Sondas geotérmicas

Um parâmetro fundamental para o dimensionamento de uma sonda geotérmica é a potência de extracção de calor por metro linear de sonda, e varia, geralmente, entre 20 e 70 W/m. No caso de requerer maiores potências, por tratar-se de grupos de moradias ou de edifícios de grandes dimensões, pode recorrer ao emprego de campos de sondas geotérmicas, em número de 4 a 50, dispostas o mais próximo possível das edificações, ou até mesmo debaixo delas, com profundidades de 50 a 300 m, o que dependerá da potência requerida e das condições geológicas locais.

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No caso de instalações para potências inferiores a 30 kW não são necessários estudos prévios extensos, já que costumam dimensionarse para terrenos padrão, a partir de valores tabulados fornecidos por fabricantes de equipamentos, ou a partir de orientações técnicas e normas publicadas por associações de engenheiros e arquitetos em países onde estes sistemas geotérmicos estão implantados, como podem ser a Alemanha, a Áustria, a França, a Suécia e Suíça.

Para poder dimensionar uma sonda geotérmica é necessário conhecer previamente:

Condutividade térmica do terreno. A potência de extracção é proporcional à condutividade térmica.
Umidade natural do solo. Melhora a condutividade térmica e garante um bom contato entre a sonda e do solo.
Presença ou ausência de águas subterrâneas. Quando uma sonda geotérmica penetra em um lençol freático (primeira camada com água subterrânea que se encontra no subsolo), ou em um aqüífero superficial, em que a água apresente uma velocidade de fluxo superior a vários centímetros por dia, a quantidade de calor útil aumenta sensivelmente.
Tipo de prestações de instalação. Pode ser determinado a partir das temperaturas do exterior e do interior do edifício, horas de funcionamento, modalidade (aquecimento e arrefecimento – ACS), meses de funcionamento, etc.

A capacidade de as sondas geotérmicas verticais pode-se determinar experimentalmente realizando Testes de Resposta Térmica em um ou vários inquéritos piloto. Graças às medidas de temperatura realizadas no interior do tubo de uma sonda geotérmica, pode-se ter uma imagem exata das temperaturas encontradas ao longo do mesmo.

Em solos e rochas secos, e os materiais de revestimento do rastreio (scan) que hospeda o material de enchimento e os tubos de sonda geotérmica, a propagação do calor é feita por condução. No seio do líquido que circula no interior da sonda, o calor é
propaga por convecção natural e convecção forçada. Se a sonda atravessa um meio poroso saturado de água, existirá também a propagação de calor por convecção natural e forçada.

Para a transferência de calor por condução, as propriedades físicas mais importantes de solos, rochas e materiais de sonda são a condutividade térmica e a capacidade térmica volumétrica. Para a transferência de calor por convecção, a permeabilidade do terreno também é um parâmetro importante.

Condutividade térmica é o fluxo de calor transmitido por condução através de um corpo submetido a um gradiente de temperatura de 1 K/m (1 grau Kelvin por metro). É expressa em W/m· K, ou em W/m· ºC.
Capacidade térmica volumétrica é a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 m3 de terreno em 1 K. É expressa em J/m3· K.
Permeabilidade é a capacidade de um solo ou rocha, para ser atravessado pela água. É expressa em m/s. Permite determinar a velocidade de fluxo da água subterrânea.

Características térmicas de acordo com o tipo de rocha

Publicado em Construção

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