Trocador de calor subterrâneo

Tipos de trocadores de calor subterrâneos

Um trocador de calor subterrâneo é um dispositivo que transfere calor entre o solo e outro meio, geralmente um refrigerante ou água. Ele vem em várias configurações. Os tipos de trocadores de calor subterrâneos são os seguintes:

• Trocadores de calor horizontais

  Um trocador de calor subterrâneo horizontal consiste em um ou mais tubos horizontais enterrados no solo. Normalmente, um trocador de calor horizontal é instalado a 1-1,5 m abaixo da superfície do solo. Os trocadores de calor horizontais funcionam bem em áreas com terreno suficiente e também são boas opções para sistemas geotérmicos de aquecimento e resfriamento de circuito aberto e de circuito de água.

• Trocadores de calor verticais

  Um trocador de calor subterrâneo vertical compreende vários tubos verticais (também conhecidos como tubos em U) ancorados em furos. O espaço entre o tubo e o furo é preenchido com argamassa. Os trocadores de calor verticais são adequados para locais com terreno limitado ou alto nível de latitude e altitude. Eles também podem ser posicionados em profundidades relativamente rasas em terrenos rochosos.

• Trocadores de calor em espiral

  Um trocador de calor subterrâneo em espiral possui uma ou mais bobinas em espiral enterradas no solo. Eles podem ser usados em locais com área de terreno limitada ou condutividade térmica subótima. Geralmente, um trocador de calor em espiral ocupa uma pequena pegada enquanto exerce um alto desempenho de transferência de calor.

Especificações e manutenção de trocadores de calor subterrâneos

As especificações são essenciais ao considerar o trocador de calor subterrâneo mais adequado. Elas incluem:

• Comprimento do furo vertical: Isso dependerá do volume de fluido de transferência de calor que vem do solo.
• Diâmetro do furo: Um valor padrão é 15 cm, embora possa variar dependendo do fluido que está sendo transportado.
• Materiais usados na construção: Dependendo de onde o trocador de calor será colocado, sua resistência à corrosão será um fator-chave na escolha.
• Número de curvas no tubo do trocador de calor: Quanto mais curvas, mais difícil o processo de instalação.
• Área de superfície para transferência de calor: Quanto maior a área de superfície, maior será a transferência de calor.
• Tipo de trocador de calor subterrâneo: Existem vários tipos de trocadores de calor entre o solo e o ar, como o loop horizontal, o poço de coluna vertical, o trocador de calor em espiral e muitos outros. A função e a configuração do trocador de calor subterrâneo variarão dependendo do tipo especificado.

Os sistemas de trocadores de calor subterrâneos são duráveis, eficientes e confiáveis. Seus requisitos de manutenção são mínimos. No entanto, o monitoramento regular é necessário para evitar reparos e avarias dispendiosos. A manutenção regular do sistema de troca de calor pode melhorar o desempenho e a eficiência, aumentando a vida útil do equipamento. Algumas tarefas básicas de manutenção são: purgar o sistema a cada 2 a 5 anos e inspecionar se há corrosão, vazamento ou problemas mecânicos nos componentes do sistema de troca de calor. Certifique-se de que os componentes do trocador de calor subterrâneo estejam bem lubrificados, calibrados corretamente e limpos de acordo com as instruções do fabricante para que não haja acúmulo de resíduos. O fluxo de ar ao redor do sistema deve ser garantido para que todos os ventiladores estejam funcionando corretamente para evitar superaquecimento. Manter o sistema de trocador de calor subterrâneo isolado é essencial para evitar perda de calor. Algumas das manutenções avançadas necessárias para trocadores de calor subterrâneos incluem o uso de produtos de limpeza de condensado e serpentina para remover qualquer incrustação. Um sensor também pode ser usado para ler o valor de pH ou quaisquer resíduos que estejam se agregando na superfície do trocador de calor para detectar o acúmulo de resíduos precocemente. Um registrador de dados também pode ser usado para registrar as horas de funcionamento e as temperaturas, o que ajudará a estabelecer um cronograma de manutenção.

Cenários

Os trocadores de calor subterrâneos industriais têm muitas aplicações. Geralmente, eles são componentes essenciais dos sistemas de aquecimento e resfriamento geotérmicos.

• Para edifícios comerciais que usam sistemas HVAC geotérmicos para controle de clima centralizado e, portanto, dependem de trocadores de calor para modificar e manter a temperatura interna dos edifícios. Os trocadores de calor subterrâneos também podem ser usados como unidades geotérmicas para transferência de calor de solo para fluido e como componente de um sistema de recuperação de calor dentro de um HVAC existente.
• Na construção residencial, os trocadores de calor podem ser usados para conectar o sistema de aquecimento da casa a loops geotérmicos subterrâneos que extraem calor do solo durante o tempo frio ou para dispersar calor da casa no solo durante o tempo quente.
• Na agricultura, os trocadores de calor subterrâneos são comumente instalados ao lado de estufas para melhorar a transferência de calor, e os sistemas de aquecimento do solo também reduzem o consumo de combustíveis fósseis. Portanto, os trocadores de calor subterrâneos podem aumentar a eficiência energética e a produtividade das culturas quando usados para estufas, aves, celeiros ou sistemas de aquicultura. Enquanto isso, um trocador de calor subterrâneo também pode ser usado para lagoas ou lagos.
• Nos processos de fabricação industrial, os trocadores de calor podem ser instalados subterrâneos para controle de temperatura, recuperação de calor residual e aquecimento ou resfriamento de processos. Os trocadores de calor subterrâneos podem ser usados para recuperar calor dos processos e equipamentos de fabricação e, em seguida, transferir o calor para o solo para dispersá-lo, o que pode ajudar a reduzir o acúmulo de calor e diminuir os impactos ambientais.
• Na indústria de petróleo e gás, os trocadores de calor subterrâneos são instalados para permitir a transferência de calor entre fluidos e o solo, o que ajuda a otimizar os processos de produção e melhorar a utilização de energia.

Como escolher trocadores de calor subterrâneos

Além do preço do trocador de calor subterrâneo e da aparência geral, os seguintes recursos dos trocadores de calor devem ser considerados ao escolher.

• Eficiência térmica

  Os sistemas de trocadores de calor subterrâneos são projetados para maximizar a transferência de calor entre o fluido de trabalho e o solo ou ar circundante. Isso é essencialmente para extrair o máximo de energia possível do solo, minimizando a perda de energia durante a transferência de calor.

• Durabilidade

  Condições ambientais e quaisquer possíveis reações químicas entre o solo e o trocador de calor.

  Considerações de instalação e manutenção, permitindo fácil acesso ao trocador de calor para reparos ou atualizações.

• Adaptabilidade e escalabilidade

  É importante considerar a capacidade dos trocadores de calor de se adaptarem a diferentes requisitos de projeto.

  Dependendo da área de terreno disponível e da configuração, os trocadores de calor subterrâneos podem ser lineares, em espiral ou outras formas.

• Custo-benefício

  Considere os custos iniciais e do ciclo de vida, incluindo instalação, manutenção e gastos com energia.

• Impacto ambiental

  Os trocadores de calor subterrâneos são ecológicos, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e diminuindo as emissões de gases de efeito estufa.

  A eficiência energética e a seleção adequada de materiais ajudam a minimizar o impacto ambiental.

Trocador de calor subterrâneo Q & A

P: Quantas toneladas tem um trocador de calor subterrâneo?

R: O tamanho dependerá do tamanho da propriedade e de quanta energia é necessária. Por exemplo, para uma casa de 4 a 5 quartos, um tamanho típico pode ser de cerca de 25 a 30 toneladas.

P: Um trocador de calor subterrâneo precisa de manutenção?

R: Os tubos de trocador de calor subterrâneo geralmente não precisam de manutenção, desde que sejam instalados corretamente e qualquer sistema de drenagem incorporado ao projeto funcione como deveria.

P: Qual é a principal vantagem dos trocadores de calor?

R: Os trocadores de calor subterrâneos permitem que o calor do solo seja extraído e usado para fornecer aquecimento e água quente em uma casa ou negócio. Eles tornam as bombas de calor subterrâneas uma maneira eficiente de fornecer aquecimento.

P: Qual é a vida útil de um trocador de calor subterrâneo?

R: Um trocador de calor subterrâneo bem instalado feito de HDPE de alta qualidade pode durar mais de 50 anos.

P: Os trocadores de calor subterrâneos afetam a temperatura do solo?

R: O calor extraído pelo trocador é reposto naturalmente pelo calor do sol, portanto, não deve haver nenhum aumento ou diminuição significativa na temperatura do solo. No entanto, a área imediatamente ao redor dos tubos pode ficar um pouco mais quente.