calor geotérmicas

Aunque muchas partes de algunos paises experimentan temperaturas estacionales extremas, desde el calor abrasador en el verano hasta el frío bajo cero en el invierno, unos pocos pies por debajo de la superficie de la tierra el suelo permanece a una temperatura relativamente constante. Dependiendo de la latitud, las temperaturas del suelo oscilan entre 45 ° F (7 ° C) y 75 ° F (21 ° C). Al igual que una cueva, esta temperatura del suelo es más cálida que el aire que la cubre durante el invierno y más fresca que el aire en el verano. El GHP aprovecha esto intercambiando calor con la tierra a través de un intercambiador de calor de tierra.

 

Otros beneficios y comparación con otro sistema

Al igual que con cualquier bomba de calor, las bombas de calor geotérmicas y de fuente de agua pueden calentarse, enfriarse y, si están equipadas, abastecer a la casa con agua caliente. Algunos modelos de sistemas geotérmicos están disponibles con compresores de dos velocidades y ventiladores variables para mayor comodidad y ahorro de energía. En relación con las bombas de calor de fuente de aire, son más silenciosas, duran más, requieren poco mantenimiento y no dependen de la temperatura del aire exterior.

Bombas de calor geotérmicas de fuente dual

Una bomba de calor de fuente dual combina una bomba de calor de fuente de aire con una bomba de calor geotérmica.Estos dispositivos combinan lo mejor de ambos sistemas. Las bombas de calor de fuente dual tienen mayores índices de eficiencia que las unidades de fuente de aire, pero no son tan eficientes como las unidades geotérmicas. La principal ventaja de los sistemas de doble fuente es que cuestan mucho menos instalar que una sola unidad geotérmica, y funcionan casi igual de bien.

 

Durabilidad de las Bombas de calor geotérmicas

Aunque el precio de instalación de un sistema geotérmico puede ser varias veces el de un sistema de fuente de aire de la misma capacidad de calefacción y enfriamiento, los costos adicionales se le devuelven en ahorros de energía en 5 a 10 años. La vida del sistema se estima en 25 años para los componentes internos y más de 50 años para el circuito de tierra. Hay aproximadamente 50,000 bombas de calor geotérmicas instaladas en los Estados Unidos cada año.

Tipos de sistemas de bombas de calor geotérmicas

 

Hay cuatro tipos básicos de sistemas de bucle de tierra. Tres de estos, horizontal, vertical y estanque / lago, son sistemas de circuito cerrado. El cuarto tipo de sistema es la opción de lazo abierto. Cuál de estos es el mejor depende del clima, las condiciones del suelo, la tierra disponible y los costos de instalación locales en el sitio. Todos estos enfoques se pueden usar para aplicaciones de edificios residenciales y comerciales.

Lista de bombas de calor geotérmicas

  • Horizontal
  • Vertical
  • Estanque / lago
  • Sistema de bucle abierto
  • Sistemas híbridos (este ultimo es una combinación)

Sistemas de circuito cerrado

 

La mayoría de las bombas de calor geotérmicas de circuito cerrado circulan una solución anticongelante a través de un circuito cerrado, generalmente hecho de tubos de plástico, que está enterrado en el suelo o sumergido en agua. Un intercambiador de calor transfiere calor entre el refrigerante en la bomba de calor y la solución anticongelante en el circuito cerrado. El lazo puede estar en una configuración horizontal, vertical o estanque / lago.

Variante del circuito cerrado

Una variante de este enfoque, llamada intercambio directo, no usa un intercambiador de calor y en su lugar bombea el refrigerante a través de un tubo de cobre que está enterrado en el suelo en una configuración horizontal o vertical. Los sistemas de intercambio directo requieren un compresor más grande y funcionan mejor en suelos húmedos (a veces requieren irrigación adicional para mantener el suelo húmedo), pero debe evitar la instalación en suelos corrosivos para la tubería de cobre. Debido a que estos sistemas circulan refrigerante a través del suelo, las regulaciones ambientales locales pueden prohibir su uso en algunos lugares.

Bombas de calor geotérmicasHorizontal

 

Este tipo de instalación generalmente es más rentable para instalaciones residenciales, particularmente para construcciones nuevas donde hay suficiente tierra disponible. Requiere trincheras de al menos cuatro pies de profundidad. Los diseños más comunes utilizan dos tuberías, una enterrada a seis pies, y la otra a cuatro pies, o dos tubos colocados uno al lado del otro a cinco pies en el suelo en una zanja de dos pies de ancho. El método Slinky ™ de tubería con bucles permite más tuberías en una zanja más corta, lo que reduce los costos de instalación y posibilita la instalación horizontal en áreas que no serían con las aplicaciones horizontales convencionales.

 

VerticalBombas de calor geotérmicas

Los grandes edificios comerciales y las escuelas a menudo usan sistemas verticales porque el área requerida para los bucles horizontales sería prohibitiva. Los bucles verticales también se usan cuando el suelo es demasiado poco profundo para abrir zanjas, y minimizan la perturbación del paisajismo existente. Para un sistema vertical, los agujeros (aproximadamente cuatro pulgadas de diámetro) se perforan a unos 20 pies de distancia y de 100 a 400 pies de profundidad. En estos agujeros van dos tubos que están conectados en la parte inferior con una curva en U para formar un bucle. Los bucles verticales se conectan con un tubo horizontal (es decir, un colector), se colocan en zanjas y se conectan a la bomba de calor del edificio.

 

Bombas de calor geotérmicasEstanque / Lago

 

Si el sitio tiene un cuerpo de agua adecuado, esta puede ser la opción de menor costo. Una tubería de línea de suministro se ejecuta bajo tierra desde el edificio hasta el agua y se enrolla en círculos por lo menos a ocho pies debajo de la superficie para evitar la congelación.Las bobinas solo deben colocarse en una fuente de agua que cumpla con los criterios mínimos de volumen, profundidad y calidad.

 

 

Sistema de bucle abiertoBombas de calor geotérmicas

Este tipo de sistema utiliza bien o agua corporal superficial como el fluido de intercambio de calor que circula directamente a través del sistema GHP. Una vez que ha circulado a través del sistema, el agua vuelve al suelo a través del pozo, una recarga bien o la descarga de la superficie. Esta opción es obviamente práctica solo cuando hay un suministro adecuado de agua relativamente limpia, y se cumplen todos los códigos y regulaciones locales con respecto a la descarga de agua subterránea.

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Sistemas híbridos

Los sistemas híbridos que usan varios recursos geotérmicos diferentes, o una combinación de un recurso geotérmico con aire exterior. (es decir, una torre de enfriamiento), son otra opción tecnológica. Los enfoques híbridos son particularmente efectivos cuando las necesidades de refrigeración son significativamente mayores que las necesidades de calefacción. Donde la geología local lo permita, el “pozo de columna permanente” es otra opción. En esta variación de un sistema de circuito abierto, se perfora uno o más pozos verticales profundos. El agua se extrae de la parte inferior de una columna de pie y se devuelve a la parte superior.

Durante los períodos de máximo calentamiento y enfriamiento, el sistema puede sangrar una porción del agua de retorno en lugar de volver a inyectarla, causando el ingreso de agua a la columna del acuífero circundante. El ciclo de purga enfría la columna durante el rechazo de calor, la calienta durante la extracción de calor y reduce la profundidad de perforación requerida.

Espero la información referente a bombas de calor geotérmicas sea de utilidad.

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