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O núcleo do sistema de bomba de calor geotérmica: otimização da condutividade térmica do tubo PE e análise do efeito de economia de energia

Na busca atual por uma vida mais verde e com eficiência energética, os sistemas de bombas de calor geotérmicas, graças à sua alta eficiência e respeito ao meio ambiente, estão se tornando a escolha preferida para muitas casas e edifícios. Dentro deste sistema, os tubos de PE servem como um canal crítico para transferência de calor, e sua condutividade térmica impacta diretamente na eficiência operacional geral do sistema e na economia de energia.
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O tubo de PE, também conhecido como tubo de polietileno, é amplamente utilizado em vários sistemas de tubulação devido à sua excelente flexibilidade, resistência à corrosão e longa vida útil. Sua condutividade térmica é particularmente importante para sistemas de bombas de calor de fonte terrestre. Os tubos de PE tradicionais têm condutividade térmica relativamente limitada, resultando em perda de energia durante a transferência de calor. Para melhorar sua condutividade térmica, pesquisadores e fabricantes estão constantemente explorando e inovando.


Por um lado, ao adicionar modificadores especiais de alta condutividade térmica, como modificadores metálicos e sólidos não metálicos de alta condutividade térmica, às matérias-primas, a condutividade térmica dos tubos de PE pode ser significativamente melhorada. Pesquisas mostraram que a condutividade térmica de tubos de PE modificados pode ser aumentada em mais de 30%, aproximando-a daquela do solo. Isso aumenta significativamente sua capacidade de trocar calor com o solo ou a água subterrânea, transferindo calor rapidamente e garantindo a operação eficiente dos sistemas de bombas de calor de fonte subterrânea. Por outro lado, melhorar o projeto estrutural do tubo também se tornou um meio importante de otimizar a condutividade térmica. Por exemplo, um projeto com superfícies interna e externa não lisas aumenta a área de contato entre a parede interna do tubo e o fluido interno, e entre a parede externa do tubo e a rocha e o solo subterrâneos, facilitando uma transferência mais eficiente do calor transportado pelo fluido dentro do tubo para a rocha e o solo.


A otimização da condutividade térmica proporciona economias de energia significativas aos sistemas de bombas de calor geotérmicas. Tomando como exemplo o uso de um sistema de bomba de calor geotérmica para aquecimento doméstico, tubos de PE de alto desempenho podem permitir que o sistema absorva calor do solo e o transfira para o interior mais rapidamente, encurtando o tempo de aquecimento e reduzindo o consumo de energia. Em comparação com os sistemas de ar condicionado tradicionais, os sistemas de bomba de calor geotérmica equipados com tubos de PE otimizados oferecem maior eficiência energética, reduzindo significativamente os custos operacionais e o consumo de energia. Em grandes edifícios comerciais, tubos de PE de alta eficiência também podem ser eficazes, reduzindo o consumo geral de energia de HVAC e economizando dinheiro para as empresas.


Além disso, os tubos de PE são inerentemente ecológicos e resistentes à corrosão, o que os torna menos suscetíveis a danos por corrosão durante o uso subterrâneo de longo prazo. Isso prolonga a vida útil do tubo, reduz os custos de manutenção do sistema e os riscos de substituição, além de atender aos requisitos de desenvolvimento sustentável. Com o avanço contínuo da tecnologia, os tubos de PE continuarão a fazer avanços na otimização da condutividade térmica, injetando forte impulso na ampla aplicação de sistemas de bombas de calor de fonte terrestre e na concretização de metas de conservação de energia e redução de emissões.

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