Pompe di calore geotermiche

In natura il calore si trasmette spontaneamente da un corpo a temperatura più elevata ad uno a temperatura più bassa.
La pompa di calore è una macchina termica in grado di trasferire calore da un ambiente a temperatura più bassa ad uno a temperatura più alta.

E, in più, la fonte energetica si trova direttamente sul posto senza bisogno di trasportarla e quindi senza costi energetici addizionali.

Perciò, utilizzare le pompe di calore geotermiche per il riscaldamento delle abitazioni porta ad un risparmio energetico con sorprendenti risvolti ecologici.

Le pompe di calore geotermiche rappresentano una valida alternativa agli impianti che utilizzano carboni fossili, con prestazioni anche elevate: si pensi che le migliori possono persino dimezzare il consumo di energia primaria destinata al comfort della nostra abitazione.

Purtoppo, nonostante la zona climatica sia molto favorevole, questa teconologia nel nostro paese è ancora semi-sconosciuta, a causa del ritardo dell'Italia in questo mercato, rispetto agli altri paesi industrializzati.

Gli impianti a pompa di calore oggi disponibili possono abbattere notevolmente le emissioni di CO2 e ridurre la dipendenza dalle fonti energetiche fossili, da cui l'Italia dipende per l'85% del suo fabbisogno. Ridure la dipendenza dai combustibili fossili significherebbe alleggerire il prezzo che paghiamo per il petrolio ed il gas.


Le pompe di calore costituiscono l'unica tecnologia che è in grado di funzionare secondo un ciclo reversibile: è cioè in grado di fornire sia il riscaldamento che il raffreddamento di un ambiente da un unico dispositivo.
Sono costituite da un circuito chiuso, percorso da uno speciale fluido frigorigeno che, a seconda delle condizioni di temperatura e di pressione in cui si trova, assume lo stato liquido o di vapore.

L'impianto nel suo complesso è composto da una pompa di calore, una sorgente fredda (sorgente di calore esterna dalla quale si attinge energia) ed un pozzo caldo ( sistema di distribuzione a valle al quale si cede calore ).

In modalità "riscaldamento", la fonte di calore è al di fuori dell'edificio ed è fornita dal calore ambientale di aria, acqua o terreno.
In modalità "raffreddamento", il ciclo è invertito: la fonte di calore è l'edificio stesso, mentre l'esterno è utilizzato come dissipatore di calore.

Nel funzionamento il fluido frigorigeno subisce le seguenti trasformazioni: compressione (per aumentare pressione e temperature), condensazione ( in cui il fluido cede calore), espansione (per diminuire pressione e temperatura) ed evaporazione (in cui il fluido torna ad essere gassoso prima di rientrare nel compressore).

Il circuito chiuso, quindi, è composto da un compressore, un condensatore, una valvola di espansione ed un evaporatore.

Una pompa di calore, per funzionare, necessita di energia elettrica, ma questo consumo è trascurabile rispetto al risparmio energetico che può produrre.
Una pompa di calore accoppiata ad acqua di falda, per esempio, richiede dalle 20 alle 25 unità elettriche per produrne 100 di energia termica (riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria).
L'efficienza di una pompa si misura dal coefficiente di prestazione "COP": è il rapporto tra l'energia prodotta l'energia elettrica consumata per far funzionare l'impianto.
Un valore del COP pari a 3 significa che per 1 kWh di energia elettrica consumato, la pompa di calore renderà 3 kWh di energia termica all'ambiente da riscaldare.
Dal punto di vista del tempo di ritorno dell'investimento, si può dire in generale che si ha convenienza economica soprattutto se si impiega la pompa di calore anche per la climatizzazione estiva, mentre tale convenienza si riduce per sola produzione di acqua calda sanitaria e riscaldamento.

Le pompe di calore possono essere classificate in base a diversi aspetti: il tipo di motore che aziona la pompa (elettrico o endotermico), il fluido con cui scambia calore e la sorgente che utilizza.

La classificazione in base alla sorgente fredda ed al pozzo caldo utilizzato dà luogo alle seguenti categorie:

- Aria-acqua: aria come sorgente fredda, con il vantaggio di essere disponibile ovunque, ed acqua come pozzo caldo. Tuttavia, però IL COP della pompa di calore diminuisce al diminuire della temperatura dell'aria: al di sotto dei 2°C il calore è minimo.

- Aria-aria: un'unità esterna scambia calore con l'aria, trasporta questo calore attraverso le tubazioni del fluido refrigerante sino a cederlo all'aria interna con uno o più diffusori. Di questo tipo è il 95% delle pompe di calore installate in Italia.

- Acqua-acqua: questa tipologia garantisce un COP elevato e costante durante l'anno. Richiede costi aggiuntivi per i pozzi di prelievo e scarico. L'acqua può essere di falda, di fiume, di lago e a profondità non eccessiva accumulata in serbatoi e riscaldata dalla radiazione solare.

- Acqua-aria: lo scambio di calore con l'ambiente condizionato avviene tramite uno scambiatore frigorigeno/aria, è il sistema più diffuso nel mercato americano.

- Terra-acqua: il vantaggio del terreno come sorgente fredda è che subisce minori sbalzi di temperatura rispetto all'aria, consentendo prestazioni costanti durante tutto l'anno ed un COP elevato. Prevede costi aggiuntivi per le trivellazioni, in caso di sonde verticali (profonde dagli 80 ai 150m) o lo sbancamento nel caso di collettore orizzontale (profondo 1,5 m ma 2 o 3 volte più esteso degli ambienti da riscaldare).

Il tipo di riscaldamento che eglio si abbina alla pompa geotermica è quello radiante a bassa temperatura: è il più efficace e può garantire il miglior comfort all'interno dell'abitazione. Tuttavia si può abbinare anche ad un riscaldamento con i termosifoni, ma bisogna verificare che essi siano on grado di sopperire alla richiesta di potenza termica anche se alimentati con acqua a 35/40°C.

La pompa di calora può essere abbinata a fonti energetiche rinnovabili, come il fotovoltaico, ma si integra bene anche con le altre tecnologie tradizionali.

Post di: Elena Baldi

Questo post è stato pubblicato sul blog: "Energia in tutte le sue forme"