Pompa di calore geotermica

La pompa di calore geotermica, chiamata anche impianto geotermico a bassa entalpia, è definibile come una struttura rinnovabile, nonostante il fatto utilizzi l’energia elettrica ricavata da combustibili fossili per poter funzionare. Il funzionamento di questa struttura è molto semplice; esso è caratterizzato dallo sfruttamento delle temperature del sottosuolo, grazie al quale è possibile riscaldare gli ambienti domestici durante la stagione invernale e raffreddarli durante i caldi estivi. In altre parole, la pompa geotermica permette uno scambio di calore tra la sorgente e il pozzo. La prima è il sottosuolo e il pozzo è l’abitazione. I vantaggi di questa tipologia di riscaldamento sono notevoli, e si possono osservare sia dal punto di vista economico e sia da quello energetico. La pompa sfrutta energia elettrica solo per le azioni base, non impiega combustibile alcuno per riscaldare o raffreddare gli ambienti; la conseguenza di questo meccanismo porta a un risparmio economico in quanto il riscaldamento e il raffreddamento della casa avviene per merito delle temperature del sottosuolo.

La pompa di calore geotermica acquisisce il caldo o il freddo dalle temperature del suolo a circa 5-10 metri. In questa parte della crosta terrestre le temperature sono annualmente costanti (circa 10-16 °C), per cui, in inverno il suolo è più caldo rispetto all’aria e viceversa, in estate è più fresco rispetto all’ambiente esterno. Lo scambio di calore tra abitazione e sottosuolo può avvenire in tre modi: scambio diretto, impianti a circuito aperto e impianti a circuito chiuso. Installando una pompa a scambio diretto, il circuito è strettamente connesso al suolo; con l’impianto a circuito aperto si ha il pescaggio di acqua da una falda dalla quale c’è lo scambio termico; in un circuito chiuso invece, la pompa scambia il calore indirettamente, mediante un circuito contenente un fluido termovettore. Se la pompa di calore geotermica viene installata in un ambiente soggetto a climi freddi, può avvenire un raffreddamento del suolo, causato dal prelievo del calore in esso contenuto. Questo inconveniente si risolve affiancando alla pompa geotermica dei pannello solari; così facendo si accumula il calore della stagione estiva.

Come già affermato in precedenza, la pompa di calore geotermica è costituita da tre principali parti: la pompa, il terminale di riscaldamento (o raffreddamento) e lo scambiatore di calore. Gli scambiatori si suddividono a loro volta in tre categorie (circuito chiuso o aperto e scambio diretto), ognuna delle quali presenta un diverso montaggio e funzionamento. La pompa a scambio diretto è in stretto contatto con il suolo. Il refrigerante che esce dalla pompa di calore, circola in una tubazione inserita nel terreno, si scambiano calore e poi, il refrigerante ritorna al pozzo (abitazione). La differenza con le altre tipologie di scambi, è proprio l’assenza di un circuito intermedio. I costi di questa struttura sono maggiori (vengono utilizzate delle tubature in rame) rispetto quelle a circuito ma sono, parallelamente più efficienti. In linea di massima, i costi di realizzazione di una pompa geotermica sono ingenti, anche se il risparmio energetico è notevole, il costo si estingue in massimo 10 anni e la durata dell’impianto è di almeno 25 anni circa.

Una pompa di calore geotermica a circuito aperto avvia lo scambio termico tra l’abitazione e l’acqua proveniente da una falda del sottosuolo o da elementi idrici presenti in superficie (laghi, fiumi etc.). Prelevata l’acqua, essa può essere reintegrata nel principale flusso del fiume o essere restituita alla stessa falda acquifera. Questo meccanismo è reso possibile per la presenza di trincee che drenano il fluido. I principali vantaggi della pompa geotermica a circuito aperto sono due: la pompa rende di più e di conseguenza l’acqua non risente del suo utilizzo come invece avviene per il sottosuolo, i costi d’installazione e gli spazi impiegati sono veramente ristretti. La pompa di calore a circuito chiuso è costituita non soltanto da una sorgente, un pozzo e una pompa, ma anche da un fluido composto di acqua e antigelo. Il fluido usato è il cloruro di calcio. Esso riduce il consumo energetico della pompa geotermica, anche se occorre installare delle piccole parti idrauliche per evitare che la struttura sia corrosa. Le pompe geotermiche a circuito chiuso possono essere orizzontali o verticali.