Pompa di calore geotermica: cosa sapere
Una guida alle pompe di calore geotermiche
Oggi la geotermia sta diventando sempre più un’alternativa sostenibile ed efficiente alle caldaie tradizionali a combustibili fossili per un’abitazione.
Le pompe di calore geotermiche sono infatti progettate per sfruttare l’energia geotermica rinnovabile che si ricava dal calore interno della terra. Per questo motivo sempre più persone hanno deciso di dotarsi di questi sistemi, che oltre a contribuire alla riduzione dei gas a effetto serra e contrastare il cambiamento climatico rappresentano un'incredibile opportunità di risparmio economico.
Oggi ti vogliamo presentare nel dettaglio le pompe di calore geotermiche, evidenziandone il funzionamento e le loro particolarità.
Nonostante alcuni svantaggi, sono però molti i benefici che ne derivano, uno tra questi è rappresentato dall’integrazione con un impianto fotovoltaico.
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Bene, iniziamo!
Pompe di calore geotermiche: una panoramica del loro funzionamento
La geotermia è un’energia pulita e inesauribile, che sfrutta la temperatura costante presente nel sottosuolo per riscaldare o rinfrescare.
La pompa di calore geotermica è quindi in grado di generare calore sfruttando quello presente in modo naturale nel terreno, oppure nelle acque di falda nei pressi di un’abitazione.
Il funzionamento di una pompa di calore geotermica è, a livello di principio, identico a quello di una qualunque pompa di calore.
Una pompa di calore infatti estrapola calore da una fonte che si trova all’esterno di una casa per poi ottimizzarlo e utilizzarlo ai fini di riscaldamento o raffreddamento.
Le fonti di calore da cui attinge una pompa di calore geotermica sono, come detto in precedenza, le acque di falda o direttamente il terreno in profondità.
Il tutto avviene mediante delle speciali tubazioni chiamate sonde geotermiche che raggiungono profondità elevate e all’interno delle quali scorre una miscela di acqua e antigelo il cui obiettivo è assorbire il calore ambientale.
Nonostante la geotermia abbia una straordinaria efficienza, e l’Italia abbia ottime caratteristiche geotermiche, l’utilizzo di pompe di calore di questa tipologia rimane tutt’ora molto limitato.
Al loro posto si sceglie invece di optare per altre tipologie di pompe di calore:
- Aria-aria
- Aria-acqua
- Acqua-acqua
- Ad assorbimento
- A gas
- Ad alte temperature
Funzionamento pompa di calore geotermica durante l'anno
Andiamo a vedere come una pompa di calore geotermica funziona durante l'anno, in particolare durante la stagione invernale e quella estiva.
La pompa geotermica, sfruttando il suolo come fonte di calore esterna, mostra un funzionamento che si adatta alle diverse stagioni dell'anno, offrendo un sistema efficiente e sostenibile:
- Durante l'inverno, l'apparecchio cattura il calore presente nel suolo e lo impiega per il riscaldamento degli ambienti interni, garantendo anche la produzione di acqua calda, se necessario
- Nel periodo estivo, la pompa di calore geotermica si impegna nel restituire il calore al terreno, sfruttando, al contempo, la bassa temperatura del sottosuolo per rinfrescare gli spazi domestici. Questa versatilità consente una gestione termica ottimale, adattandosi alle esigenze climatiche stagionali
Il funzionamento complessivo coinvolge due circuiti distinti.
In primo luogo, il circuito interno all'edificio, che gestisce la distribuzione del calore attraverso l'acqua immagazzinata nell'accumulo, spingendola nei sistemi di diffusione, come il pavimento o il soffitto. Questo assicura un riscaldamento uniforme e confortevole degli ambienti interni.
In parallelo, si sviluppa un secondo circuito che si estende nel sottosuolo, al di fuori dell'edificio. Questo circuito trasporta il calore dal terreno alla pompa di calore, completando così il ciclo termico. Grazie a questa configurazione, il sistema geotermico offre un rendimento efficace sia in inverno che in estate, sfruttando al massimo le risorse naturali a disposizione e garantendo un comfort ambientale costante.
Nell'infografica qui sotto puoi trovare schematizzato il funzionamento di una pompa di calore geotermica in inverno e in estate:
Pompe di calore geotermiche: le tipologie
Le pompe di calore geotermiche si suddividono in due principali tipologie, a seconda della fonte primaria di energia utilizzata:
- Pompe di calore geotermiche terra-acqua: Questo tipo di pompe di calore trae la sua fonte di energia primaria dal calore presente nel terreno
- Pompe di calore geotermiche acqua-acqua: Queste pompe di calore utilizzano come fonte di energia principale il calore contenuto nell'acqua di falda
Quando la pompa di calore utilizza l'acqua come fonte primaria di energia, si configura come un sistema aperto. Tale sistema è composto da un pozzo di presa, che preleva l'acqua calda, e un pozzo di resa, attraverso il quale l'acqua fredda viene re-immessa.
Nel caso in cui la fonte primaria sia il terreno, si parla di sistema chiuso. In un sistema chiuso, non vi è prelievo diretto, ma solo uno scambio termico per conduzione tra le pareti delle tubazioni interrate e il fluido termoconvettore presente all'interno delle sonde.
Un sistema chiuso può assumere diverse configurazioni:
- Sonde verticali: In questa configurazione, vengono creati pozzi di diametro ridotto e profondità variabile, all'interno dei quali sono inserite sonde in polietilene ad alta densità (HDPE). Le sonde geotermiche verticali effettuano lo scambio termico lungo tutta la lunghezza della perforazione con il sottosuolo
- Sonde orizzontali: Le tubazioni in polietilene ad alta densità (HDPE) sono collocate in scavi o trincee, scavate a una profondità massima di 2 metri. Questa tipologia di sistema richiede ampie superfici prive di costruzioni
- Geostrutture: Questo sistema è impiegato quando è necessario aumentare la portanza strutturale del terreno. Si tratta di pali di fondazione dotati di uno scambiatore di calore integrato
Ora che abbiamo scoperto di più sulle caratteristiche tecniche e il funzionamento di una pompa di calore geotermica, andiamo ad analizzarne i vantaggi e gli svantaggi.
Pompe di calore geotermiche: svantaggi e vantaggi
Anche questo tipo di pompe di calore presenta dei pro e dei contro, che ora andremo ad analizzare.
Un primo svantaggio delle pompe geotermiche sono gli alti costi di realizzazione, dovuti soprattutto alla necessità di realizzare pozzi e scavi molto gravosi per la loro messa in funzione.
Un secondo aspetto riguarda il loro utilizzo: la pompa di calore geotermica andrebbe infatti usata sia per riscaldare d’inverno che per raffrescare d’estate.
Se viene sfruttata solo per il riscaldamento è facile che con gli anni venga impoverito il terreno e questo si geli, portando la pompa di calore a funzionare male o addirittura a non funzionare del tutto.
Ciononostante è importante sottolineare i numerosi vantaggi di scegliere una pompa di calore geotermica.
Hanno valori di efficienza superiori del 20-30% rispetto alle pompe di calore ad aria e il loro impatto acustico è nettamente inferiore, in quanto non necessitano di grandi ventilatori.
Richiedono una bassissima manutenzione che può riguardare solo il corpo macchina della pompa di calore, in quanto se il campo geotermico viene ben dimensionato e posato ha una vita utile di circa 80-100 anni.
Infine, favoriscono l’integrazione con altri sistemi rinnovabili come quella con un impianto fotovoltaico.
Tale accostamento permette infatti di ridurre drasticamente i consumi di energia elettrica, sia della pompa di calore che dei sistemi ausiliari di un’abitazione, e dunque ottenere notevoli benefici sui costi in bolletta.
Conclusione
Oltre a conoscere di più sulle pompe di calore geotermiche, in questo articolo abbiamo appreso che queste offrono la possibilità di integrarsi in modo sinergico con altri sistemi rinnovabili come un impianto fotovoltaico. Questa combinazione strategica consente di conseguire una significativa riduzione dei consumi di energia elettrica, coinvolgendo sia la pompa di calore che i sistemi ausiliari di un'abitazione. Il risultato di tale sinergia si traduce in notevoli vantaggi economici, riflettendosi positivamente sui costi energetici riportati nella bolletta.
Questo vantaggio si configura come una soluzione estremamente positiva, rappresentando un mezzo efficace per ottenere risparmi considerevoli sia dal punto di vista economico che ambientale. La riduzione dell'impatto ambientale e dei costi energetici diventa un obiettivo tangibile, sottolineando l'importanza di abbracciare pratiche sostenibili.
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Quali sono i vantaggi di una pompa di calore per riscaldamento geotermico?
Oltre alla longevità, tra gli altri vantaggi troviamo il fatto che è silenziosa e poco impattante sul paesaggio. Inoltre può essere integrata a un impianto fotovoltaico e ridurre così i consumi energetici e garantire un notevole risparmio economico.
Quanto dura un impianto geotermico?
Una pompa di calore geotermica ha una durata di circa 15/20 anni.