Il principio di funzionamento di una pompa di calore è scambiare calore con una sorgente esterna. Nel caso della pompa di calore geotermica la sorgente è il suolo.

Questo tipo di pompa di calore rappresenta una delle fonti rinnovabili a più alta efficienza per la produzione di energia termica. Può essere considerata come una fonte stabile poiché non subisce variazioni a causa delle temperature esterne o degli eventi atmosferici.

Un impianto geotermico può essere a circuito aperto o a circuito chiuso. Nel primo caso, scambia calore con il pozzo “acqua di falda” nel secondo caso scambia energia termica con il “terreno”.

Inoltre, può essere suddiviso in due parti:

Serbatoio geotermico, caratterizzato dalle sonde, dalle connessioni superficiali, dai collettori e dal glicole che vi scorre internamente;

Centrale geotermica, formata dalla pompa di calore, dall’accumulo inerziale, dall’eventuale accumulo per ACS e dalla coibentazione.

I principi di funzionamento

Nelle pompe di calore geotermiche, in cui la fonte di scambio termico è il “terreno”, una variabilità di temperatura avviene solo negli strati superficiali. Invece, negli strati più profondi del sottosuolo la temperatura diventa costante, con valori più alti durante il periodo invernale e valori più bassi durante il periodo estivo rispetto alle temperature esterne.
Un sistema geotermico sfrutta l’energia termica del terreno per il riscaldamento ed il raffrescamento del fluido termovettore. Oltre alla produzione di energia termica da utilizzare per il riscaldamento dell’ambiente, la pompa di calore riesce a produrre acqua calda sanitaria, che viene accumulata in un apposito serbatoio. La terra, contiene una grande quantità di calore ad una profondità superiore a 20 metri.

I sistemi geotermici differiscono quindi, anche in base alla profondità di prelievo del calore:

Sistemi a bassa profondità: realizzati con tubazioni a sviluppo orizzontale in materiale plastico e con una profondità di posa variabile da 0,8 a 4,0 m, hanno un minor impatto ambientale e costi ridotti in quanto non richiedono particolari autorizzazioni. Lo svantaggio è che possono essere realizzati solo in caso si abbiano grandi spazi a disposizione o per impianti medio piccoli;

Sistemi a media profondità: realizzati con tubazioni metalliche a sviluppo verticale fino ad una profondità di circa 25-30 m. Vengono utilizzati in alternativa a sistemi a bassa profondità se non si riesce a soddisfare il fabbisogno energetico o in sostituzione ai sistemi ad alta profondità qualora non si riescano ad ottenere le autorizzazioni da parte delle autorità locali;

Sistemi ad elevata profondità: realizzati con tubi in PE-Xa per resistere a pressioni molto elevate, riescono ad arrivare ad una profondità compresa tra i 100-200 m e oltre.

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Vantaggi

  •  Hanno un impatto acustico inferiore in quanto non hanno grandi ventilatori;
  • Occupano spazi ridotti, dato che non hanno la necessità di espellere l’aria di ventilazione;
  • Richiedono una manutenzione ridotta rispetto ad altri impianti, in quanto una volta posato ha una vita utile di circa 80-100 anni;
  • Favoriscono l’integrazione con altri sistemi rinnovabili;
  • Hanno valori di efficienza mediamente superiori rispetto alle pompe di calore ad aria;

Svantaggi

  • Ampio spazio esterno problema che viene spesso riscontrato nei centri storici;
  • I costi sono più elevati in confronto ad una pompa di calore;
  • La gestione del cantiere e della sicurezza i lavori per la posa delle sonde è particolarmente delicata.

In caso di installazione di pompe di calore in generale è sempre consigliato intervenire prima sull’involucro edilizio in modo da ridurre i fabbisogni energetici dell’edificio. Infatti uno degli interventi inclusi nel Superbonus è proprio la sostituzione degli impianti di climatizzazione invernale con generatori a più alta efficienza come le pompe di calore geotermiche.