O calor geotérmico representa cerca de dois por cento do mercado total de aquecimento nos EUA, com mais de 1,3 milhão de sistemas instalados. Um sistema geotérmico não queima combustíveis fósseis para criar calor. Ele transfere calor. E esse é o seu charme: transferir calor consome menos energia do que produzir calor.
Como funcionam os sistemas geotérmicos
Para aproveitar o calor armazenado na terra, um sistema geotérmico captura e converte esse calor para uso doméstico. Os componentes do sistema incluem um circuito de tubo, um líquido para absorver e transferir calor e uma unidade de bomba de calor para processar o calor para uso. Para capturar o calor, o líquido circula por um tubo enterrado no solo. À medida que circula, ele absorve o calor armazenado da Terra, que permanece constante em 50 a 60 graus Fahrenheit 10 pés abaixo do nível do solo.
O líquido aquecido entra em uma unidade de bomba de calor. Nesta unidade, o calor do líquido encanado é absorvido por um refrigerante líquido vedado na unidade. Esse refrigerante evapora e é comprimido, o que aumenta sua temperatura para cerca de 100 graus Fahrenheit.
Agora um gás, o refrigerante passa por um trocador de calor de onde o calor é removido e bombeado para dentro da casa. Com o calor removido, o refrigerante esfria. Ele retorna ao seu estado líquido e continua a circular, continuamente absorvendo e usando o calor transferido da terra através do líquido encanado.
Aquecimento eficiente e de baixa manutenção
As bombas de calor geotérmicas tornaram-se bastante eficientes. Sua eficiência de aquecimento é indicada pelo coeficiente de desempenho, ou COP, a proporção de calor fornecido por unidade térmica britânica (Btu) de entrada de energia.
As bombas de calor com classificação Energy Star têm um COP de aquecimento começando em 2,8, o que significa que para cada unidade de energia usada para alimentar o sistema, 2,8 unidades de calor são fornecidas.
Os sistemas geotérmicos são simples de manter. Um circuito devidamente instalado e enterrado pode durar quase 50 anos. Os mecânicos são instalados internamente e normalmente requerem apenas verificações periódicas e trocas de filtro.
Sistemas de circuito fechado
Os sistemas de aquecimento geotérmico operam em configurações de malha fechada ou malha aberta. Determinar qual loop usar depende de fatores do local, como composição do solo, paisagismo e utilidades subterrâneas.
Um circuito fechado usa a solução líquida em um circuito de tubulação selado instalado horizontalmente ou verticalmente no subsolo.
Os loops horizontais são usados quando há terra utilizável suficiente disponível. Os tubos são instalados em trincheiras cavadas com cerca de seis pés de profundidade e 30 a 600 pés de comprimento, dependendo do tamanho do sistema.
Os loops verticais são a única escolha quando há espaço limitado disponível, se o proprietário não deseja que a paisagem seja perturbada ou onde muitas pedras seriam encontradas durante a escavação. Para instalar o tubo, orifícios de pequeno diâmetro de 100 a 120 metros de profundidade são perfurados usando equipamento de perfuração de poços. Os laços verticais são conectados à casa por meio de um tubo subterrâneo horizontal. Ao perfurar para loops verticais, aplicam-se os códigos de perfuração de poços.
Um sistema selado também pode ser colocado no fundo de um tanque, se houver um tanque disponível na propriedade. Loops de lagoas podem ser a opção mais econômica porque grande parte do custo de escavação pode ser eliminado.
Sistemas Open-Loop
Um sistema de circuito aberto usa o calor da água do poço em vez do calor da terra. A água subterrânea, que também permanece a uma temperatura relativamente constante durante todo o ano, é transportada para a unidade de bomba de calor e o calor é extraído por um método semelhante ao sistema de circuito fechado.
A água não circula, mas faz uma passagem e é eliminada. Ele pode ser lançado em uma vala, ladrilhos de drenagem ou em um lago. Também pode ser devolvido ao lençol freático por meio de um poço de retorno perfurado no solo. Com preocupações sobre aqüíferos em declínio e poluídos, no entanto, é importante verificar as condições e códigos locais antes de decidir sobre este tipo de sistema.
Custos e retorno
Os custos iniciais de instalação e equipamento para bombas de calor geotérmico variam com a maturidade do mercado local, tipo e tamanho do sistema e do local. Não há dúvida de que o sistema custará mais no início do que um forno convencional a combustível fóssil.
Se uma casa não tiver dutos, o proprietário pode precisar adicioná-los ao custo. No entanto, uma pequena casa que usa o calor do rodapé pode dispensar a instalação do duto.
Estimativas aproximadas colocam um sistema geotérmico de origem terrestre em US $ 1.000 a US $ 2.500 por tonelada de capacidade. Uma tonelada de capacidade, de acordo com o Programa Federal de Gestão de Energia do Departamento de Energia, se traduz em 12.000 Btu por hora. Em climas de aquecimento, estima-se que uma tonelada de capacidade seja necessária para cada 550 pés quadrados.
O apelo de custo do calor geotérmico está no retorno operacional. O sistema fornece mais energia por unidade consumida do que os sistemas convencionais, com até 400% de eficiência em comparação com 75 a 90% de eficiência para fornos de combustível fóssil.
De acordo com Jim Bose, diretor executivo da International Ground Source Heat Pump Association da Oklahoma State University em Stillwater, OK, uma casa existente com um forno mais antigo poderia esperar uma melhoria de eficiência de cerca de 50 por cento ao mudar para geotérmico. Uma nova casa com o melhor forno de combustível fóssil esperaria uma melhoria de 30 por cento.
Obtenha o máximo do seu sistema geotérmico
Não espere que um novo sistema resolva seus problemas de aquecimento, a menos que você reduza sua carga de aquecimento. Sele todos os vazamentos. Verifique se a fita adesiva está em bom estado e se o sistema de dutos não está vazando. Elimine rascunhos. Considere fazer uma avaliação de perda de calor / ganho de calor / vazamento em casa.
Encontre uma empresa que seja certificada, com pessoas treinadas especificamente em tecnologia geotérmica, e obtenha mais do que o lance. Peça referências e ligue para os proprietários. Peça para ver as instalações que a empresa concluiu.
Discuta os benefícios de um sistema híbrido. Uma bomba de calor de fonte subterrânea pode ser adicionada a um forno de ar forçado existente e usar seu soprador. As bombas de calor de fonte dupla são menos caras de instalar e mais eficientes do que a unidade de fonte de ar sozinha. Pergunte sobre sopradores de velocidade variável e compressores de várias velocidades no sistema para melhorar o conforto e a eficiência.
Considere a capacidade do sistema de produzir água quente. Um dispositivo denominado “dessuperaquecedor” pode complementar a produção de água quente sanitária, aproveitando o excesso de calor durante o funcionamento do sistema. Para aqueles que desejam que o sistema forneça todas as necessidades de água quente, existem alguns sistemas de demanda total oferecidos que usam uma unidade separada para uso doméstico de água quente.