Impianto geotermico: una soluzione efficiente e sostenibile per il riscaldamento e il raffrescamento domestico

Impianto geotermico: una soluzione efficiente e sostenibile per il riscaldamento e il raffrescamento domestico

L’energia geotermica rappresenta una fonte rinnovabile di calore che può essere sfruttata per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici residenziali.

L’energia termica è gratuita e sempre disponibile, 365 giorni l’anno, di giorno e di notte. Può riscaldare d’inverno e raffrescare d’estate, con costi di manutenzione minimi.

L’energia geotermica è una fonte di energia ampiamente disponibile, in quanto deriva dal calore naturalmente presente del terreno; nonostante i numerosi vantaggi, questa fonte energetica non è ancora sfruttata al massimo, nemmeno in Italia, paese in cui c’è molta disponibilità. In ottica di sviluppo sostenibile e di riduzione dell’impatto ambientale, è sicuramente una delle soluzioni da considerare sempre di più per il futuro, sia in edilizia, che in altri settori produttivi. Per perseguire l’obiettivo della decarbonizzazione è essenziale incentivare la diffusione di soluzioni impiantistiche alternative a quelle tradizionali che sfruttano fonti fossili.

Negli ultimi anni, l’interesse per l’impiego della geotermia è cresciuto notevolmente, grazie ai suoi numerosi vantaggi in termini di efficienza energetica, costi ridotti e comfort abitativo.

L’energia geotermica è una risorsa straordinaria che può rivoluzionare il modo in cui riscaldiamo e raffreddiamo le nostre case. Quando pensiamo alla geotermia, spesso immaginiamo grandi impianti di perforazione in zone remote, ma questa tecnologia è più accessibile di quanto si possa pensare e offre enormi vantaggi in ambito residenziale.

L’energia geotermica è una fonte rinnovabile e pulita che svolge un ruolo cruciale nella transizione energetica. Questa risorsa è altamente adattabile anche agli impianti domestici per il riscaldamento, il raffreddamento e la produzione di acqua calda sanitaria. Con una disponibilità costante nel tempo, l’energia geotermica offre enormi vantaggi, sia dal punto di vista ecologico che economico.

In questo articolo, esploreremo le potenzialità della geotermia negli edifici residenziali, focalizzandoci sull’opportunità di un impianto con pompa di calore geotermica abbinato a un sistema di riscaldamento e raffreddamento reattivo radiante, per ottenere costi energetici molto ridotti e un comfort abitativo ottimale in tutte le stagioni, in tutte le condizioni climatiche.

La geotermia sfrutta il calore naturalmente presente nel sottosuolo, generato dai processi di decadimento nucleare di elementi come l’uranio. Questa energia termica si diffonde attraverso la terra, indipendentemente dalle condizioni atmosferiche esterne, rendendo la geotermia una fonte costante di calore. Per sfruttare questa risorsa, si realizzano centrali geotermiche che prelevano il vapore o il calore dal sottosuolo e lo trasformano in energia utile.

Un impianto geotermico sfrutta quindi il calore naturale presente nel terreno per riscaldare o raffrescare gli edifici. Il cuore di questo sistema sono le sonde, tubazioni in materiale plastico, che vengono installate nel sottosuolo. All’interno di queste tubazioni circola una miscela di acqua e antigelo, che scambia calore con il terreno. Durante l’inverno, le sonde assorbono il calore dal terreno e lo trasportano nell’abitazione, mentre in estate il processo è inverso, con il calore trasferito dall’abitazione al terreno.

Un impianto geotermico è composto principalmente da tre elementi:

1. Sistema di captazione del calore: Include tubature in materiale plastico che trasportano il fluido termovettore attraverso il terreno per scambiare calore.
2. Pompa di calore geotermica: Questo dispositivo trasferisce il calore tra il terreno e l’ambiente interno per riscaldare o raffreddare gli spazi.
3. Sistema di accumulo e distribuzione del calore: Questo sistema immagazzina e distribuisce il calore all’interno dell’edifico, utilizzando un classico pavimento radiante oppure un sistema reattivo radiante a parete/soffitto.

L’installazione di un impianto geotermico richiede una valutazione delle caratteristiche geologiche del terreno e può essere adattata sia a nuove costruzioni che a edifici esistenti, se vi è spazio sufficiente per la perforazione delle sonde geotermiche.

Le sonde possono essere di due tipi principali:

Verticali: Queste sonde vanno in profondità, spesso tra gli 80 e i 130 metri, e richiedono perforazioni nel terreno. Sono adatte per luoghi con terreni che non subiscono variazioni climatiche esterne significative e possono raggiungere profondità fino a 200 metri.

Orizzontali: Queste sonde corrono parallele al terreno a una profondità di circa due metri. Sono adatte quando non è possibile o conveniente perforare il terreno in profondità ma richiedono uno spazio esterno sufficiente.

La scelta tra questi sistemi dipende dalle caratteristiche specifiche del sito e dalle esigenze dell’edificio. La terra contiene una notevole quantità di calore, che può derivare dal calore solare, dalle reazioni chimiche delle sostanze radioattive presenti nel sottosuolo o da entrambi. Questi fattori influenzano la profondità di prelievo del calore.

Quanto devono essere lunghe o profonde le sonde geotermiche?

La profondità e la lunghezza delle sonde dipendono dalla potenza termica necessaria per riscaldare o raffrescare l’edificio e dal tipo di terreno presente. I terreni con maggiore contenuto d’acqua tendono a fornire un migliore scambio termico, quindi terreni umidi e argillosi sono ideali per trasferire calore. Ecco una panoramica approssimativa delle potenze per tipo di terreno (in W/m):

• Sedimenti secchi: 20 W/m
• Ghiaia e sabbie secche: > 20 W/m
• Ghiaia e sabbie sature di acqua: 55-65 W/m
• Argilla: 30-40 W/m
• Calcare: 45-60 W/m
• Granito: 55-70 W/m
• Basalto: 33-55 W/m

Se la tua casa è costruita su terreno argilloso, potresti avere bisogno di sonde più corte, risparmiando così sui costi di installazione.

La pompa di calore geotermica ha il compito di trasferire il calore tra il terreno e l’ambiente interno dell’edificio. Questa pompa può essere alimentata anche da energia solare fotovoltaica per renderla ancora più sostenibile. Il calore accumulato viene distribuito all’interno dell’edificio, spesso utilizzando un impianto radiante a pavimento oppure a parete/soffitto.

Una pompa di calore geotermica sfrutta la differenza di temperatura tra la superficie terrestre e il sottosuolo per riscaldare o raffreddare un edificio. Il principio di base è simile a quello di una pompa di calore tradizionale, ma anziché utilizzare l’aria esterna, una pompa di calore geotermica scambia calore con il terreno sottostante. Questo terreno ha una temperatura più stabile rispetto all’aria esterna, il che la rende una fonte di energia costante.

Le pompe di calore geotermiche sfruttano il principio termodinamico di trasferimento di calore da un ambiente a temperatura inferiore a uno a temperatura superiore.

Attualmente, le pompe di calore geotermiche non sono ancora molto diffuse in Italia, in ambito residenziale. Mentre le pompe di calore ad aria o ad acqua sono comuni, specialmente in nuove costruzioni o ristrutturazioni importanti, le pompe di calore geotermiche sono ancora viste con scetticismo a causa di vari fattori, tra cui il processo burocratico per ottenere le autorizzazioni, la progettazione più complessa rispetto ad altre soluzioni e i costi iniziali più elevati.

Tuttavia, molti non sono consapevoli che le pompe di calore geotermiche rappresentano una delle fonti rinnovabili più efficienti per la produzione di energia termica. L’energia geotermica, specialmente quando scambiata con il terreno, è una fonte stabile, continua e inalterabile, che non subisce le fluttuazioni dovute alle temperature esterne o agli eventi atmosferici. Questa stabilità permette di prevedere con certezza la resa e i consumi del sistema.

La geotermia offre numerosi vantaggi. È una fonte energetica rinnovabile e pulita, riducendo le emissioni di CO2 e altri inquinanti. La produzione di energia geotermica è costante, indipendente dalle condizioni atmosferiche, rendendola affidabile e programmabile. In ambito domestico, le pompe di calore geotermiche offrono efficienza energetica superiore rispetto ad altri sistemi, riducendo i costi operativi. Contribuiscono anche al miglioramento dell’efficienza energetica degli edifici e al loro valore di mercato.

I sistemi geotermici offrono numerosi vantaggi, tra cui:

1. Elevata Riduzione dei Costi di Esercizio: Riducono significativamente i costi operativi rispetto a soluzioni tradizionali.
2. Alta efficienza: Offrono un’elevata efficienza rispetto alle pompe di calore ad aria.
3. Totale Rientro dell’Investimento in Tempi Contenuti: Gli investimenti iniziali sono compensati dai risparmi energetici nel tempo.
4. Indipendenza dalle Fonti Fossili: Eliminano la dipendenza da combustibili fossili, contribuendo alla sostenibilità.
5. Semplicità di Gestione: Spesso un unico impianto può gestire sia il riscaldamento che il raffrescamento.
6. Assenza di Manutenzione: Richiedono poca manutenzione.
7. Sicurezza dell’Impianto: Sono sistemi sicuri.
8. Elevata Longevità dell’Impianto: Hanno una lunga durata.
9. Free Cooling Estivo su Impianti Radianti: Possono essere utilizzati per il raffrescamento gratuito in estate.
10. Possibilità di Controllo da Remoto: Possono essere controllati a distanza.
11. Incremento del Valore dell’Immobile: Aumentano il valore dell’edificio.
12. Integrazione con altre fonti rinnovabili: Possono essere integrate con sistemi solari termici o fotovoltaici, riducendo i costi operativi e l’usura delle macchine.
13. Occupano meno spazio: Poiché non necessitano di espellere l’aria di ventilazione, possono essere installate anche in locali chiusi.
14. Basso impatto acustico: Sono più silenziose rispetto alle pompe di calore ad aria grazie all’assenza di grandi ventilatori.

Nonostante i suoi vantaggi, l’impianto geotermico non è ancora ampiamente diffuso. Il principale ostacolo è il costo iniziale. Tuttavia, il ricorso ad incentivi potrebbe renderlo più accessibile.

Un altro fattore limitante è l’installazione più complessa, specialmente per le sonde verticali, che richiedono perforazioni nel terreno. Inoltre, non tutti i terreni sono adatti per questa tecnologia, e il terreno sovrastante le sonde deve essere drenante e non coperto da piante o edifici.

Riassumendo le criticità principali da considerare:

• Spazio esterno necessario: L’installazione richiede spazio per le sonde geotermiche, il che può essere problematico in aree con limiti di spazio.
• Costi iniziali: Gli investimenti iniziali sono più elevati rispetto alle pompe di calore ad aria, e i costi di perforazione possono essere significativi in alcune circostanze.
• Condizioni del sottosuolo: Non tutti i tipi di terreno sono adatti per le sonde geotermiche, il che limita l’applicabilità in alcune aree.
• Gestione del cantiere: Le operazioni di perforazione richiedono attenzione alla sicurezza e alla gestione del cantiere.

Ferme restando le verifiche normative in campo energetico e di progettazione, si riportano di seguito alcuni punti da attenzionare:

1. verifica delle condizioni del sito e degli ingombri necessari per l’installazione delle sonde (fattibilità tecnica di realizzazione);
2. verifica dell’esistenza di vincoli urbanistici o architettonici che spesso sono conseguenti a norme specifiche che possono cambiare in funzione del territorio regionale di interesse;
3. essere in possesso di una relazione redatta da un geologo per determinare le caratteristiche morfologiche del sottosuolo, in modo tale da verificare lo scambio termico realizzabile o eventuali problematiche per l’installazione di sonde insite nella composizione del territorio;
4. analisi dei parametri di calcolo per lo scambio termico in funzione alle caratteristiche di funzionamento della pompa di calore prescelta;
5. progettazione del numero di sonde geotermiche, della distanza e della profondità di posa.

Inoltre, bisogna precisare che, in caso di installazione di pompe di calore in generale è sempre consigliabile intervenire prima sull’involucro edilizio in modo tale da ridurre i fabbisogni energetici dell’edificio e sfruttare così uno dei vantaggi principali delle PDC che risiede nell’utilizzo di un fluido termovettore a basse temperature: la riduzione dei carichi termici ed estivi di un fabbricato esistente comporta non solo un risparmio significativo in bolletta dei consumi energetici ma anche un costo più contenuto del sistema impiantistico e minori problematiche di tipo installativo in quanto avremo generatori più piccoli.

Gli impianti di riscaldamento (e raffrescamento) radianti sono tecnologie estremamente efficienti: funzionano per irraggiamento e quindi distribuiscono calore o aria fredda in modo molto omogeneo; sono sistemi emissivi a bassa differenza di temperatura (a differenza dei termosifoni) e questo permette di abbassare i consumi e di aumentare l’efficienza dell’abitazione e la sua classe energetica; impediscono la formazione dell’umidità; si integrano con pompe di calore, caldaie, sistemi di ventilazione meccanica controllata, e sono idonei a diverse tipologie di edifici.
Questi impianti possono essere installati a soffitto, a parete oltre che a pavimento che è la soluzione ad oggi più diffusa ma non sempre la più vantaggiosa e quindi da privilegiare.

In generale, una progettazione integrata e una considerazione attenta delle opzioni disponibili sono essenziali per ottenere un edificio efficiente dal punto di vista energetico e sostenibile. La scelta di un sistema geotermico, combinata con un isolamento termico adeguato e un sistema di riscaldamento radiante, può contribuire in modo significativo alla riduzione dei costi energetici e all’efficienza complessiva dell’edificio.

Vantaggi del sistema radiante reattivo a parete/soffitto:

1. Comfort personalizzato: La distribuzione uniforme del calore o del freddo elimina gli sbalzi di temperatura e consente di personalizzare la temperatura in diverse zone della casa.
2. Efficienza energetica migliorata: Poiché le superfici radianti richiedono una temperatura di lavoro inferiore rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali, sono più efficienti dal punto di vista energetico.
3. Silenziosità: I sistemi radianti sono molto silenziosi, eliminando il rumore dei ventilatori o delle unità di condizionamento d’aria.
4. Design flessibile: Questi sistemi si integrano bene con l’architettura degli interni, consentendo un design flessibile e moderno.

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