Pompe di calore geotermiche

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Guida sulla pompa di calore geotermica, da come funzione a cosa utilizza per trasferire energia termica all'efficienza che la caratterizza.

Informazioni sulla pompa di calore geotermica.

La pompa di calore geotermica è una macchine con la funzione di trasferire energia termica da una fonte con un livello di temperatura più bassa ad uno con un livello di temperatura più alta, invertendo il verso del percorso naturale del calore. In sostanza, il calore, che spontaneamente non può passare da un corpo meno caldo ad uno più caldo, viene “pompato”, da cui il nome “pompa di calore”, similmente a quando avviene per il pompaggio dei liquidi da un livello inferiore ad un livello superiore.

Le pompe di calore geotermiche utilizzano il terreno o l’acqua presente nel terreno come scambiatore di calore, sfruttando l’energia solare accumulata dalla crosta terrestre. Il terreno diventa fonte o dissipatore di calore a secondo che debba soddisfare esigenze collegate alla stagione invernale o estiva.

In pratica, durante l’estate il sistema trasferisce calore dall’ambiente al terreno, mentre durante l’inverno trasferisce energia dal terreno all’ambiente.

Efficienza della pompa di calore geotermica.

Il terreno è considerato uno dei più efficienti scambiatori di calore in quando conserva nel tempo e nello spazio una temperatura pressoché costante, in particolare a partire dagli 8-10m di profondità.

A queste profondità la temperatura del terreno eguaglia quella media annuale dell’aria, con un rendimento pressoché costante nel tempo ed una efficienza che può raggiungere il 400-500%, efficienza di gran lunga superiore a quella di un sistema che utilizza l’aria come scambiatore di calore, elemento caratterizzato da una temperatura molto meno stabile di quella del terreno.

Infatti, nel corso dell’anno la temperatura dell’aria fa registrare oscillazioni dell’ordine del 30-35°C circa, a secondo della zona climatica, valore che per il terreno si dimezza già a partire da una profondità di poco più di 1 metro. Tra l’altro, è stato accertato che, durante l’inverno e durante l’estate, quando è richiesta la maggiore efficienza del sistema, rispettivamente per riscaldare e rinfrescare, risultano massime le differenze di temperatura tra il terrene e l’aria, a tutto vantaggio dell’ottimo rendimento di queste macchine. Con il consumo di 1 Kwh di energia elettrica il sistema riesce a produrre circa 4 kwh di calore. La terra rappresenta una delle fonti più pulite per climatizzare gli ambienti, è gratuita, consente di risparmiare fino al 60-70% sulle bollette.

Esemplificazione di come funziona una pompa di calore geotermica.

Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, la pompa di calore non crea calore, ma lo trasferisce tra due ambienti. Immaginiamo di dover riscaldare un ambiente durante la stagione invernale. Il liquido refrigerante viene spinto nella serpentina allocata nella “sorgente” esterna (terreno, aria, acqua), dalla quale assorbono calore. Dalla serpentina il liquido passa al compressore dove viene trasformato in vapore, a seguito dell’aumento di pressione e temperatura. Il vapore ricco di calore viene spinto in una seconda serpentina collocata nell’ambiente da riscaldare al quale cede calore, raffreddandosi. A questo punto il vapore viene spinto attraverso una valvola che ne riduce ulteriormente temperatura e pressione fino alla liquefazione, quindi viene spinto nuovamente nella serpentina esterna ed il ciclo riprende.

Questi sistemi nella versione reversibile soddisfano compitamente le esigenze di climatizzazione, sia di riscaldamento che di condizionamento e produzione di acqua calda. Basta invertire il verso del liquido refrigerante per scaldarsi d’inverno e refrigerarsi d’estate.

L’energia termica può essere trasportata, dalla fonte esterna (terreno) all’ambiente interno da climatizzar, utilizzando la stessa acqua presente nel terreno (sistema a circuito aperto) o mediante un liquido antigelo pressurizzato tenuto a basse temperature o un liquido refrigerante (per pompe ad espansione) presente nelle serpentine interrate nel terreno (sistema a circuito chiuso). Naturalmente, nel sistema cosiddetto aperto, l’acqua recuperato dalla falda, dopo che ha attraversato lo scambiatore di calore, ossia ha ceduto la propria energia termica, viene scaricata nuovamente nella falda originaria o in bacini appositamente previsti.

Riassumendo, per le pompe di calore geotermiche che sfruttano il terreno come sorgente termica, il sistema può essere collegato a tubazioni sistemate direttamente nel terreno in cui scorre il liquido termovettore, cui è affidato il compito di cattura l’energia (circuito chiuso) o essere collegati a impianti che recupero acqua presente nel terreno, provvedendo a restituirla o meno, una volta utilizzata. Le tubazioni generalmente sistemate orizzontalmente al terreno ad una certa profondità, possono essere sistemare anche a spirale o in verticale, se problemi di spazio o condizioni del terreno lo consigliano.

Utilizzando sistemi cosiddetti compatti, per un sistema sufficiente per climatizzare una casa media risulta sufficiente disporre di un area a verde di 60-80mq, sistemando le tubazioni ad una profondità compresa tra il metro ed i due metri. Per ulteriori informazioni, potete consultare la guida: "Pompa di calore"