Pompa di calore geotermica: il massimo in estate

La pompa di calore geotermica è una macchina che consente di sfruttare il terreno come risorsa naturale per ridurre i consumi di energia negli usi termici di un edificio: riscaldamento, climatizzazione e produzione di acqua calda. Il funzionamento si basa sullo scambio di calore tra una sorgente fredda, il terreno, e una sorgente calda, per esempio l’impianto di riscaldamento.

Certamente anche la pompa di calore geotermica per funzionare ha bisogno di una quota di ‘combustibile’ esterno, che normalmente è energia elettrica, ma il rendimento della pompa riduce drasticamente i consumi che si avrebbero se la stessa energia fosse utilizzata direttamente. In media, alla produzione 1kWh di energia termica corrisponde un consumo di 0,25 kWh.

I numeri dicono che il sistema a pompa di calore che sfrutta il terreno (tecnicamente Ground Source Heat Pump – GSHP) è conveniente non solo per l’utente finale ma anche per l’intero sistema energetico. Se infatti per produrre 1 kWh di energia elettrica servono circa 2,7 k Wh di energia primaria, con un sistema GSHP a 1 KWh di energia elettrica corrispondono 4 kWh di energia termica, cioè una quantità superiore a quella investita.

Rispetto alle pompe di calore che sfruttano l’aria o l’acqua per lo scambio termico, la pompa di calore geotermica ha prestazioni migliori nel periodo estivo (le pompe di calore sono macchine frigorifere e con un sistema a inversione di ciclo possono essere utilizzate per la climatizzazione estiva) perché la temperatura del terreno più bassa rispetto a quella dell’aria rende lo scambio termico efficace.

In genere, per utilizzare bene un sistema a pompa di calore serve una sorgente fredda a temperatura non eccessivamente bassa (il terreno è l’ideale) da abbinare a un sistema di riscaldamento a bassa temperatura. Le pompe di calore sono l’ideale con sistemi di riscaldamento a pannelli radianti a pavimento o parete o con sistemi ad aria.

Il terreno raggiunge la temperatura media esterna dell’aria a una profondità attorno ai 20 metri. Oltre questa soglia, la temperatura aumenta di 3°C ogni 100 metri. Per sfruttare il calore del terreno le pompe di calore geotermiche basate su scambiatori di calore usano tre tecnologie:

• sonde geotermiche verticali: scambiatori di calore impiantati in verticale nel terreno con lunghezze dai 50 ai 350 metri;
• serpentine nel terreno: scambiatori di calore messi orizzontalmente a 1-2 metri di profondità in terreni morbidi;
• pali energetici: scambiatori di calore integrati nelle fondazioni di costruzioni palificate con una profondità di alcuni metri.

Solo le sonde geotermiche però possono essere considerate un’applicazione della geotermia. Serpentine e pali energetici infatti non sfruttano il calore del sottosuolo ma piuttosto l’energia solare che riscalda il terreno fino a pochi metri di profondità.

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Pubblicato da Michele Ciceri il 6 Agosto 2014