La pompa di calore geotermica è una soluzione intelligente per aumentare il comfort e l’efficienza della vostra casa, e può essere un’ottima scelta quando si tratta di riscaldare e raffreddare la vostra abitazione.
Riscaldamento ecologico con una pompa di calore geotermica ( Nikola Jovanovic / Unsplash )
- Ma prima: come funziona una pompa di calore geotermica e perché è adatta?
- Quali sono i vantaggi di una pompa di calore geotermica?
- Pompe di calore geotermiche verticali e orizzontali: qual è la migliore?
- Fasi di generazione del calore con una pompa di calore geotermica
- Fasi del raffreddamento con le pompe di calore geotermiche
- Come scegliere una pompa di calore geotermica? Alcuni consigli che possono aiutare
Contenuto
- Ma prima: come funziona una pompa di calore geotermica e perché è adatta?
- Quali sono i vantaggi di una pompa di calore geotermica?
- Pompe di calore geotermiche verticali e orizzontali: qual è la migliore?
- Fasi di generazione del calore con una pompa di calore geotermica
- Fasi del raffreddamento con le pompe di calore geotermiche
- Come scegliere una pompa di calore geotermica? Alcuni consigli che possono aiutare
Ma prima: come funziona una pompa di calore geotermica e perché è adatta?
La pompa di calore geotermica è un sistema per la climatizzazione e il riscaldamento degli edifici che sfrutta lo scambio di calore con il terreno. In questo caso, lo scambio avviene con l’ausilio di una pompa di calore.
Poiché il calore del sottosuolo proviene principalmente dall’interno della terra, l’energia geotermica a bassa temperatura è classificata come fonte di energia rinnovabile. La pompa di calore consente lo scambio di calore tra una fonte fredda e una calda. In un sistema di riscaldamento, l’edificio è il punto caldo. In un sistema di climatizzazione, l’edificio è la fonte fredda da cui viene estratto il calore.
Ad esempio, se tocchiamo i tubi sul retro di un frigorifero, possiamo notare che il calore viene assorbito dall’interno dell’apparecchio e rilasciato al resto della cucina. La pompa di calore funziona in modo simile, ma in direzione opposta. È in grado di assorbire il calore dall’esterno e rilasciarlo all’interno. È come se si cercasse di raffreddare l’area esterna.
Sia nel frigorifero che nella pompa di calore ci sono tubi in cui circola un liquido refrigerante. Questo liquido è in grado di riscaldare quando viene compresso e di raffreddare quando si espande. Quando vogliamo riscaldare la casa per renderla confortevole in inverno, il fluido caldo e compresso circola attraverso lo scambiatore di calore, che riscalda l’aria attraverso un sistema conduttivo.
Quali sono i vantaggi di una pompa di calore geotermica?
(Johnny Cohen/Unsplash)
Oltre al risparmio energetico e all’efficienza nella climatizzazione della casa, i vantaggi di questa tecnologia sono molteplici.
L’efficienza di una pompa di calore ad aria dipende dalla temperatura esterna, che può variare notevolmente durante l’anno. In inverno, questa pompa di calore può cercare di estrarre calore da un ambiente molto freddo, mentre in estate può cercare di trasferire calore a un ambiente già caldo.
Le pompe di calore geotermiche, invece, hanno il vantaggio di scambiare calore con il terreno, un ambiente la cui temperatura è stabile non solo in qualsiasi periodo dell’anno, ma tutto l’anno. I vantaggi ambientali delle pompe di calore geotermiche sono evidenti: risparmiando energia, si proteggono le risorse e l’ambiente. Le pompe di calore riscaldano generalmente in modo più efficiente rispetto ai sistemi di riscaldamento puramente elettrici, anche se estraggono il calore dall’aria fredda invernale.
Va tenuto presente che il pompaggio del liquido richiede energia elettrica. La pompa di calore geotermica è più efficiente di altre pompe o di altre alternative di riscaldamento. Non devono generare il calore, ma estrarlo dal terreno. Questo le rende molto efficienti. Possono anche raffreddare la casa in estate. Queste pompe sono note come pompe di calore reversibili.
Pompe di calore geotermiche verticali e orizzontali: qual è la migliore?
Il tipo di recupero di calore più diffuso è la pompa di calore verticale da fonte di terra. Di solito viene installata a 100 metri sotto la superficie terrestre. I tubi vengono posati attorno a fessure scavate nel sottosuolo. Al loro interno circola l’acqua, a cui viene aggiunto un antigelo che può aumentare il calore per temperare il refrigerante.
Un’altra alternativa è la pompa di calore orizzontale con sorgente a terra. In questo caso, i tubi vengono riempiti d’acqua e posati a circa 1,5 metri di profondità. Questi sistemi richiedono una grande espansione per generare calore sufficiente a riscaldare un edificio di medie dimensioni. È necessaria una superficie da due a tre volte superiore a quella dell’abitazione da riscaldare. La variante verticale è quindi più adatta. In Germania, questi sistemi devono essere registrati presso l’autorità idrica inferiore e, se necessario, autorizzati.
Fasi di generazione del calore con una pompa di calore geotermica
(Dan LeFebvre/Unsplash)
- Estrazione del calore dal terreno con antigelo: il fluido termovettore che circola nelle tubature sotterranee assorbe la temperatura del terreno, che è compresa tra 7 e 12 °C. La pompa di calore geotermica porta questo fluido termovettore al terreno. La pompa di calore geotermica trasporta questo fluido termovettore all’evaporatore, che contiene un liquido refrigerante.
- Evaporatore per il liquido di raffreddamento: poiché il liquido nei pozzi di assorbimento è più caldo del liquido di raffreddamento, avviene uno scambio di calore in cui il liquido di raffreddamento si riscalda ed evapora. I due liquidi non si toccano mai, ma si scambiano calore grazie alla vicinanza dei tubi.
- Aumento della pressione del liquido: il refrigerante, ora gassoso, passa attraverso un compressore che, azionato dall’energia elettrica, aumenta la pressione del vapore refrigerante e quindi la sua temperatura.
- Trasferimento di calore nel condensatore: a questa temperatura, il fluido gassoso entra nel condensatore, che passa anche attraverso le tubature dell’impianto di riscaldamento. Il tubo del vapore trasferisce il calore al tubo dell’acqua, che riscalda l’acqua e fornisce calore all’abitazione. Se la pompa è dotata di un serbatoio per l’acqua calda, fornisce anche acqua calda all’abitazione.
- Riduzione della pressione e della temperatura del refrigerante: una volta riscaldata l’acqua, il refrigerante torna allo stato liquido e passa attraverso una valvola di espansione per ridurre la pressione e quindi la temperatura, in modo da poter tornare all’evaporatore e ripetere il ciclo.
Fasi del raffreddamento con le pompe di calore geotermiche
Oltre a generare calore in inverno, l’energia geotermica può essere utilizzata anche nella direzione opposta, cioè in estate il calore della casa viene trasferito al terreno. Questo processo è noto come raffreddamento passivo e funziona come segue.
- Estrazione del freddo dal terreno con antigelo: poiché la temperatura del terreno in profondità è inferiore alla temperatura ambiente in estate, il fluido termovettore si raffredda quando raggiunge le sonde di raccolta sotterranee ed entra nel condensatore della pompa di calore.
- Trasferimento di calore nel condensatore: il condensatore contiene il refrigerante in forma gassosa, ad alta pressione e ad alta temperatura. Trasferisce il calore al fluido termovettore, che circola attraverso le sonde di raccolta ed esce direttamente dal terreno, facendolo condensare e raffreddare.
- Caduta di pressione e di temperatura del refrigerante: il refrigerante più freddo entra nella valvola di espansione, dove la sua pressione e quindi anche la sua temperatura si riducono.
- Trasferimento del freddo nell’evaporatore: il refrigerante entra nell’evaporatore, dove assorbe il calore dai circuiti di riscaldamento e rimuove il calore in eccesso da questi sistemi. Quando il fluido assorbe il calore dal sistema, la sua temperatura aumenta ed evapora.
- Aumento della temperatura del liquido: dopo aver raffreddato il sistema e quindi evaporato, il refrigerante deve passare attraverso il compressore. Questo ne aumenta la pressione e la temperatura per tornare al condensatore e riavviare il ciclo, con il fluido freddo che viene assorbito dai sensori di raccolta.
Come scegliere una pompa di calore geotermica? Alcuni consigli che possono aiutare
(Becca Tapert/Unsplash)
La scelta della pompa di calore geotermica è molto importante, poiché da essa dipende la quantità di calore/freddo ottenuta in casa e il numero di sonde utilizzate. La scelta della pompa di calore geotermica è determinata dai seguenti fattori:
- Dimensioni dell’abitazione
- Isolamento termico della casa
- Temperatura e conducibilità del terreno
- Climatologia della zona
- Numero di abitanti
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