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Bomba de calor geotérmica (GSHP)

1948
  • Robert C. Webber
Ground source heat pump system in residential energy technology application.

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Uma fonte de calor geotérmica bombear A bomba de calor geotérmica (GSHP, na sigla em inglês) é um sistema central de aquecimento e resfriamento que transfere calor para ou do solo. Ela utiliza a temperatura relativamente constante do subsolo como fonte de calor no inverno e como dissipador de calor no verão. Essa alta inércia térmica torna as GSHPs altamente eficientes, com coeficientes de desempenho (COP) elevados e estáveis.

Uma fonte de calor geotérmica bombear 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
Tecnologia energética

Tipo

Sistema físico

Interrupção

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • O conceito teórico de Lord Kelvin sobre a bomba de calor.
  • o uso estabelecido do ciclo de refrigeração por compressão de vapor
  • avanços na tecnologia de perfuração de poços de água e mineração
  • desenvolvimento de materiais duráveis ​​para tubulações de plástico, como o polietileno

Aplicações

  • aquecimento e resfriamento residencial de alta eficiência
  • Sistemas de climatização (HVAC) para grandes edifícios comerciais, como escolas e escritórios.
  • redes de aquecimento e resfriamento urbano
  • controle de temperatura em estufas agrícolas
  • Aquecimento e resfriamento de processos industriais onde são necessárias temperaturas estáveis.

Patentes:

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

Ideias de Inovação Potencial

  • thermally enhanced grouts for vertical boreholes to improve heat transfer between the loop and the earth
  • directional drilling techniques to install ground loops with minimal surface disruption, ideal for retrofitting existing properties
  • hybrid gshp systems that incorporate a cooling tower or solar thermal collector to assist during peak loads
  • ‘energy pile’ foundations that integrate ground loop pipes directly into a building’s structural piles
  • direct exchange (dx) gshp systems that circulate refrigerant directly through buried copper tubes, eliminating the water loop
  • distributed gshp networks for entire neighborhoods, operating like a thermal utility
  • gshp systems designed to store waste heat from summer cooling in the ground for use in winter heating
  • wireless sensors embedded within the ground loop to monitor real-time thermal performance
  • integration with underfloor radiant heating systems for maximum comfort and efficiency
  • mobile gshp units for temporary climate control at construction sites or outdoor events
Relacionado a: bomba de calor geotérmica, GSHP, energia geotérmica, circuito de solo, trocador de calor, eficiência energética, aquecimento renovável, COP, energia da terra, HVAC.

Contexto histórico

Bomba de calor geotérmica (GSHP)

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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