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Instalação de Sondas Geotérmicas Verticais


O Sol, fonte inesgotável de luz e calor, fornece à terra em apenas meia hora a energia equivalente aos gastos da Humanidade durante um ano. De toda esta energia, 44% é armazenada debaixo da superfície terrestre, sob a forma de calor. A profundidades de cerca de 50, 60 centímetros, o solo mantém durante todo o ano uma temperatura praticamente constante, que poderá variar um pouco entre os 12ºC no Inverno e os 16ºC no Verão, renovada diariamente por acção da chuva e dos raios de sol. Uma maneira muito simples de demonstrar isto, é através de caves ou adegas. Quem já entrou em caves ou adegas sabe que, em pleno Verão, estas se encontram frescas, mas no Inverno a temperatura no interior destas é amena.
É esta temperatura constante que o sistema geotérmico irá retirar e converter em calor para o aquecimento central. Utilizando uma bomba de calor de subsolo, podemos retirar da terra a energia necessária para fazer o aquecimento de nossas casas, com baixo consumo de electricidade. Esta possibilita que, por cada unidade de energia eléctrica consumida, sejam retiradas 3 do solo, isto é, por cada 4 unidades de energia que a bomba de calor fornece, apenas uma é efectivamente paga, o que significa uma poupança de 75%. Esta poupança reflectir-se-á na factura mensal de aquecimento, tornando este um sistema de baixos custos de exploração e elevados benefícios.
 
Qualquer pessoa que tenha um pouco de terreno pode ser o seu próprio fornecedor de energia.

Amplamente usada em países como Suiça, Alemanha, Áustria e outros países do norte da Europa, esta apresenta-se como uma solução viável em termos de aquecimento, evitando o incómodo de ter que armazenar combustíveis e fazer todos os anos uma revisão à caldeira. Além de tudo isto, um sistema geotérmico não tem qualquer produção de gases de efeito de estufa, pelo que se torna ambientalmente favorável.
 
CLIMATIZAÇÃO
Ao contrário do que se possa pensar, uma instalação geotérmica é algo bastante simples. Apesar de recorrer a equipamento algo diferente do tradicional sistema de aquecimento central, esta necessita, basicamente, de três componentes:
  • Uma bomba de calor;
  • Respectivo captor exterior;
  • Modo de transmissão do calor no interior da habitação.
Este é o sistema completo de climatização de uma habitação, desde a captação de energia, passando pela sua transformação e acabando na sua transmissão. 
 
O captor exterior irá recolher o calor presente no solo, de seguida a bomba de calor vai transformar e transferir esse calor, e por fim temos uma comum instalação de aquecimento dentro de casa para que este possa ser difundido, podendo esta ser constituída por radiadores, piso radiante, convectores ou ventilo convectores, assim como um misto de vários. Os componentes do sistema geotérmico serão então descritos de seguida. O modo de transmissão do calor no interior da habitação é semelhante a qualquer outro aquecimento central.

CAPTORES
No sistema Água-Água, os captores são constituídos por PEAD (Polietileno de Alta Densidade), podendo aguentar pressões até 12,5bar. À volta da tubagem é colocada uma camada de Bentonite, de modo a melhorar as transferências térmicas. As sondas verticais podem ter acoplado um peso, de modo a garantir estabilidade, impedindo que a tubagem oscile.
 
GERADOR OU BOMBA DE CALOR
A bomba de calor é um conjunto de elementos, que poderão variar consoante o tipo de captação e o tipo de fluidos de transmissão de energia, mas que será sempre um ponto de passagem e de ligação entre o circuito exterior, ou circuito de captação, e o circuito interior, ou circuito de aquecimento. Esta é então constituída por um compressor e um ou dois permutadores, consoante o caso, além de uma válvula redutora de pressão. O processo de transferência de calor será então o seguinte: o calor do solo é captado através do circuito exterior, que por meio de uma bomba permite a circulação em permanência do líquido. Este líquido vem então até à bomba de calor, onde num primeiro permutador, ou evaporador, transfere o calor recebido pela água para um determinado volume de gás a baixa pressão. Na bomba de calor apenas irá circular este. O gás será depois conduzido até um compressor, onde lhe será exercido um aumento de pressão, passando este a circular a alta pressão. Este aumento de pressão implica obrigatoriamente um aumento de temperatura, que será calculada consoante a energia que o equipamento retira do solo e as exigências do utilizador. Posteriormente, o gás sairá do compressor para um segundo permutador, ou condensador, onde se transferirá o calor do gás para o circuito interior, normalmente cheio de água glicolada também.
 
Após este, o gás, sob a forma de um líquido a alta pressão, seguirá para uma válvula redutora de pressão, ou válvula de expansão térmica, e voltará ao primeiro permutador, agora como um líquido a baixa pressão, circulando assim em circuito fechado. Podendo funcionar a alta ou baixa pressão, permite ao seu utilizador aquecer água à temperatura de 60ºC ou 45ºC, respectivamente, para uso no aquecimento central ou como águas quentes sanitárias. Todo este processo cíclico garante a obtenção de energia calorífica a baixo custo, permitindo a obtenção de potências caloríficas desde 5 até 34,5kW.

OUTRAS UTILIZAÇÕES
A geotermia tem, para além do claro aproveitamento no aquecimento central de uma habitação ou edifício, a possibilidade de ser utilizada para três outras funções distintas:
  • Para a produção de águas quentes sanitárias;
  • Para o aquecimento da água de uma piscina;
  • Para arrefecer a habitação no Verão.
No que diz respeito à produção de águas quentes sanitárias, a geotermia dá-nos duas soluções: obter água quente através da mesma bomba de calor do aquecimento central, podendo, consoante a bomba de calor seja de alta ou de baixa pressão, aquecer a água à temperatura de 55 ou 45ºC, respectivamente, ou através de uma bomba de calor independente, usada exclusivamente para a produção de águas quentes, que já permite atingir os 60ºC.
Estas duas soluções são muito similares:
  • Ambas estão equipadas com um permutador de calor de parede dupla, a fim de evitar a contaminação da água;
  • Ambas recorrem à armazenagem da água quente num tanque, munido de um apoio eléctrico;
  • As ligações hidráulicas de ambas são semelhantes.
O apoio eléctrico no sistema independente é usado apenas como medida de segurança, pois o depósito deve ser aquecido a 60ºC, a fim de evitar contaminações pela legionella. No caso deste, o apoio não é necessário para tal. 

Outra das opções da geotermia é a possibilidade de aquecer uma piscina. Através de um permutador de calor em titânio, aplicável a todos os sistemas, podemos utilizar a energia captada da terra para aquecer a piscina, tal como é utilizada no aquecimento da habitação. Através de simples ligações ao sistema de bombagem da piscina, podemos aquecer a água desta, de modo simples e eficaz.
 
Por fim, a função que poucos outros sistemas de aquecimento disponibilizam: o arrefecimento. O princípio básico da produção de frio é muito simples. Da mesma maneira que a máquina recolhe o calor presente na terra e o envia para o interior da habitação para aquecer esta, para a arrefecer irá fazer o inverso. Vai recolher o calor do interior para o lançar no exterior. É um processo muito semelhante ao realizado pelos frigoríficos. Através de uma simples válvula de 4 vias, ou válvula de inversão de ciclo, podemos alterar todo o processo.

Sem qualquer problema para o meio ambiente, isto torna a geotermia uma solução completa em termos de climatização de uma habitação, bem como de equipamentos adjacentes (a referida piscina e o depósito de águas quentes sanitárias).
 
E poderá o gerador produzir água quente quando está a arrefecer a casa?
Sim, o gerador possibilita a produção de águas quentes sanitárias, independentemente de que função está a desempenhar. Quando se está a aquecer a habitação, o calor antes de ser transferido para o interior faz uma passagem no depósito de águas quentes. De igual modo, quando a está a arrefecer faz a mesma passagem antes de enviar o calor retirado da habitação para o solo, aproveitando ao máximo o potencial do equipamento. Assim, este é o sistema ideal quando o que se deseja é conforto e eficácia com um baixo custo de utilização.

INSTALAÇÃO DOS CAPTORES VERTICAIS
Um captor exterior é o modo de retirar do solo o calor constante deste. É composto por um conjunto de tubagens, em maior ou menor número, definido pela potência do equipamento. Independentemente do tipo de fluido captador de calor, o modo como este o faz é muito simples. Uma vez que o solo tem uma temperatura situada durante todo o ano entre os 12 e os 16ºC, basta que o fluido circule no captor a uma temperatura inferior a esta para que receba calor, de modo a atingir o equilíbrio térmico. Este processo é cíclico e o fluido térmico tem uma temperatura inferior a esta, pelo que não teremos que nos preocupar em haver momentos que possa ser atingido um equilíbrio, impedindo a troca de calor. 
Aqui, o captor será enterrado não na horizontal mas sim na vertical. São enterradas no solo duas ou mais sondas ou “antenas”, com a mesma função do captor horizontal – retirar o calor da terra. Aplicável apenas a sistemas Água-Água, este poderá retirar do solo um pouco mais de calor, podendo este valor chegar aos 50W/m de sonda (a temperatura do solo aumenta 3ºC a cada 100 metros de profundidade), podendo as “antenas” ir a profundidades de entre 25 a 100 metros.
 
VANTAGENS
  • A energia contida no solo é grátis. Com a técnica da geotermia obtemos poupanças energéticas até 75%.
  • Como a terra armazena constantemente uma grande quantidade de energia e a uma temperatura quase constante (seja de Verão ou de Inverno de noite ou de dia) temos a garantia de funcionamento qualquer que seja a temperatura exterior.
  • É um sistema totalmente seguro porque a geotermia utiliza a energia natural da terra e a energia eléctrica para a transferir para a habitação. Dentro de casa, o circuito de aquecimento utiliza água. Assim não há líquidos inflamáveis, risco de explosão ou cheiros. A geotermia oferece segurança em todos os sentidos.
  • Como não há combustão, este sistema é totalmente seguro e não tem manutenção específica.
  • Este sistema é efectivamente gratuito. Existe em estado natural no solo, sendo renovado pelo efeito da chuva, do sol e do vento.
  • Sistema praticamente invisível. Resolve o problema da climatização, águas quentes sanitárias e aquecimento de piscinas.
  • O sistema não gera fumos, não liberta gases nem poeiras e não provoca dores nem ruídos. È 100% ecológico e amigo do ambiente. Não apresenta perigos para o Planeta e para o Homem.
  • Não há sistema que melhor sirva as necessidades de espaços públicos como bibliotecas, museus, escolas e igrejas, pois pode estabelecer um programa de conforto para os dias e horas de funcionamento. Não há qualquer elemento que esteja à disposição dos utentes. Como não resseca o ar, não provoca o envelhecimento prematuro dos materiais.
  • Os custos de instalação do sistema geotérmico têm a médio prazo um RETORNO TOTAL do investimento, sendo ideal a instalação dos captores na fase que antecede os trabalhos de construção da habitação.
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