GEOTERMIA: ZERO EMISSIONI

GEOTERMIA: Zero emissioni, molto rinnovabile

Tra le possibilità di utilizzare le fonti energetiche rinnovabili per l'architettura contemporanea, nel rispetto degli ormai imprescindibili concetti della tutela dell'ambiente, benessere microclimatico ed efficienza energetica, possiamo utilizzare la temperatura del sottosuolo per climatizzare gli ambienti, mediante gli impianti geotermici a pompa di calore.

Le pompe di calore geotermiche sono del resto già da molti decenni, ampiamente conosciuti e diffusamente utilizzati, in molti paesi esteri, sia Europei che Nord Americani, e sempre con maggior frequenza si stanno proponendo anche nel nostro paese, dimostrandosi una soluzione interessante dal punto di vista tecnico, economico e ambientale.

Tipologie di impianto

Con il termine "impianto geotermico", attualmente vengono considerate alcune tipologie di impianti, che però sono tra di loro sostanzialmente differenti:

1. "scambio termico passivo con il terreno" - ricavano tutto l'anno dal terreno l'energia necessaria per il riscaldamento e il raffrescamento, con un alta efficienza termica, mediante un sistema di tubazioni a circuito chiuso al cui interno scorre il fluido termovettore (sonde geotermiche verticali e scambiatori orizzontali);
2. "scambio mediante acque di falda" - ricavano il calore utile dall'acqua di falda. Quando è disponibile in sufficiente quantità e qualità, l'acqua di falda è una sorgente di calore molto efficiente, ma è anche molto sensibile;
3. "scambio termico con acque superficiali" - impianti che sfruttano l'acqua dei laghi e dei bacini come sorgente termica attraverso un circuito che può essere sia aperto che chiuso.

La GEOTERMIA , fonte energetica rinnovabile a zero immissioni dirette

Gli impianti a pompa di calore che sfruttano il terreno come sorgente termica rappresentano il sistema più efficiente per la climatizzazione esitiva ed invernale, nel settore residenziale come nel terziario e nel commerciale. Il principale problema che caratterizza i sistemi a circuito chiuso, è senza dubbio rappresentato dal costo di investimento necessario per l'installazione degli scambiatori a terreno. I sistemi a circuito chiuso che offrono le migliori prestazioni energetiche sono quelli a sonde geotermiche verticali profonde, che sono però i più costosi in fase di posa. I sistemi orizzontali forniscono una soluzione alternativa molto interessante sotto il profilo economico, pur presentando alcuni limiti tecnici.

Scambiatori orizzontali a terreno

I sistemi orizzontali a terreno, noti da tempo, vengono installati in profondità comprese fra 1-3 metri. A tali profondità il terreno indisturbato (in assenza cioè di un impianto attivo) risente dell'influenza delle variazioni della temperatura dell'aria esterna. Tali variazioni risultano tuttavia smorzate (in modo crescente all'aumentare della profondità) e vi è uno sfasamento dell'onda termica esterna che comporta una traslazione dei minimi e dei massimi. Ciò rende il terreno un ' interessante sorgente termica anche a basse profondità. In Nord America, patria indiscussa dei sistemi orizzontali a terreno, le configurazioni più diffuse sono quelle a trincea, a quattro tubi e a spirale (slinky). I sistemi con scambiatori orizzontali sono di norma installati in piccole applicazioni di tipo residenziale, in ragione dell'elevata superficie richiesta.

Tipologie di posa

E' possibile suddividere le installazioni geotermiche in quattro principali categorie:

1. sistemi orizzontali a sbancamento;
2. sistemi orizzontali a trincea;
3. scambiatori verticali (70-120 m di profondità) a singola e doppia U e coassiali in HDPE, oppure scambiatori in materiali diversi sviluppati più recentemente;
4. scambiatori verticali a media e bassa profondità (3 e 50-60 m) in metallo o in materiale plastico; si tratta di soluzioni generalmente non standardizzate, come ad esempio scambiatori a pettine, a spirale verticale ecc.

La trincea conviene

In relazione ai costi di installazione, il sistema più conveniente è lo scambiatore orizzontale a trincea. I sistemi orizzontali a sbancamento diventano più costosi in ragione del maggior numero di ore di manodopera e noleggio di attrezzature e macchinari. I sistemi orizzontali presentano una criticità connessa alla superficie necessaria per l'installazione, che li rende di fatto scarsamente applicabili in situazioni diverse dalla classica villetta unifamiliare ubicata in periferia o in campagna.

La superficie interessata allo scambio termico è generalmente pari a 2-3 volte quella riscaldata (questi parametri semplificati devono essere presi con la dovuta attenzione anche in ragione del sempre maggior isolamento dell'involucro edilizio): se si considera una superficie utile di circa 100 m ² è quindi necessario un giardino o un terreno con almeno 200m ² da dedicare all'impianto geotermico, area non sempre disponibile. Inoltre, mentre sistemi a sviluppo verticale possono essere realizzati in terreni alluvionali o rocciosi, quelli orizzontali sono impossibili da realizzare in terreni rocciosi per ovvi motivi tecnici.

Verticale più efficiente

Per quanto riguarda i costi operativi, gli impianti con pompa di calore geotermica e sonde verticali consentono di ottenere efficienze medie stagionali superiori, poiché il livello di temperatura del terreno indisturbato non risente delle variazioni climatiche esterne. Se si considerano le prestazioni medie stagionali in riscaldamento nel residenziale, si possono ritenere valori tipo di riferimento un COP pari a 3-3,5 per i sistemi orizzontali e un COP pari a 3,5-4 per quelli verticali (comprensivo dei consumi degli ausiliari). COP = rendimento.

In profondità è più versatile

I sistemi verticali a circuito chiuso rappresentano la soluzione con il maggior potenziale di diffusione, potendo essere applicati quasi ovunque, sia in edifici residenziali (dalle villette ai condomini), sia in applicazioni commerciali (edifici pubblici, centri commerciali, terziario in genere).

L'aumento della profondità di posa è una variabile rilevante nella determinazione dei costi, più elevati nel caso di sonde verticali.