Detalhes importantes da instalação de sistemas de bombas de calor geotérmicas

Planejamento científico e construção precisa garantem operação de alta eficiência

À medida que a China avança em sua estratégia "dual carbon", os sistemas de bomba de calor geotérmica (GSHP) estão ganhando popularidade nos setores residencial, comercial e industrial devido à sua eficiência energética e benefícios ambientais. No entanto, a qualidade da instalação impacta diretamente o desempenho, a vida útil e a confiabilidade do sistema. Especialistas do setor resumiram detalhes críticos da instalação com base em projetos reais para orientar os profissionais.

I. Levantamento e Projeto Preliminares: Soluções Personalizadas para Mitigar Riscos

1. Avaliação Geológica e Hidrológica
   Os sistemas GSHP requerem fontes de água suficientes com qualidade de água qualificada (por exemplo, sólidos em suspensão ≤ 50 mg/L, teor de sedimentos ≤ 1/200.000). Para fontes de água insuficientes, sistemas híbridos (por exemplo, fonte de água + torre de resfriamento) podem ser adotados. Água de baixa qualidade requer equipamentos de pré-tratamento, como filtros de areia ou unidades de osmose reversa.
   Estudo de caso: Um projeto no norte não conseguiu testar a dureza da água subterrânea, o que levou a uma grave incrustação nos trocadores de calor e a uma queda de 30% na eficiência. O desempenho foi restaurado após a instalação de um amaciador de água.

2. Cálculo de Carga e Seleção de Equipamentos
   Cálculos precisos de carga de resfriamento/aquecimento com base no tipo de edifício (por exemplo, residencial, hotel, fábrica) são essenciais para evitar superdimensionamentos. Por exemplo, um projeto de hotel com equipamentos superdimensionados levou a um consumo de energia 25% maior devido à operação prolongada e de baixa eficiência.

3. Planejamento de Layout do Sistema
   A sala de máquinas deve estar localizada perto de poços de água ou campos de loop de terra para minimizar o comprimento da tubulação. Deve ser reservado espaço para manutenção (por exemplo, 1,2 m de distância ao redor da unidade principal).

II. Instalação e Construção: Operações Padronizadas para Garantia da Qualidade

1. Instalação de trocador de calor de loop de aterramento

• Profundidade e espaçamento do furo:Perfurações verticais são recomendadas a 80-150 m de profundidade com espaçamento de 4-6 m para evitar interferência térmica.

• Material de aterro: Areia fina de alta condutividade térmica ou materiais de preenchimento especializados aumentam a eficiência da transferência de calor.

• Teste de pressão:Um teste hidrostático de 0,8 MPa deve ser realizado após a instalação, com retenção de pressão de 24 horas para garantir que não haja vazamentos.

2. Construção de poços de água

• Profundidade e vazão do poço: Poços individuais geralmente têm de 80 a 150 m de profundidade, com taxas de fluxo que atendem às demandas da unidade hospedeira (por exemplo, 0,5 m³/h por capacidade de resfriamento de 10 kW).

• Medidas anti-assoreamento: Instale armadilhas de sedimentos no fundo do poço e filtros na cabeça do poço, com limpeza regular das paredes do poço.

3. Conexão e isolamento de tubos

• Soldagem e Proteção contra Corrosão:Tubos de aço requerem tratamento anticorrosivo (por exemplo, revestimento epóxi) após a soldagem.

• Espessura do isolamento: Selecione a espessura do isolamento com base na temperatura ambiente (por exemplo, isolamento de borracha-plástico ≥50 mm em regiões do norte).

4. Instalação de Sistemas Elétricos e de Controle

• Configuração da fonte de alimentação: Cabos dedicados são necessários para unidades host de alta potência (por exemplo, cabos de cobre de 16 mm² para unidades de 30 kW).

• Controle Inteligente: Instalar sensores de temperatura/umidade, medidores de vazão e sistemas de monitoramento remoto para otimização de energia.

III. Comissionamento e Aceitação: Testes rigorosos para garantia de desempenho

1. Lavagem do sistema e exaustão de ar
   Após a instalação, os canos devem ser lavados (vazão ≥1,5 m/s) para remover impurezas, e o ar deve ser exaurido por meio de saídas de ar automáticas.

2. Teste de desempenho

• Eficiência de aquecimento/resfriamento: Deve exceder 90% dos valores de projeto (por exemplo, COP ≥4,0).

• Flutuação da temperatura da água: Deve ser controlado dentro de ±2℃ durante a operação.

3. Critérios de aceitação
   As inspeções devem estar em conformidade com Código Técnico para Engenharia de Sistemas de Bombas de Calor de Fonte Geográfica (GB 50366-2005), com foco em vedação de tubulações, segurança elétrica e métricas de eficiência energética.

IV. Tendências Futuras: Inteligência e Integração

Com os avanços da IoT, os sistemas GSHP evoluirão em direção à operação inteligente + integração multienergética. Por exemplo, algoritmos de IA preveem variações de carga para ajustar a saída da unidade host automaticamente ou integrar-se com sistemas de armazenamento de energia solar para maior eficiência.