Quali sono le metodologie di captazione del calore?
Il Decreto legislativo n. 28 3 Marzo2011 definisce le seguenti varianti:
GEOTERMIA: Sistemi a sonde verticali (SGV) e Sistemi a sonde orizzontali (SGO) - IDROTERMIA: Sistemi ad acqua di falda
- AEROTERMIA: Sistemi aria-acqua
Quando è disponibile un’ampia area verde limitrofa all’edificio, può essere valutata l’applicazione di questa soluzione. L’obiettivo è contenere il costo di realizzazione del campo sonde, ma inevitabilmente permette di utilizzare solo l’energia geotermica molto superficiale.
In questo caso il campo sonde viene sviluppato orizzontalmente, con la posa di tubi in PE disposti secondo differenti configurazioni (a tutto campo, a trincea , ecc.) e anche in questo caso per praticità si realizzano diversi circuiti che convergono in due collettori di mandata e di ritorno, da cui partono i collegamenti con la PDC.
Normalmente la profondità a cui avviene la posa è di circa 1.5 metri dal piano campagna per rimanere ampiamente al di sotto dell’eventuale livello di congelamento del terreno. La superficie verde occupata da un sistema a sonde orizzontali è, indicativamente, almeno doppia rispetto alla superficie da riscaldare nell’edificio: in considerazione della tipologia del terreno, il rapporto da considerare è di circa 25 mq per prelevare 1 kw.
Il sistema di prelievo dell’energia geotermica più diffuso è quello che si effettua attraverso geosonde. Esse sono a tutti gli effetti uno scambiatore a circuito chiuso tra pompa di calore e terreno.
Tali sistemi sono costituiti da tubazioni in polietilene ad alta densità che scambiano calore con il terreno mediante circolazione a circuito chiuso di un fluido termovettore (acqua glicolata). La profondità media delle perforazioni per la posa delle sonde è di circa 100/150 metri, il diametro di circa 15 cm.; è determinata da diversi fattori, principalmente di carattere geologico o idrogeologico del sito in questione, come anche dalla disponibilità di superficie esterna all’edificio adeguata allo scopo.
Nel foro realizzato vengono calate le sonde geotermiche, composte da 2 o 4 tubi con conformazione a U che scendono e risalgono in unico circuito; spesso vengono utilizzate zavorre fissate al piede di sonda per agevolarne la discesa.
Posata la sonda, viene iniettato dal fondo del foro un prodotto specifico premiscelato di cementi bentonitici, allo scopo disaturare gli spazi e creare la miglior conducibilità tra fluido circolante nelle sonde eterreno circostante e di impedire la comunicazione tra eventuali falde acquifere attraversate dalla perforazione.
Se il campo è composto da una sola sonda, la stessa verrà collegata direttamente alla PDC. Se, come normalmente succede, le sonde sono diverse, attraverso collegamenti orizzontali realizzati a circa 1 metro dal piano campagna le stesse convergono in un collettore geotermico chea sua volta sarà poi collegato idraulicamente alla PDC con singoli circuiti di mandata e di ritorno.
La lunghezza dello scambiatore geotermico, e di conseguenza la lunghezza e il numero delle sonde, vengono dimensionati in funzione della potenza della pompa di calore necessaria all’edificio da climatizzare.
Di massima, per ottenere dal fluido glicolato 1 kw di energia geotermica sono necessari dai 10 ai 15 metri di sonda verticale, variabili in relazione alle caratteristiche geologiche del terreno.
Il sistema di captazione del calore con sonde verticali è il più diffuso ed anche il più costante, in quanto a circa 100 m di profondità la temperatura è stabile tutto l’anno a circa 10°C, non subisce variazioni stagionali come diversamente avviene nei primi metri dal piano campagna, dove ad esempio si installano le sonde orizzontali.
Questa stabilità termica rispetto alla temperatura esterna variabile nelle stagioni, determina un’ottima possibilità e capacità di scambio e una conseguente miglior efficienza della PDC sia nella funzione riscaldamento che in quella del raffrescamento.
Un altro importante vantaggio di questa soluzione è lo spazio minimo richiesto, e di conseguenza occupato, dal campo sonde.
Le sonde, essendo come detto a tutti gli effetti degli scambiatori di energia con il terreno, devono rispettare distanze minime intercorrenti per evitare interferenze termiche, da letteratura circa 8 metri. Quando lo spazio a disposizione è molto limitato, le sonde possono essere realizzate anche nella porzionedi terreno sottostante l’edificio in costruzione.
La conducibilità termica del terreno e la resistenza termica delle sonde vengono verificati con l’esecuzione del Ground Response Test (GRT).
Ultimata l’esecuzione delle perforazioni e la posa delle sonde, il terreno viene risistemato senza lasciare traccia, pozzetti di ispezione o vincoli per il suo utilizzo. Ovviamente comunque devono essere noti e riportati i punti in cui le sonde sono state realizzate.
CONCLUSIONE
In conclusione il sistema a sonde geotermiche verticali si confermavalido, efficiente e longevo. Alla non trascurabile incidenza dei costi di realizzazione, determinati dall’utilizzo di macchinari specifici in fase di perforazione e posa, si contrappongono minimi oneri di gestione e vantaggi certi anche nel lungo periodo, che ne giustificano ampiamente l’investimento iniziale.