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Pompa di calore geotermica

Pompa di calore geotermica: come funziona, vantaggi e costi

Tempo di lettura stimato: 4 minuti

La pompa di calore geotermica è un sistema in grado di generare calore sfruttando quello presente in modo naturale nel terreno o nelle acque di falda nei pressi di un’abitazione

Un impianto geotermico è un sistema progettato per sfruttare l’energia termica naturalmente presente nel terreno. Questo sistema consente un riscaldamento efficiente durante l’inverno, un raffrescamento efficace durante l’estate e la produzione di acqua calda per uso sanitario. Uno dei componenti che costituiscono l’impianto geotermico è la pompa di calore geotermica.

Per realizzare un impianto geotermico è importante prima eseguire un’analisi dettagliata delle caratteristiche del suolo in quanto le condizioni geologiche, come la presenza di ghiaia secca o sistemi carsici possono influenzare la fattibilità del progetto.

Per simulare in maniera veloce un progetto di dimensionamento con archivi dei tipi di terreno e di riempimento delle perforazioni, dei combustibili e delle più comuni tipologie di tubi puoi usare il software per la progettazione di impianti geotermici con cui puoi ottenere in poco tempo una simulazione della produttività ed il costo del tuo impianto geotermico per conoscerne la fattibilità.

pompa di calore geotermica

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Che cos’è una pompa di calore geotermica?

La pompa di calore geotermica è un sistema capace di generare calore attraverso l’utilizzo del calore naturalmente presente nel terreno o nelle acque di falda nelle vicinanze di un’abitazione. 

Pompa di calore geotermica: come funziona

Il principio di funzionamento di una pompa di calore geotermica è essenzialmente analogo a quello di una qualsiasi pompa di calore.

Una pompa di calore estrae calore da una sorgente esterna all’edificio e lo ottimizza per il riscaldamento interno. Nel caso specifico della pompa di calore geotermica, la fonte di calore proviene dalle acque sotterranee o direttamente dal terreno ad una certa profondità.

Questo processo avviene attraverso un sistema di tubazioni speciali, note come sonde geotermiche, che raggiungono profondità considerevoli. All’interno di queste tubazioni, una miscela di acqua e antigelo scorre con l’obiettivo di assorbire il calore ambientale. In sostanza, l’acqua scende nelle tubazioni fredda e ritorna in superficie riscaldata.

Una volta raggiunta una temperatura sufficientemente elevata, l’acqua innesca il cambio di stato da liquido a gassoso di un liquido refrigerante speciale. Il vapore generato viene quindi compresso da un compressore alimentato ad energia elettrica o a gas con l’obiettivo di aumentare la pressione e provocare un repentino aumento della temperatura.

La temperatura risultante risulta sufficientemente alta da poter essere utilizzata per riscaldare l’acqua necessaria all’impianto di riscaldamento e per la produzione di acqua calda sanitaria.

Pompa di calore geotermica: tipologie

Le pompe di calore geotermiche possono essere di due tipi diversi a seconda di qual è la fonte di energia primaria del calore:

  • pompa di calore acqua-acqua: se la fonte è il calore dell’acqua di falda;
  • pompa di calore terra-acqua: se la fonte è il calore della terra.

Se la fonte primaria di energia è l’acqua, si ha un sistema aperto, con un pozzo di presa dell’acqua calda e uno per la resa dell’acqua fredda. Nel caso in cui la fonte è il terreno, il sistema è detto chiuso e lo scambio si ha tra i tubi interrati e il fluido contenuto nelle sonde geotermiche.

Pompa di calore geotermica acqua-acqua

La pompa di calore geotermica acqua-acqua è un sistema che sfrutta le risorse idriche delle falde acquifere sotterranee come fluido termovettore. Per realizzare ciò, è essenziale condurre analisi sull’acqua estratta per individuare eventuali sostanze dannose a lungo termine per l’impianto, come sali o contaminanti.

Il funzionamento di una pompa di calore acqua-acqua avviene nel seguente modo. L’acqua di falda viene estratta da un pozzo mediante una pompa di pesca e convogliata verso la pompa di calore. Se è presente un fluido termovettore diverso dall’acqua stessa, questo assorbe il calore e passa dalla fase liquida a quella di vapore. Il vapore attraversa il compressore, il quale, mediante compressione, incrementa la sua temperatura.

L’alta temperatura generata viene impiegata per la produzione di acqua calda sanitaria o per alimentare il sistema di riscaldamento dell’edificio. Una volta utilizzato, il fluido termovettore, ormai raffreddato, ritorna al suo stato liquido originario. L’acqua, ora fredda, viene reinserita nei pozzi di assorbimento o iniezione e ritorna nel sottosuolo. Questo ciclo si ripete continuamente finché la pompa di calore rimane attiva e operativa.

Pompa di calore geotermica terra-acqua

La pompa di calore terra acqua sfrutta il calore del terreno attraverso sonde geotermiche, utilizzando un liquido termovettore composto da acqua e anticongelante. Questo liquido assorbe il calore ambientale, vaporizza un liquido refrigerante e il vapore risultante viene compresso per aumentare ulteriormente la temperatura.

Il calore così generato viene trasferito all’interno dell’edificio, dove può essere utilizzato per riscaldamento o produzione di acqua calda sanitaria. Il sistema, che comprende pompa di calore, accumulo e bollitore, costituisce una centrale termica.

Pompa di calore geotermica vantaggi

Le pompe di calore geotermiche offrono una serie di vantaggi:

  • sfruttano il calore presente nel terreno o nelle falde acquifere nelle vicinanze dell’edificio per la produzione di calore;
  • garantiscono una prestazione costante durante tutto l’anno, poiché attingono da fonti di calore il cui livello di temperatura è sostanzialmente invariato indipendentemente dalle condizioni atmosferiche;
  • presentano un elevato coefficiente di prestazione che riduce significativamente il consumo energetico;
  • se integrata con un impianto fotovoltaico, la pompa di calore può diventare particolarmente vantaggiosa in quanto integra l’energia elettrica necessaria per il suo funzionamento che può essere autoprodotta attraverso la produzione di energia solare.

Pompa di calore geotermica svantaggi

Il principale svantaggio di una pompa di calore è legato alla complessità dell’installazione, la quale contribuisce in modo significativo ad aumentare i costi complessivi del sistema.

L’installazione delle sonde geotermiche richiede la perforazione del terreno e la realizzazione di pozzi profondi, spesso raggiungendo anche i 150 metri e raramente meno di 50 metri.

Questo processo può richiedere l’ottenimento di autorizzazioni specifiche dal Comune, soprattutto se l’edificio è situato in un’area soggetta a vincoli urbanistici.

Quindi, gli svantaggi principali di una pompa di calore geotermica possono essere così riassunti:

  • installazione complessa: la procedura di installazione è complessa e richiede interventi invasivi nel terreno;
  • costo elevato: i costi complessivi sono significativamente più alti a causa della complessità dell’installazione;
  • pratiche burocratiche: spesso sono necessarie autorizzazioni e pratiche burocratiche, specialmente in aree soggette a regolamentazioni specifiche.

Quanto costa un impianto geotermico con pompa di calore?

Una pompa di calore geotermica può avere costi importanti. Come detto in precedenza, ciò che incide notevolmente non è tanto l’acquisto e l’installazione del macchinario principale, ma piuttosto la realizzazione degli scavi e la posa delle sonde nel terreno. Inoltre, come per tutte le altre tipologie di pompe di calore il costo dipende sempre dalla qualità dei componenti utilizzati, dal fornitore e dal suo COP (coefficiente di prestazione) da cui dipende la resa energetica.

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