Gli impianti geotermici con pompa di calore

Impianti geotermici a pompe di calore – composizione:

Gli impianti geotermici a bassa entalpia si basano su una semplicissima constatazione elementare: mentre la temperatura nell’aria varia con una periodicità giornaliera ed annuale, la temperatura nel terreno risente della variazioni esterne solo nei primi metri superficiali. La variazione di temperatura diminuisce con la profondità ed è trascurabile al di sotto dei 15 metri. Le temperature locali del terreno dipendono dal clima, dalle coperture del terreno e nevose, inclinazione, proprietà del suolo. Il terreno assorbe circa la metà dell’energia incidente del sole.

Negli impianti geotermici avviene un prelievo di calore dal terreno per conduzione, mediante un fluido vettore che circola in un circuito chiuso sotto terra ad una temperatura minore rispetto al terreno circostante. La quantità di calore prelevato è funzione delle caratteristiche di conducibilità termica del terreno, della superficie totale di scambio, della differenza di temperatura tra fluido e terreno, dalla portata e della velocità del fluido di circolazione.

La modalità del circuito di scambio – detto “geoscambiatore” – può essere principalmente di tre tipi:

  • Sonde Geotermiche Verticali
  • Collettori orizzontali
  • Pozzi di prelievo Geotermici

Le sonde geotermiche verticali sono costituite da uno (o due) circuiti chiusi formati da tubi in polietilene di diametro 32-40 mm. inseriti all’interno di una perforazione di diametro 140-152 mm. e di profondità generalmente comprese tra 50 e 200 m. L’intercapedine tra foro e tubazione è riempita mediante miscele di cemento, bentonite e sabbia silicea (che devono garantire buone caratteristiche di conducibilità termica e di impermeabilità)‏

La pompa di calore permette il trasferimento di calore da una sorgente “fredda” ad un ambiente più caldo (invertendo ciò che avverrebbe naturalmente). Il rendimento della pompa di calore è tanto maggiore quanto minore è l’intervallo di temperatura tra la sorgente fredda e l’impianto di distribuzione. Per questo motivo uno scambiatore geotermico (dotato di temperatura costante di 10°-12°) permette di ottimizzare la resa della p.d.c. La pompa di calore, grazie all’elevata efficienza, permette di fornire calore ad un ambiente mediante una quota di energia elettrica ed un contributo rilevante “gratuito” del terreno. Il rapporto tra l’energia termica fornita all’impianto e l’energia elettrica assorbita è la misura dell’efficienza della pompa di calore (detto C.O.P. – Coefficiente di prestazione).

La geotermia può essere applicata in tutte le zone per la climatizzazione di ogni tipo di edificio, con alcuni pre-requisiti preferenziali:

  • Assenza di situazioni geologiche sfavorevoli (es. grandi spessori di ghiaie secche, grandi sistemi carsici, zone di tutela pozzi potabili)‏
  • Edifici con prestazioni energetiche medio-elevate, con utilizzo non saltuario. Maggiori convenienze per edifici che richiedono anche il raffrescamento
  • Impianto di distribuzione interno all’edificio a temperatura di diffusione bassa o media (T< 40-45°). Maggiore convenienza nel caso di pannelli radianti (che permettono anche il raffrescamento)