Pompe di calore

L’uso di pompe di calore

L’uso di pompe di calore ha trovato applicazione con centinaia di migliaia di unità in molti paesi del mondo. La diffusione è destinata a diventare sempre maggiore, grazie alla crescente sensibilità delle persone verso l’ambiente, che va salvaguardato dagli effetti nocivi dell’inquinamento, dovuto principalmente all’uso di combustibili fossili.

Un ruolo importante, è giocato anche dal continuo aumento dei prezzi dei combustibili tradizionali (petrolio e gas), che rende questa fonte di energia, pulita rinnovabile e anche molto conveniente.

La pompa di calore come fonte rinnovabile

Le pompe di calore sono una tecnologia matura che ha potenziale significativo di contributo verso il risparmio di energia e gli obiettivi di protezione del clima. Le pompe di calore sono una delle poche tecnologie che possono coprire gli interi bisogni di riscaldamento, di raffreddamento e produzione dell’acqua calda sanitaria con l’uso delle fonti rinnovabili.

Le pompe di calore possono essere impiegate con successo in edifici residenziali, in costruzioni commerciali e nelle applicazioni industriali. Il riscaldamento e raffreddamento consumano almeno il 40% di tutta l’energia primaria consumata a livello globale.

Più efficiente di una caldaia

Rispetto a un moderno sistema di riscaldamento a bassa temperatura a gasolio, o a un riscaldamento a gas naturale a condensazione, una pompa di calore è evidentemente superiore.

A dispetto del costo crescente delle risorse la pompa di calore offre l’opportunità di approfittare di tutti i futuri vantaggi in termini di efficienza offerti dal mercato energetico.

Risparmi nelle emissioni di CO2 secondo il fattore medio Europeo di emissioni dell’elettricità

Una pompa di calore che fornisce 20000 kWh in riscaldamento al fattore di performance stagionale 4,5/4, con elettricità ad un fattore di emissione di 0,47 kg CO2 / kWH di elettricità, viene paragonata con caldaie convenzionali a gas e gasolio con efficienze annuali del 70% – 80% – 90%.

Confronto tra i diversi impianti di riscaldamento (riscaldamento e ACS)

Efficienza

L’efficienza di una pompa di calore elettrica è misurata dal coefficiente di prestazione “C.O.P.” che è il rapporto tra energia fornita (calore ceduto al mezzo da riscaldare) ed energia elettrica consumata.

La pompa di calore geotermica recupera circa il 75% dell’energia di cui necessita dal terreno. Questo vuol dire che per 1 kWh di energia elettrica consumato, fornirà 4,0/4,5 kWh di calore al’impianto termico.

Emissioni di CO2

Il più evidente benefi cio di una pompa di calore, oltre all’elevata efficienza energetica, è la completa eliminazione delle emissioni locali derivanti dalla combustione. Le uniche emissioni di CO2 che possono persistere, sono quelle dipendenti dalla produzione di elettricità da parte delle centrali che producono l’energia elettrica. In generale, però, le centrali sono responsabili di meno emissioni rispetto ai piccoli impianti domestici di riscaldamento.

La sostituzione delle caldaie a gas o a gasolio datate e poco efficienti è quindi un obiettivo prioritario.

L’indice “Primary Energy Ratio” (PER)

La stima delle emissioni di CO2 è un dato essenziale nella valutazione dell’efficienza ambientale. Ci sono comunque altri indici per verificare le reali efficienze dei diversi sistemi disponibili.

PER (Primary Energy Ratio) è identificato come il rapporto tra l’energia termica utile trasferita all’ambiente e l’energia primaria consumata. Tale indicatore permette di effettuare analisi di convenienza energetica, confrontando differenti soluzioni al fine di dedurre quella meno onerosa in termini di consumi di energia primaria (concetto del Risparmio energetico).

LA POMPA DI CALORE

Il principio di funzionamento di una pompa di calore lo si può immaginare come quello di un frigorifero “al contrario”, infatti è una macchina capace di trasferire calore da un ambiente freddo, l’aria, il sottosuolo o l’acqua di falda, ad un ambiente caldo (l’ambiente da riscaldare), utilizzando un processo inverso a quello che avviene spontaneamente in natura.

Sfruttando questo principio è possibile produrre acqua calda sanitaria, acqua per il riscaldamento e per il raffrescamento con un risparmio energetico notevole rispetto alle fonti tradizionali.

Inoltre la pompa di calore non emette alcuna sostanza in ambiente e non necessita quindi di canna fumaria, di manutenzione ordinaria/periodica, o di fori per l’areazione.

L’efficienza di una pompa di calore è rappresentata dal coefficiente di prestazione COP, che è il rapporto fra l’energia termica resa al corpo da riscaldare e l’energia elettrica consumata.

Airnet fornisce, oltre alla pompa di calore, anche tutti i principali componenti della centrale termica, quali scambiatori di calore, accumuli inerziali per acqua di riscaldamento, accumuli per l’acqua calda sanitaria, resistenze elettriche integrative, circolatori, sonde geotermiche, kit di collegamento delle stesse, glicole, collettori e filtri. Le nostre pompe di calore garantiscono dei COP superiori a 4,5 , ciò significa che per ogni kWh di energia elettrica consumato, la pompa di calore rende più di 4,5 kW d’energia termica all’ambiente da riscaldare.

Sono quattro le fasi che compongono il ciclo termodinamico del fluido frigorigeno all’interno di una pompa di calore: compressione, condensazione, espansione ed evaporazione.

Nella fase di compressione, il fluido allo stato gassoso, aumenta di pressione e di temperatura assorbendo calore.

Nella fase successiva passa attraverso un condensatore e il calore viene ceduto all’acqua o all’aria utilizzati come vettori per il riscaldamento degli ambienti o dell’acqua calda sanitaria. Nella terza fase, il fl uido tornato liquido, attraversa una valvola di espansione (processo di laminazione) che provoca una riduzione di pressione e di temperatura.

Infine, nella quarta e ultima fase, quella di evaporazione, passa allo stato di vapore assorbendo energia dalla sorgente termica. L’apporto energetico riguarda essenzialmente la corrente elettrica necessaria per il funzionamento del compressore, ma nel complesso il sistema è in grado di fornire più energia (sotto forma di calore) di quanta ne consuma.

Tecnologia Inverter

Con la Pompa di Calore Airnet scegliete la soluzione tecnicamente più avanzata, ovvero la tecnologia d’avanguardia a inverter, mediante la quale la velocità di rotazione del compressore si adatta automaticamente a qualsiasi richiesta di riscaldamento o raffrescamento.

Attraverso questa regolazione precisa ed efficace si raggiunge, in confronto ai sistemi non-inverter, un funzionamento efficiente a basso consumo energetico con una resa annuale maggiore.

Tipologie di sorgenti

Le pompe di calore sono in grado di recuperare l’energia ambientale presente in natura secondo tre modalità:

• sistema aria/acqua
• sistema acqua/acqua
• sistema a sonde orizzontali (SGO)
• sistema a sonde verticali (SGV)

SISTEMA ARIA-ACQUA

Le pompe di calore aria/acqua possono attingere fino al 75% dell’energia dall’aria dell’ambiente circostante, anche in inverno con temperature fino a -32°C.

Rispetto ad altri sistemi le spese di acquisto e installazione di una pompa di calore aria/acqua si ammortizzano velocemente.

La gamma di pompe di calore aria/acqua prevede potenze da 1,1 fino a 200kW.

SISTEMA ACQUA-ACQUA

Nelle aree geografi che in cui siano presenti falde acquifere a profondità limitate, è possibile utilizzare la stessa acqua di falda come vettore geotermico. L’utilizzo diretto dell’acqua di falda offre due grandi vantaggi in termini di efficienza dell’impianto:

• la temperatura media dell’acqua è più elevata rispetto a quella che si rileva nei circuiti delle sonde: normalmente si riscontrano 9-12°C
• la temperatura dell’acqua è pressoché costante tutto l’anno

Questi due fattori determinano in modo diretto e importante il rendimento della PDC, il quale viene solo in parte limitato dai consumi elettrici dati dalla pompa del pozzo di prelievo. Ancora più interessante è il considerevole risparmio che si ottiene sui costi di realizzazione dell’impianto geotermico, specie quando si tratta di impianti di medie o grandi dimensioni. Normalmente è sufficiente l’esecuzione di un pozzo di emungimento ed uno per lo scarico, in luogo delle diverse perforazioni necessarie per le sonde verticali.

Il pozzo di prelevamento deve essere opportunamente dimensionato: normalmente per produrre 1 kW, sono necessari circa 200 lt/ora. In questi impianti si utilizza direttamente l’acqua di falda come vettore geotermico, per questo motivo sono anche chiamati a circuito aperto. In sintesi, passando attraverso uno scambiatore, l’acqua “cede” circa 3-4°C alla PDC, prima di tornare in falda come prima. In un’area geografi ca dove sia presente acqua di falda, l’utilizzo di questa tecnologia può essere condizionato dagli iter autorizzativi: la normativa che regola i permessi per l’esecuzione di pozzi di emungimento e scarico varia da regione a regione, e spesso è in fase di definizione o aggiornamento.

SISTEMA A SONDE ORIZZONTALI (SGO)

Quando è disponibile un’ampia area verde limitrofa all’edificio, può essere possibile utilizzare questa soluzione.

Qui lo scambiatore geotermico si sviluppa in orizzontale ad una profondità di circa 1,5 mt., quindi sotto l’eventuale livello di congelamento del terreno. In questo caso, un insieme di circuiti viene disposto secondo differenti configurazioni a tutto campo o a trincea: tutti hanno un rendimento geotermico analogo, la scelta viene determinata in relazione ai costi edili, diversamente ottimizzabili da cantiere a cantiere. Normalmente la superficie verde occupata da un sistema a sonde orizzontali è doppia rispetto alla superficie da riscaldare nell’edificio: in considerazione della tipologia del terreno, il rapporto da considerare è di circa 25 mq per 1 kW. È importante considarare anche le caratteristiche del terreno nel quale va ad installarsi questo sistema.

Le prestazioni geotermiche che otteniamo a profondità così limitate possono essere condizionate dalle condizioni climatiche esterne, per questo sono da ritenersi inferiori a quelle ottenute dalla SGV. È preferibile che il campo sonde sia sempre eseguito in un’area verde e soleggiata, in cui non sarà possibile edifi care altre costruzioni o piantumare alberi ad alto fusto.

Uno scambiatore geotermico posato orizzontalmente in giardino assorbe il calore dalla terra e lo trasmette ad un liquido termovettore (acqua glicolata). Questo liquido giunge quindi alla pompa di calore che, in funzionamento invernale, assorbe il calore contenuto nell’acqua per cederlo, attraverso il circuito frigorifero, all’impianto interno dell’abitazione.

SISTEMA A SONDE VERTICALI (SGV)

Il sistema di prelevare il calore geotermico tramite perforazioni verticali è il più diffuso. Mediamente le perforazioni arrivano fino ad un profondità variabile tra 60-120 mt., con un diametro di circa 130-150 mm. In questi fori, con l’aiuto di contrappesi, vengono calate le sonde geotermiche, composte da 4 tubi con conformazione a U che scendono e risalgono in unico circuito. Se la sonda è unica, partono e arrivano direttamente alla PDC, se sono più di una si raggruppano in superficie ad un collettore, collegato poi alla PDC.

Il foro viene poi riempito e sigillato con cementi bentonitici, che hanno la peculiarità di saturare gli spazi e creare la miglior conducibilità tra il fluido delle sonde e il terreno circostante e impediscono la comunicazione tra eventuali falde acquifere attraversate dalla perforazione.

Di massima, per ottenere dal fluido glicolato 1 kW di energia geotermica sono necessari dai 15 ai 20 metri di sonda verticale, variabili in relazione alle caratteristiche geologiche del terreno. In funzione della potenza della pompa di calore necessaria all’edificio da climatizzare, si dimensioneranno la lunghezza dello scambiatore geotermico e di conseguenza la lunghezza e il numero delle sonde.

La sonda verticale è il tipo di scambiatore geotermico più costante, perché a circa 100 mt. di profondità la temperatura è stabile intorno ai 10-12°C tutto l’anno, non subendo le variazioni stagionali che invece influiscono a profondità di pochi metri, dove ad esempio si installano le sonde orizzontali. Da questo ottimale scambio termico, consegue una migliore 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. Nel caso di un’unica sonda la perforazione può essere eseguita in qualunque punto, limitrofo o anche sottostante l’edificio stesso; lo stesso vale nel caso di più sonde (la distanza necessaria tra le stesse è di circa generalmente 8 mt.). Dopo l’esecuzione delle operazioni di posa delle sonde, il terreno viene risistemato senza lasciare traccia o limiti al suo utilizzo.

INTRODUZIONE ALLA GEOTERMIA

Con il termine geotermia, si intende comunemente la tecnologia che utilizza il sottosuolo quale serbatoio di energia per riscaldare o raffrescare edifici e per la produzione di acqua sanitaria.

Letteralmente geotermia significa calore dalla terra, ossia l’energia termica immagazzinata nel sottosuolo del nostro pianeta e che nella crosta terrestre aumenta in maniera proporzionale man mano che si scende in profondità.

Si tratta di una fonte di energia inesauribile, costantemente disponibile e soprattutto rinnovabile. Per non confonderla con la geotermia classica (quella dei sottosuoli caldi utilizzati per riscaldamento diretto o per la produzione di corrente elettrica), la geotermia utilizzata per la climatizzazione viene definita “geotermia a bassa entalpia”.

A pochi metri di profondità dalla superficie terrestre, il sottosuolo mantiene una temperatura costante per tutto l’anno; questo ci permette di estrarre calore d’inverno per riscaldare un ambiente e di cedere calore durante l’estate per rinfrescare lo stesso ambiente. Questo concetto di energia Vi rende indipendenti dall’utilizzo di combustibili fossili, quali gas e petrolio.

Airnet nel corso degli anni si è specializzata nel settore della geotermia vista la sempre più pressante esigenza di abbattere i costi dell’energia e di migliorare l’eco-compatibilità ambientale, contribuendo sempre più a cercare nuove soluzioni per la produzione di calore in modo naturale e conveniente.

Airnet si propone come partner ideale nella progettazione, realizzazione e consulenza di impianti geotermici d’alta qualità e durata, garantendo serietà nell’intervento e nella realizzazione del progetto.

Geotermia dal suolo

L’energia geotermica sfrutta la temperatura immagazzinata nel sottosuolo del nostro pianeta che, nella crosta terrestre, aumenta in maniera proporzionale mano a mano che si scende in profondità (gradiente geotermico).

È possibile sfruttare questa energia gratuita presente sotto i nostri piedi, trasportandola in superficie utilizzando come vettore acqua glicolata contenuta all’interno di sonde geotermiche, che vengono inserite nel terreno a profondità generalmente variabili tra i 60 e i 120 metri. Il calore così ottenuto viene poi integrato con l’ausilio di pompe di calore.

Durante l’inverno viene prelevata tale energia, per la produzione d’acqua calda sanitaria e di riscaldamento, mentre in estate questo sistema viene invertito ed utilizzato per il raffrescamento In questi ultimi anni stiamo assistendo ad un vero e proprio boom delle pompe di calore geotermiche che vengono utilizzate per riscaldamento e raffreddamento di abitazioni, ma anche in serricultura, itticultura, balneologia (riscaldamento di terme e piscine), per impianti industriali, nel settore terziario ed in molti altri settori.

Geotermia dall’acqua sotterranea

In presenza di acqua sotterranea, falde freatiche, laghi od altre sorgenti, l’energia può essere recuperata dall’acqua e questa fonte può essere usata nello stesso modo dell’energia del suolo.

In particolare, l’acqua freatica presenta condizioni ideali per una pompa di calore, in quanto mantiene temperature generalmente costanti di 9-12°C.

In questo caso sono necessarie due perforazioni, una per portare l’acqua alla pompa di calore (pozzo di prelevamento) cedendo energia termica grazie ad un opportuno scambiatore, ed una per restituire l’acqua al sottosuolo (pozzo di reimmissione). Questo sistema sotterraneo basato sull’acqua, funziona nello stesso modo del sistema basato sul suolo e garantisce la possibilità di scaldare e rinfrescare durante tutto l’arco dell’anno.

Il sistema può essere realizzato, previa verifica dei presupposti tecnici, legati alle normative (da valutarsi sito per sito), e alla effettiva disponibilità costante di acqua nella falda durante tutto l’arco dell’anno.

L’uso del geotermico

L’energia geotermica è l’energia ricavata dal calore endogeno della terra. Tale calore deriva dall’aumento della temperatura che si manifesta progressivamente nella terra, in media di 3°C ogni 100 mt. di profondità. Attraverso una o più sonde posizionate nel terreno, una o più pompe di calore di tipo terra/acqua, prelevano e portano negli edifi ci la temperatura liberata dalla terra, rendendoli caldi d’inverno e freschi in estate.

Gli impianti geotermici forniscono un’energia ecocompatibile ed inesauribile. L’impianto ha una durata superiore alla media e necessita di poca o nulla manutenzione.

E’ possibile abbattere dell’80% i costi per la produzione di calore ed è più sicuro in quanto non viene fatto uso di combustibile e non vi è uso di alcuna fiamma.

I principali vantaggi del geotermico posso essere riassunti nei seguenti punti:

• l’abbattimento fi no all’80% dei costi di produzione del calore
• manutenzione dell’impianto pari a zero
• possibilità di usare lo stesso impianto per il raffrescamento estivo
• la lunga durata dell’impianto
• gli impianti forniscono energia ecocompatibile e rinnovabile
• sicurezza assoluta dell’impianto in quanto il calore non viene prodotto da combustibile fossile
• il sistema non necessita di canne fumarie e di fori di aerazione.

Le sonde geotermiche

Le sonde geotermiche fornite da Airnet sono della tipologia a doppia U con diametro Dn32 di varie lunghezze e realizzate in “PE100 SDR11/PN16”. Le sonde sono fisicamente composte da 2 circuiti ad U separati; i circuiti sono caratterizzati dall’assenza di giunture intermedie, la base delle sonde termina con puntale dotato di supporto per i pesi necessari alla posa della sonda.

Il polietilene PE (o polietilene bimodale) appartiene al gruppo delle poliolefine ed è, in base alla quantità prodotta, la materia sintetica più importante. Da più di 50 anni, il polietilene è utilizzato come materia prima nella produzione di tubi per gas, acqua, canalizzazioni, protezione cavi ed altre applicazioni industriali. A paragone con altri materiali, la produzione del PE richiede soltanto una frazione d’energia.

I requisiti per l’applicazione nel campo delle sonde geotermiche:

• alta resistenza alla rottura
• buone caratteristiche meccaniche
• buona resistenza alle sostanze chimiche
• buone caratteristiche meccaniche e eccellente viscosità, anche in presenza di basse temperature
• buon comportamento a lungo termine
• basse perdite di carico idraulico
• durata di servizio: almeno 100 anni

I tubi in polietilene sono standardizzati come materia prima dalle norme DIn 8074 «Dimensioni» e DIN 8075 “Requisiti generali, prova”. Riguardo al materiale, l’utilizzo della materia grezza polietilene per le sonde geotermiche (condotte interrate), può essere defi nito come soluzione ideale. Installate, le sonde geotermiche non sono sottoposte alle influenze atmosferiche né ambientali.

La nostre forniture di sonde geotermiche sono composta essenzialmente da:

• sonda geotermica doppia completa di puntale realizzata in polietilene, conforme alle norme DIn 8074 e DIn 8075, realizzata in PE100 SDR11/Pn16 composta da 4 tubi con D. 32 x 2,9 di varia lunghezze;
• testa di sonda od elemento di raccordo per collegare i tubi verticali ai tubi di alimentazione orizzontali del distributore o direttamente sulla pompa di calore;
• piede di sonda in PE100 con forma a “U” con saldatura a bicchiere o a resistenza, munito di dispositivo per il fissaggio dei pesi;
• zavorra per sonde geotermiche per facilitare la posa delle stesse nel foro trivellato. Il fissaggio avviene tramite 4 anelli di sicurezza, permettendo di montare le due paia di tubi della sonda a doppia U in modo semplice e disassato. La zavorra è munita di un occhiello per il fissaggio di pesi supplementari. La fornitura comprende una zavorra con 4 anelli di sicurezza.

Descrizione della procedura di esecuzione delle sonde geotermiche

La perforazione del terreno e la posa delle sonde geotermiche avviene mediante perforatrice con metodo a roto-percussione. Il numero di perforazioni realizzato varia in relazione alla quantità di energia da ricavare dal terreno e solitamente il diametro di ciascuna perforazione è pari a 130/150 mm. Le perforazioni vengono realizzate tramite la posa di una camicia di contenimento che consente di ottenere una maggior stabilità nella esecuzione del foro ed una perfetta messa in opera della sonda geotermica, la camicia garantisce inoltre l’isolazione tra le varie falde attraversate. La posa avviene tramite una procedura totalmente manuale, alla base della sonda viene applicata un’apposita zavorra, realizzata in acciaio, che viene montata su un apposito supporto a anello ricavato sul puntale terminale delle sonde. Per facilitare la posa, le sonde geotermiche vengono riempite di acqua, senza l’aggiunta di nessun additivo o scivolante.

Successivamente alla posa delle sonde geotermiche, il foro viene riempito con materiale derivato dalla perforazione miscelato con un composto a base di bentonite, leganti minerali cementizi e composti stabilizzatori della conducibilità termica. Questo svolge il duplice compito di aumentare l’efficienza di scambio termico, garantendo al contempo una perfetta isolazione fra il foro e le falde acquifere attraversate.

La procedura di riempimento del foro avviene dal basso tramite iniezione del composto utilizzando l’apposito tubo posato assieme alle sonde. Il riempimento dal basso garantisce una perfetta sigillatura del foro.

Procedura di test delle sonde geotermiche

Al termine della perforazione, le sonde vengono testate seguendo una apposita procedura di seguito riportata, dopo la quale vengono lasciate cariche di acqua e tappate.

Durante la perforazione, per il funzionamento della perforatrice, vengono impiegati esclusivamente acqua ed aria compressa. Vengono eseguite una serie di test di tenuta in pressione delle sonde geotermiche, mediante riempimento delle stesse con acqua. Inizialmente viene fatta una prova per assicurare la corretta circolazione di acqua all’interno delle stesse, mentre successivamente le sonde vengono testate secondo i seguenti parametri:

• pressione di prova: 6 bar
• tempo di precarica: 30 minuti
• prova di tenuta: 24 ore
• diminuzione della pressione ammessa : 0,2 bar

Ground Response Test (GRT)

Airnet offre la possibilità di eseguite una prova di risposta del terreno allo scambio termico con sonde geotermiche verticali, chiamata GRT (Ground Response Test), eseguita mediante misurazione del fl usso di energia scambiato dalle tubazioni delle sonde.

La prova consiste nell’installazione in prossimità della sonda geotermica, di una pompa di calore e di strumentazione di contabilizzazione di energia termica, mediante opportune sonde e misuratori di portata, con la conseguente registrazione dei dati. L’esecuzione del GRT, con idonea apparecchiatura, determina in sintesi le seguenti grandezze:

• conduttività termica equivalente del terreno
• resistenza termica equivalente del pozzo (sonda, riempitivo)
• temperatura del terreno indisturbato

Il GRT è atto alla verifica della reale resa del terreno sia durante il periodo estivo sia quello invernale, e viene generalmente eseguito prima della realizzazione del campo sonde geotermiche.

Descrizione della realizzazione del collegamento tra sonde e pompa di calore

Il collegamento tra la pompa di calore ed il campo di sonde geotermiche avviene tramite due collettori realizzati in PE.

Il primo collettore, definito collettore di ritorno, ha la funzione di connettere tutte le linee di ritorno dalle sonde. Ogni sonda ha un solo tubo di ritorno avente DN 40, ad ogni tubo di ritorno viene applicato un regolatore di flusso dotato di flussimetro. Il regolatore ha lo scopo di visualizzare e tarare la portata su ogni singola sonda in modo da evitare sbilanciamenti sul carico di lavoro del campo di sonde.

Dal secondo collettore, definito collettore di andata, si diramano tutte le connessioni delle andate verso il terreno. Anche nel caso delle andate ogni sonda è dotata di un solo tubo Dn 40, ad ogni tubo di andata viene applicata una saracinesca che consente di isolare la sonda geotermica. I collettori vengono dotati di termometri per la visualizzazione delle temperature di andata e ritorno, vengono inoltre installati dei rubinetti di carico / scarico e delle valvole di sfiato aria, necessarie per disareare il circuito geotermico.

Come definito in precedenza, le sonde geotermiche sono composte da 2 circuiti ad U aventi DN 32, quindi in testa ad ogni sonda vengono installati 2 giunti ad Y caratterizzati da una uscita DN 40 e 2 ingressi DN 32. Lo scopo dei giunti ad Y è quello di raggruppare le andate ed i ritorni dei due circuiti ad U in modo da effettuare la connessione al collettore tramite una sola coppia di tubazioni DN 40. Questa tecnica consente di limitare le tubazioni posate nel terreno e di limitare la grandezza del collettore geotermico.

I giunti ad Y vengono collegati al tubo delle sonde geotermiche tramite manicotti ad elettro saldatura che garantiscono una fusione perfetta con il tubo. I manicotti per elettro saldatura sono caratterizzati da un apposito segnalatore che compare solo se la saldatura ha avuto esito totalmente positivo. Il segnalatore garantisce quindi la perfetta tenuta idraulica. L’installazione di pozzetti di ispezione sopra le sonde risulta superflua. Il tubo DN 40 usato per connettere le sonde al collettore è di tipo PE100 e viene posato interrato ad una profondità di 1 metro dal piano di campagna. Per garantire la perfetta stabilità di posa, viene eseguito uno scavo a margine della sonda per agevolare la piegatura della stessa lungo il senso orizzontale della posa, successivamente nella trincea ricavata per le tubazioni DN 40 viene posato un letto di sabbia fina. Il tubo DN 40 viene coperto da sabbia fina, e successivamente dal materiale di riporto della trincea.

Prima del reinterro definitivo il circuito geotermico viene riprovato ad una pressione di 6 bar per un tempo di 24 ore. La prova viene realizzata includendo anche il collettore e le linee di collegamento orizzontali.

Schema esemplificativo delle sonde geotermiche di nostra realizzazione

Raffrescamento naturale

Il raffrescamento naturale (natural cooling, free cooling o geocooling) è una particolare applicazione che permette di ottenere un effetto di raffrescamento durante il periodo estivo semplicemente facendo scambiare il calore del fluido termovettore che circola all’interno dei pannelli radianti con l’acqua di ritorno dal lato sorgente dell’impianto.

Il raffrescamento passivo può funzionare con il solo consumo elettrico di due circolatori e di alcune valvole motorizzate, rendendo però necessario uno scambiatore esterno. La pompa di calore geotermica rimane spenta in fase di raffrescamento, salvo attivarsi in caso di richiesta di acqua calda sanitaria. In questa fase si può ottenere un recupero di “freddo” da cedere all’impianto radiante.

Il vantaggio del sistema “Free Cooling” è la sua economicità di funzionamento, il sistema sfrutta la temperatura costante del sottosuolo che si aggira attorno ai 12-14°C e quindi con il solo consumo elettrico di due circolatori si ottiene dell’acqua raffrescata ad una temperatura di circa 16-17°C, più che idonea per il funzionamento di un sistema di raffrescamento radiante.

Raffrescamento attivo

Il raffrescamento attivo (active cooling o direct cooling) presuppone il funzionamento della pompa di calore anche in estate. Il fluido di circolazione deve scendere attraverso la sonda di mandata ad una temperatura superiore a quella del terreno (per esempio a 25-30°C), risalendo ad una temperatura di 4-5°C inferiore, dopo avere “ceduto” calore al terreno. Anche in questo caso la pompa di calore trasferisce l’energia dal corpo più caldo (ambiente), a quello più freddo (terreno) operando l’inversione del ciclo idraulico rispetto alla modalità di funzionamento invernale. In uscita dalla pompa l’acqua può raggiungere la temperatura necessaria per il raffrescamento con pannelli radianti (16-20°C) o con i fancoil (7-12°C). Per mezzo dell’inversione idraulica del ciclo, si ottengono migliori prestazioni in termini di resa, rispetto alla semplice inversione del ciclo frigorifero.