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Bomba de calor geotérmica (GSHP)

1948
  • Robert C. Webber
Sistema de bomba de calor geotérmica en aplicaciones de tecnología energética residencial.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Un sistema de calefacción geotérmica bomba La bomba de calor geotérmica (GSHP, por sus siglas en inglés) es un sistema central de calefacción y refrigeración que transfiere calor desde o hacia el subsuelo. Utiliza la temperatura relativamente constante del subsuelo como fuente de calor en invierno y como sumidero de calor en verano. Esta alta inercia térmica hace que las GSHP sean altamente eficientes, con coeficientes de rendimiento (COP) elevados y estables.

Un sistema de calefacción geotérmica bomba system capitalizes on the stable temperature of the earth a few meters below the surface, which remains relatively constant year-round (typically 10-16°C or 50-60°F) regardless of the ambient air temperature. This provides a significant efficiency advantage over conventional air-source heat pumps, which must exchange heat with outdoor air that can be extremely cold in winter and hot in summer.

The system consists of three main parts: the heat pump unit itself, a liquid heat exchange medium (the ‘ground loop’), and an air delivery system (ductwork). The ground loop is a series of pipes, commonly made of high-density polietileno, buried in the ground near the building. It can be installed in horizontal trenches or vertical boreholes. A water or antifreeze solution is circulated through these pipes to absorb heat from the ground in winter and transfer it to the heat pump. The heat pump then concentrates this heat and delivers it to the building. In summer, the process is reversed: the heat pump extracts heat from the building’s interior and transfers it to the fluid in the ground loop, which then dissipates it into the cooler earth. Because the temperature difference between the source/sink (the ground) and the desired indoor temperature is smaller and more stable, the GSHP operates with a much higher and more consistent COP than its air-source counterparts.

UNESCO Nomenclature: 3313
– Energy technology

Tipo

Physical System

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • El concepto teórico de Lord Kelvin sobre la bomba de calor
  • el uso establecido del ciclo de refrigeración por compresión de vapor
  • avances en tecnología de perforación para pozos de agua y minería
  • Desarrollo de materiales de tuberías de plástico duraderos como el polietileno

Aplicaciones

  • Calefacción y refrigeración residencial de alta eficiencia
  • Sistemas HVAC para grandes edificios comerciales como escuelas y oficinas
  • redes de calefacción y refrigeración urbanas
  • control de temperatura de invernaderos agrícolas
  • Calefacción y refrigeración de procesos industriales donde se requieren temperaturas estables

Patentes:

  • US Patent 2533447 (Robert C. Webber, 1950)

Ideas para posibles innovaciones

  • Lechadas mejoradas térmicamente para perforaciones verticales para mejorar la transferencia de calor entre el circuito y la tierra
  • Técnicas de perforación direccional para instalar bucles de tierra con una mínima alteración de la superficie, ideal para modernizar propiedades existentes
  • Sistemas híbridos GSHP que incorporan una torre de enfriamiento o un colector solar térmico para ayudar durante las cargas pico
  • ‘energy pile’ foundations that integrate ground loop pipes directly into a building’s structural piles
  • Sistemas gshp de intercambio directo (dx) que circulan refrigerante directamente a través de tubos de cobre enterrados, eliminando el circuito de agua
  • Redes GSHP distribuidas para barrios enteros, que funcionan como una empresa de servicios públicos térmica
  • Sistemas gshp diseñados para almacenar el calor residual de la refrigeración de verano en el suelo para su uso en calefacción de invierno.
  • Sensores inalámbricos integrados en el circuito de tierra para monitorear el rendimiento térmico en tiempo real
  • Integración con sistemas de calefacción por suelo radiante para máxima comodidad y eficiencia
  • Unidades móviles gshp para control climático temporal en sitios de construcción o eventos al aire libre
Relacionado con: bomba de calor geotérmica, GSHP, energía geotérmica, circuito de tierra, intercambiador de calor, eficiencia energética, calefacción renovable, COP, energía de la tierra, HVAC.

Contexto histórico

Bomba de calor geotérmica (GSHP)

1940
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1940
1948
1950
1950
1950
1940
1940
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1945-01-01
1949
1950
1950
1950

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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