Em artigos anteriores, falamos sobre aquecimento geotérmico. Nele mencionamos que um dos componentes necessários para utilizar este tipo de aquecimento é o bomba de calor geotérmica, cujo funcionamento é semelhante ao da bomba de calor comum. Porém, a principal diferença é que ele utiliza energia térmica extraída do solo para seu funcionamento.
Gostaria de saber detalhadamente como funciona uma bomba de calor geotérmica e quais são as suas características? Esta informação será muito útil se você estiver pensando em instalar este tipo de sistema em sua casa.
bomba de calor geotérmica
Para compreender detalhadamente o que é uma bomba de calor geotérmica, é essencial primeiro lembrar o que é o aquecimento geotérmico. Esta tecnologia utiliza calor extraído do subsolo, seja de rochas ou águas subterrâneas, para aquecer um edifício. O calor é transportado pela água quente que circula através de um sistema de tubos subterrâneos especialmente instalados.
A bomba de calor geotérmica é um elemento chave neste sistema. Na verdade, seu uso se expandiu a tal ponto que O mercado de bombas de calor cresceu 20% anualmente nos últimos anos. Se você já percebeu o calor emitido pelos tubos traseiros de uma geladeira, já tem uma ideia geral de como funciona: a geladeira expele calor de dentro para fora. A bomba de calor geotérmica faz algo semelhante, mas na direção oposta; Ou seja, retira o calor do exterior (subterrâneo) e transfere-o para o interior da casa.
Operação da bomba de calor geotérmica
O princípio de funcionamento da bomba de calor geotérmica é semelhante ao de qualquer sistema de refrigeração, como um frigorífico ou ar condicionado. A chave em ambos os sistemas é o uso de um fluido refrigerante que circula através de um sistema de tubos. Este fluido tem a propriedade de aquecer quando é comprimido e esfriar quando se expande.
Durante o inverno, o fluido refrigerante, comprimido e aquecido, circula por um trocador de calor que transfere essa energia para o sistema de aquecimento da casa. O fluido então esfria e se expande, um processo no qual ele entra novamente em contato com o fonte geotérmica (o calor do subsolo) para recarregar com energia térmica. Este ciclo se repete continuamente para manter a casa a uma temperatura confortável.
Embora a bomba de calor utilize eletricidade para movimentar o fluido através do sistema, a sua eficiência é notavelmente elevada. Os modernos sistemas de bombas de calor geotérmicas podem gerar até 4 kW de calor para cada kW de eletricidade consumida. Esta eficiência é possível porque não é necessário gerar calor, mas simplesmente extraí-lo da terra, onde as temperaturas são sempre mais estáveis do que na superfície.
Além disso, existem bombas reversíveis, que também podem resfriar a casa durante o verão. Essas bombas funcionam ao contrário, expelindo o calor de dentro da casa para o subsolo. Isto é conseguido através de uma válvula que controla a direção do fluxo de calor.
Maneiras de extrair energia geotérmica
Existem várias formas de aproveitar a energia geotérmica com bombas de calor. Os usuários geralmente estão familiarizados com o uso do ar externo para aquecimento, mas no caso das bombas geotérmicas, a fonte de energia é o calor armazenado no subsolo. Este tipo de energia é considerado renovável y praticamente infinito, que fornece aquecimento durante todo o ano de forma eficiente e sustentável.
Este tipo de sistema apresenta uma clara vantagem sobre outros métodos de aquecimento que dependem do clima exterior, como a energia aerotérmica. Enquanto uma bomba de calor convencional diminui a sua eficácia quando a temperatura exterior é muito baixa, a bomba geotérmica nunca perde eficiência, uma vez que o subsolo mantém uma temperatura estável, independentemente das condições meteorológicas à superfície.
Tipos de bombas de calor geotérmicas: verticais e horizontais
Existem dois tipos principais de bombas de calor geotérmicas, que diferem na forma como são instalados os tubos que extraem calor do solo:
- Bombas de calor geotérmicas verticais: Eles são os mais populares e são instalados em profundidades entre 150 e 200 pés abaixo da superfície. Nesta configuração, tubos são inseridos em perfurações verticais no solo, por onde circula um fluido anticongelante que eleva o calor ao fluido refrigerante do sistema.
- Bombas de calor geotérmicas horizontais: Neste caso, os tubos são colocados mais próximos da superfície, a cerca de 6 metros de profundidade, distribuídos horizontalmente. Este tipo de instalação requer mais espaço, sendo ideal para grandes terrenos. Embora mais barata que a bomba vertical, também pode ser menos eficiente em termos de transferência de calor.
Em ambos os sistemas, as sondas de troca podem ser instaladas em terrenos próximos a corpos d’água, como rios, lagos ou lagoas, sem que isso afete a eficiência do sistema.
Captura geotérmica na água
Uma variante interessante dos sistemas geotérmicos é a captação de água geotérmica, onde tubulações são introduzidas diretamente em um corpo d'água, como lagos ou rios. Este sistema é mais simples e barato em termos de instalação e proporciona grande eficiência desde que o recurso aquático esteja disponível.
Investimento inicial e retorno econômico
Uma das principais barreiras enfrentadas por quem considera instalar uma bomba de calor geotérmica é o seu custo inicial. Os sistemas geotérmicos requerem um investimento significativo no início, pois é necessário realizar estudos prévios do terreno, perfurar e adquirir equipamentos especializados.
Numa casa de família, por exemplo, a instalação de um sistema geotérmico pode custar entre 6.000 13.000 e euros. No entanto, é importante realçar que, embora o investimento inicial seja elevado, os sistemas de bombas de calor geotérmicas permitem poupanças significativas a longo prazo. Estima-se que os utilizadores possam reduzir o consumo de energia no aquecimento entre 30% e 70%, e no caso do arrefecimento, entre 20% e 50%. Dependendo da utilização, estas poupanças permitem amortizar o investimento inicial num período que varia entre 5 e 10 anos.
A utilização desta tecnologia beneficia não só o proprietário do sistema, mas também o ambiente, uma vez que o consumo de fontes de energia não renováveis é drasticamente reduzido e, com ele, as emissões de gases com efeito de estufa.
As bombas de calor geotérmicas são uma opção ideal para quem procura minimizar o seu impacto ambiental a longo prazo, garantindo ao mesmo tempo um sistema de aquecimento e arrefecimento eficiente e económico.