Detalles clave de instalación para sistemas de bombas de calor geotérmicas

La planificación científica y la construcción precisa garantizan un funcionamiento de alta eficiencia

A medida que China avanza en su estrategia de doble carbono, los sistemas de bombas de calor geotérmicas (GSHP) ganan popularidad en los sectores residencial, comercial e industrial gracias a su eficiencia energética y beneficios ambientales. Sin embargo, la calidad de la instalación afecta directamente el rendimiento, la vida útil y la fiabilidad del sistema. Expertos del sector han resumido detalles críticos de instalación basados ​​en proyectos reales para orientar a los profesionales.

I. Estudio preliminar y diseño: soluciones a medida para mitigar riesgos

1. Evaluación geológica e hidrológica
   Los sistemas de bombas de calor geotérmicas requieren suficientes fuentes de agua con una calidad calificada (p. ej., sólidos en suspensión ≤50 mg/L, contenido de sedimentos ≤1/200.000). Si la fuente de agua es insuficiente, se pueden adoptar sistemas híbridos (p. ej., fuente de agua + torre de enfriamiento). La mala calidad del agua requiere equipos de pretratamiento, como filtros de arena o unidades de ósmosis inversa.
   Estudio de casoUn proyecto en el norte del país no realizó pruebas de dureza del agua subterránea, lo que provocó una grave formación de incrustaciones en los intercambiadores de calor y una disminución del 30 % en la eficiencia. El rendimiento se restableció tras la instalación de un descalcificador de agua.

2. Cálculo de carga y selección de equipos
   Los cálculos precisos de la carga de refrigeración/calefacción según el tipo de edificio (p. ej., residencial, hotel, fábrica) son esenciales para evitar el sobredimensionamiento. Por ejemplo, un proyecto hotelero con equipos sobredimensionados generó un 25 % más de consumo energético debido a un funcionamiento prolongado de baja eficiencia.

3. Planificación del diseño del sistema
   La sala de máquinas debe ubicarse cerca de pozos de agua o campos de circuitos de tierra para minimizar la longitud de las tuberías. Se debe reservar espacio para mantenimiento (p. ej., 1,2 m de espacio libre alrededor de la unidad principal).

II. Instalación y construcción: operaciones estandarizadas para el aseguramiento de la calidad

1. Instalación del intercambiador de calor de bucle de tierra

• Profundidad y espaciamiento de los pozosSe recomiendan perforaciones verticales a una profundidad de 80-150 m con un espaciamiento de 4-6 m para evitar interferencias térmicas.

• Material de relleno:La arena fina de alta conductividad térmica o los materiales de relleno especializados mejoran la eficiencia de la transferencia de calor.

• Prueba de presión:Se debe realizar una prueba hidrostática de 0,8 MPa después de la instalación, con retención de presión durante 24 horas para garantizar que no haya fugas.

2. Construcción de pozos de agua

• Profundidad del pozo y caudal:Los pozos individuales suelen tener entre 80 y 150 m de profundidad y sus caudales satisfacen las demandas de la unidad anfitriona (por ejemplo, 0,5 m³/h por cada 10 kW de capacidad de enfriamiento).

• Medidas contra la sedimentación:Instalar trampas de sedimentos en el fondo del pozo y filtros en la cabeza del pozo, con limpieza periódica de las paredes del pozo.

3. Conexión y aislamiento de tuberías

• Soldadura y protección contra la corrosión:Las tuberías de acero requieren un tratamiento anticorrosión (por ejemplo, revestimiento epoxi) después de la soldadura.

• Espesor del aislamiento:Seleccione el espesor del aislamiento en función de la temperatura ambiente (por ejemplo, aislamiento de caucho y plástico ≥50 mm en las regiones del norte).

4. Instalación de sistemas eléctricos y de control

• Configuración de la fuente de alimentaciónSe requieren cables dedicados para unidades host de alta potencia (por ejemplo, cables de cobre de 16 mm² para unidades de 30 kW).

• Control inteligente:Instalar sensores de temperatura/humedad, medidores de flujo y sistemas de monitoreo remoto para la optimización energética.

III. Puesta en servicio y aceptación: pruebas rigurosas para garantizar el rendimiento

1. Lavado del sistema y escape de aire
   Después de la instalación, es necesario limpiar las tuberías (caudal ≥1,5 m/s) para eliminar las impurezas y expulsar el aire mediante purgadores de aire automáticos.

2. Pruebas de rendimiento

• Eficiencia de calefacción/refrigeración:Debe superar el 90% de los valores de diseño (por ejemplo, COP ≥4,0).

• Fluctuación de la temperatura del agua:Debe controlarse dentro de ±2 ℃ durante el funcionamiento.

3. Criterios de aceptación
   Las inspecciones deben cumplir con Código técnico para la ingeniería de sistemas de bombas de calor geotérmicas (GB 50366-2005), centrándose en el sellado de tuberías, la seguridad eléctrica y las métricas de eficiencia energética.

IV. Tendencias futuras: Inteligencia e integración

Con los avances de IoT, los sistemas GSHP evolucionarán hacia una operación inteligente + integración multienergética. Por ejemplo, los algoritmos de IA predicen variaciones de carga para ajustar automáticamente la salida de la unidad anfitriona o integrarse con sistemas solares y de almacenamiento de energía para una mayor eficiencia.