L’energia geotermica e la pompa di calore

L’energia geotermica sfrutta il calore del sottosuolo come fonte naturale di energia rinnovabile per ottenere riscaldamento, sia per l’ambiente che per l’acqua.

L’energia geotermica domestica (cioè il singolo impianto ad uso e consumo di una sola abitazione o palazzina) è utilizzata tramite i cosiddetti impianti geotermici a bassa entalpia.

Gli impianti a bassa entalpia funzionano grazie all’imprescindibile “pompa di calore”. In che cosa consiste una pompa di calore e come funziona all’interno dell’impianto geotermico?

Il principio di funzionamento prevede la generazione di un “ciclo frigorifero” al contrario. Cioè, mentre un frigorifero raffredda l’interno e si scalda all’esterno, una pompa di calore raffredda l’esterno e scalda l’interno, e così operando permette di ottenere acqua ad alta temperatura.

Anche se, per funzionare, la pompa di calore ha comunque bisogno di un allacciamento all’energia elettrica, questo tipo di geotermia prevede in ogni caso uno scambio termico con il sottosuolo, quindi si tratta a tutti gli effetti di una fonte di energia rinnovabile. Oltretutto il vantaggio energetico differenziale è comunque notevole, con un coefficiente di performance compreso tra 3 e 6 per le pompe di calore. Vale a dire, che per scaldare l’ambiente e l’acqua con la normale elettricità si consuma tra 3 e 6 volte l’energia necessaria per alimentare la sola pompa di calore.

La pompa di calore è il mezzo attraverso il quale avviene lo scambio di calore con il sottosuolo. Quest’ultimo ad una profondità anche relativa di tre metri presenta temperature costanti per tutto l’anno (in ogni parte del mondo) e comprese tra 10 e 16 gradi, inoltre è più caldo d’inverno e più fresco d’estate, dunque funzionale al riscaldamento per il periodo invernale.

lo scambio di calore tramite la pompa di calore

Così, durante l’inverno il sottosuolo rappresenta una sorgente di calore, mentre durante l’estate è una sorgente di raffreddamento.

La pompa di calore può far realizzare lo scambio in diversi modi. Uno scambio diretto prevede che la pompa di calore sia a contatto diretto con il terreno e funzioni con un circuito di evaporazione e condensazione. Esistono poi altri metodi più diffusi. Gli impianti a circuito aperto effettuano lo scambio prelevando acqua da una falda, mentre quelli di gran lunga più utilizzati sono gi impianti a circuito chiuso.

Negli impianti a circuito chiuso, la pompa di calore realizza lo scambio termico in modo indiretto, facendo scorrere all’interno di un circuito tubolare un liquido termoconvettore azionato dalla pompa e capace di acquisire e rilasciare calore.

Il circuito chiuso può essere posto verticalmente (a costi notevolmente maggiori) o più comunemente in modo orizzontale ad alcuni metri nel sottosuolo, il principio di funzionamento della pompa di calore rimane il medesimo.

La scelta sul tipo di circuito, quindi, varia in base alle possibilità di budget del richiedente e anche a seconda della morfologia del territorio e dell’ambiente circostante. Laddove, infatti, vi siano già altre costruzioni nei dintorni l’installazione di un impianto geotermico orizzontale si rende più difficoltoso, dal momento che non è possibile l’inserimento del circuito orizzontale. Per case in ampi spazi o per case di nuova concezione è invece molto più semplice.

La potenza della pompa di calore e dell’impianto vanno definite direttamente dai progettisti valutando le peculiarità del sottosuolo specifico e le esigenze di riscaldamento dell’abitato.

immagini: wikimedia commons

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