Impianto geotermico

Il riscaldamento geotermico consiste nell’utilizzo dell’energia che viene dal sottosuolo per riscaldare d’inverno e rinfrescare d’estate: analizziamo insieme come è strutturato un impianto geotermico

Un impianto geotermico è costituito due elementi: una sonda geotermica ed una termopompa. Il calore geotermico fa parte delle energie rinnovabili ed è sfruttabile a diverse profondità del sottosuolo. Già a 20 metri sottoterra si trovano temperature costanti che non subiscono l’influenza delle variazioni climatiche di superficie; da qui, la temperatura sale di circa 1°C ogni 33 metri. A 100 metri di profondità si ha una temperatura superiore ai 12°C.

Il calore dalla terra

Su questi presupposti si fonda il principio di funzionamento di un impianto geotermico – sia di quello verticale (SGV), che lavora in profondità andando a recuperare la più alta temperatura possibile, sia del geotermico orizzontale (SGO) che lavora a bassa profondità ed essendo condizionato dalle escursioni termiche stagionali, sopperisce al minor differenziale termico con una molto più estesa superficie di scambio.

Il primo sistema si attua con perforazioni verticali comprese tra i 50 e i 150 metri di profondità, ma si può andare oltre in funzione dell’energia termica richiesta; nel foro vengono inserite le sonde geotermiche, tubi in polietilene che formano un circuito chiuso nel quale scorre un liquido che cattura il calore del sottosuolo.

Il ciclo termico si chiude con il recupero di questo potenziale termico da parte di una pompa di calore che, con un limitato consumo energetico, riesce ad “amplificarlo”, restituendo circa 4 kW termici per 1 kW di energia elettrica spesa. All’interno poi, per ottimizzare la resa, bisogna installare un impianto radiante a pavimento che necessita di temperature molto più basse rispetto ai sistemi tradizionali. 

Impianto geotermico – ideale per il riscaldamento radiante

Il funzionamento di una pompa geotermica è simile a quella di un frigorifero che sottrae calore agli alimenti cedendo l’energia all’ambiente circostante. Il calore estratto dal sottosuolo viene “pompato” a temperature più elevate per il riscaldamento e la produzione di acqua calda: considerato che questo comporta un consumo di energia elettrica, occorre un corretto dimensionamento in fase di progettazione. Fondamentale per questo calcolo è il valore della temperatura di mandata massima, quella in uscita, che non dovrebbe superare i 45°C: per questo è preferibile utilizzare sistemi di riscaldamento a bassa temperatura, come quelli a pavimento o a parete, per i quali è sufficiente una temperatura in uscita di 35°C. Gli impianti esistenti a radiatori necessitano di una temperatura più alta, per questo non consentono quasi mai l’impiego di pompe di calore.
Nel disegno: schema di un impianto geotermico con sonda in pozzo profondo, per la produzione di acqua a temperatura più alta di quella di superficie, che entra nel circuito di produzione di acqua calda sanitaria e dell’impianto di riscaldamento, tramite una caldaia tradizionale. Naturalmente il circuito può essere integrato con l’apporto di collettori solari.

Gli elementi dell’impianto

1. Una trivella di circa 15 centimetri di diametro scava un buco profondo mediamente un centinaio di metri in poche ore ed in terreni di qualsiasi composizione, da rocciosa a sabbiosa. Nel foro praticato si introduce una sonda SGV (sonda geotermica verticale) che consiste in una tubazione a circuito chiuso contenente acqua e antigelo. La sonda ha funzione di scambiatore di calore con il sottosuolo dove, da una profondità di 20 m circa, sono garantite temperature costanti estate e inverno (in Italia mediamente dai 10° ai 14° C), e da quella quota aumenta di 1°C ogni 33 metri in più di profondità.
2. Il boiler la cui acqua viene riscaldata dalla caldaia e dalla sonda geotermica.
3. Impiantistica di collegamento tra sonda e pompa di calore.
4. Sistema di controllo della pressione e della temperatura.
5. Pompa di calore che riceve il fluido dalla sonda e riscalda l’acqua del boiler.

Impianto in superficie