Protezione Civile - Provincia Autonoma di Trento

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Geotermia

  • Nozioni di base

    UN IMPIANTO GEOTERMICO A CIRCUITO CHIUSO SI COMPONE NELLE SUE LINEE ESSENZIALI DI 3 ELEMENTI PRINCIPALI:

    SONDE GEOTERMICHE (scambiatori di calore)
    I principali scambiatori di calore consistono in sonde geotermiche verticali o orizzontali. Le sonde verticali sono costituite da tubi in polietilene a singola o doppia “U” che vengono cementate nel terreno all’interno di perforazioni di profondità variabile, generalmente non superiore ai 150 metri. Tra foro e tubazione l’intercapedine è riempita mediante miscele di cemento, bentonite e sabbia silicea (che devono garantire buone caratteristiche di conducibilità termica e di impermeabilità), mentre al loro interno sono generalmente riempite di un liquido termovettore.
    Il fluido termovettore nelle sonde geotermiche può essere:

    -acqua semplice: in tal caso il liquido nelle sonde non deve scendere al di sotto dei 4°C (per evitare il congelamento);
    -glicole etilenico (tossico per ingestione) e propilenico (molto meno tossico, ma meno performante e più costoso);

    con utilizzo di glicoli si può far circolare il fluido a temperature inferiori a 0°C, con il vantaggio di aver un flusso termico specifico più elevato.

    Le sonde orizzontali, meno utilizzate principalmente per l’esteso spazio richiesto, vengono installate poco sotto il piano campagna, con disposizione a serpentina.

    POMPA DI CALORE
    La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa ad un corpo a temperatura più alta, utilizzando energia, generalmente in forma elettrica. Attraverso la pompa di calore pertanto il calore viene fatto fluire in senso opposto alla sua tendenza naturale, così come è possibile far fluire l’acqua verso l’alto attraverso una pompa idraulica.
    Un importante vantaggio nell’utilizzo della pompa di calore è il fatto che il sistema consente di fornire più energia (sotto forma di calore ceduto o assorbito) di quella elettrica necessaria per il suo funzionamento. Le pompe di calore sono reversibili e possono essere usate sia per fornire che per sottrarre calore ad un ambiente, svolgendo una funzione riscaldante nel periodo invernale e refrigerante in quello estivo.

    IMPIANTI DI DISTRIBUZIONE ALL’INTERNO DELL’EDIFICIO
    L’impianto geotermico trova massima efficienza nell’utilizzo all’interno dell’edificio di terminali di impianto che favoriscano l’efficienza dello scambio termico. Vengono pertanto utilizzati pannelli radianti a pavimento, soffitto o parete oppure ventilconvettori che lavorano a temperature di 30°- 35°, inferiori quindi a quelle utilizzate nei normali radiatori.

    PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO
    In inverno, per il riscaldamento, il fluido di circolazione (acqua o glicole), scende nel terreno attraverso la sonda di mandata ad una temperatura inferiore rispetto a quella del terreno e risale ad una temperatura superiore, dopo aver estratto per conduzione calore dal terreno. La pompa di calore consente di trasferire il calore estratto dal terreno all’impianto di distribuzione, producendo acqua ad una temperatura di 30°-35°. Successivamente l’acqua, ceduto il calore all’ambiente, rientra nella pompa di calore a temperatura inferiore. Con lo stesso principio è possibile sfruttare il calore del terreno per produrre acqua calda sanitaria; in questo caso, visto che la temperatura da raggiungere è superiore (circa 55°) l’efficienza della pompa di calore tende ad abbassarsi.
    In estate, per il raffrescamento attivo (active cooling o direct cooling) il fluido scende nel terreno a temperatura superiore a quella del terreno e risale dopo aver ceduto calore al terreno stesso. La pompa di calore trasferisce quindi calore dal corpo più caldo a quello più freddo operando l’inversione del ciclo rispetto alla modalità di funzionamento invernale. Il raffrescamento naturale (natural cooling, free cooling o geocooling - senza l’utilizzo della pompa di calore -) permette il raffrescamento facendo solamente circolare all’interno dei pannelli radianti l’acqua di ritorno dalle sonde geotermiche verticali.

    PRINCIPALI VANTAGGI
    Energia rinnovabile: l'energia utilizzata è generata in continuo dall’interno della Terra e può essere considerata una forma di energia rinnovabile;
    Impianto ecologico: gli impianti non producono emissione di gas o altre sostanze nocive e la loro installazione e funzionamento hanno un impatto nullo o trascurabile sull’ambiente; gli unici impatti “indiretti” sono legati ai consumi elettrici; notevole riduzione di emissione di CO2;
    Risparmio sui consumi: il costo di gestione degli impianti geotermici è più economico rispetto ai costi di gestione di impianti alimentati con il gas metano o con il gasolio; in assenza di agevolazioni ed incentivi i tempi di ritorno del maggior investimento iniziale variano da un minimo di 6 anni ad un massimo di 12 anni;
    Sicurezza: non ci sono rischi di perdite di monossido di carbonio o di fuoriuscita di gas;
    Comfort: una volta realizzato, la gestione della climatizzazione richiede solamente rari interventi di manutenzione sulla pompa di calore; gli ingombri sono inferiori a quelli degli impianti tradizionali (sommando macchine per caldo e freddo); non è necessario un locale tecnico dedicato (suggerito in impianti importanti);
    Altri vantaggi: indipendenza dalle reti dei gestori di servizi; investimento sicuro e duraturo (gli impianti sono costruiti per durare oltre 20 anni), nel caso del natural cooling i carichi elettrici di picco per il condizionamento sono molto ridotti;
    Localizzazione libera : per quanto la natura litologica del substrato e la presenza e/o assenza di falda/e nel terreno condizionino la resa termica di un impianto geotermico, è possibile realizzare un impianto geotermico a circuito chiuso praticamente in qualunque parte del territorio provinciale (fatte salve le limitazioni normative).

    POTENZIALI PERICOLI DI NATURA AMBIENTALE
    - In fase esecutiva durante la realizzazione delle perforazioni e del rinterro del foro gli additivi utilizzati possono contaminare il sottosuolo o l’acqua di falda;
    - possono inoltre essere penetrati strati impermeabili collegando diversi acquiferi;
    - una forte risalita di acque artesiane può impedire il ritombamento dei fori di perforazione;
    - ci può essere il rischio di coinvolgere o prosciugare utenze d’acqua adiacenti;
    - in aree franose o di forte allentamento tettonico le sonde geotermiche possono essere distrutte post operam, comportando la dispersione nel sottosuolo del liquido termovettore in esse contenuto.