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Bomba de calor geotérmica (GSHP)

1948
  • Robert C. Webber
Sistema de bomba de calor de fonte subterrânea em aplicação de tecnologia de energia residencial.

(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.

Um sistema de bomba de calor geotérmica aproveita a temperatura estável da terra a poucos metros abaixo da superfície, que permanece relativamente constante durante todo o ano (tipicamente entre 10 e 16 °C ou 50 e 60 °F), independentemente da temperatura do ar ambiente. Isso proporciona uma vantagem significativa em termos de eficiência em comparação com as bombas de calor ar-ar convencionais, que precisam trocar calor com o ar externo, que pode ser extremamente frio no inverno e quente no verão.

O sistema é composto por três partes principais: a própria unidade de bomba de calor, um fluido de troca térmica (o "circuito geotérmico") e um sistema de distribuição de ar (dutos). O circuito geotérmico consiste em uma série de tubos, geralmente feitos de polietileno de alta densidade, enterrados no solo próximo ao edifício. Ele pode ser instalado em valas horizontais ou furos verticais. Uma solução de água ou anticongelante circula por esses tubos para absorver o calor do solo no inverno e transferi-lo para a bomba de calor. A bomba de calor, então, concentra esse calor e o distribui para o edifício. No verão, o processo se inverte: a bomba de calor extrai o calor do interior do edifício e o transfere para o fluido no circuito geotérmico, que o dissipa no solo mais frio. Como a diferença de temperatura entre a fonte/sumidouro (o solo) e a temperatura interna desejada é menor e mais estável, a bomba de calor geotérmica opera com um COP (coeficiente de desempenho) muito maior e mais consistente do que seus equivalentes com fonte de ar.

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.
  • the established use of the vapor-compression refrigeration cycle
  • 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

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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
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1950
1940
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)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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