La sonda geotermica: cos'è, come funziona, tipologie sul mercato e informazioni
La sonda geotermica o anche chiamata sonda di captazione è lo scambiatore di calore con il suolo: installata in un piccolo foro di alcuni centimetri, la sonda viene inserita affianco all'edificio abitativo da servire.
Per l'installazione di un impianto geotermico, il numero delle sonde da collocare e la loro profondità d'installazione, variabile da un minimo di 30 metri fino a un massimo di 150 metri, è differente in base al fabbisogno energetico richiesto dall'abitazione, che comprende sia la produzione di calore per il riscaldamento che la generazione dell'acqua fredda per il raffreddamento degli ambienti durante i periodi estivi.
Le sonde geotermiche sono costituite da tubi in polietilene, dotati di un percorso di andata e ritorno, dentro i quali circola acqua glicolata. Il sistema di questa tipologia è chiamato chiuso in quanto non vi è scambio di fluidi con il suolo, ma un solo scambio termico, proprio del calore naturale che fuoriesce dal terreno.
Le tipologie di sonde geotermiche
In commercio sono presenti tre tipologie di sonde geotermiche:
- le sonde geotermiche orizzontali interrate ad una profondità di 1-1,5 metri;
- le sonde geotermiche verticali interrate ad una profondità di 70-120 m;
- le sonde a scambio termico con acqua di falda.
Le sonde geotermiche orizzontali
Le sonde geotermiche orizzontali sono indicate per l'installazione in zone temperate e con terreno ben esposto all'irraggiamento solare: il fluido contenuto nelle sonde geotermiche, infatti, a contatto con suoli si riscalda ed evapora facilmente, prendendo l'energia termica al terreno e destinandola al riscaldamento.
Questa tipologia di sonda termica non è adatta per garantirsi il raffrescamento degli edifici in quanto nei mesi più caldi, il suolo in superficie può raggiungere temperature elevate che riducono la generazione di acqua fredda.
Le sonde geotermiche verticali
Le sonde geotermiche verticali sono meno soggette ai cambiamenti ambientali e sono calate in pozzi del diametro di pochi centimetri, in base alla potenza termica necessaria per soddisfare il fabbisogno energetico. Questa tipologia di sonda geotermica sfrutta la costanza e capacità del suolo di mantenere la temperatura: per ottenere calore il fluido deve avere una temperatura di 4-6°C più bassa di quella del terreno, permettendo un ottimale scambio di calore tra i due.
Non tutti i terreni possiedono queste caratteristiche e per questo prima di installare una determinata sonda geotermica è necessario realizzare:
- dei pozzi pilota per valutare la tipologia del suolo terreno;
- fare delle prove di trasmissione termica;
- stendere una relazione geologica.
(Esempio di installazione di una sonda geotermica verticale per la produzione del riscaldamento e del raffrescamento dell'edificio)
Le sonde geotermiche con scambio termico con acqua di falda
La tipologia di sonda con scambio termico con acqua di falda è realizzabile solo nel caso in cui nel sottosuolo sia presente un'acqua di falda da sfruttare come scambiatore termico, molto più efficiente dello scambio termico tra suolo e acqua.
Per l'installazione della sonda con scambio termico con acqua di falda è necessario eseguire degli interventi di scavo e trivellazioni per ridurre il rischio di inquinare l'acqua di falda con le sonde che devo essere completamente isolate.
L'acqua di falda può presentare una temperatura variabile dai 13 ai 15°C invernali.
(Schema del funzionamento della sonda geotermica che sfrutta l'acqua di falda e la temperatura tra suolo e acqua da - provincia.bz.it)
Sistemi di pozzi-pompa di calore per estrarre l'acqua di falda
Il sistema di pozzi-pompa di calore ha la possibilità di sfruttare l'acqua di falda come una fonte di energia pulita e gratuita, per la generazione del riscaldamento e del raffrescamento degli ambienti grazie alla temperatura costante dell'acqua attorno ai 8-12 gradi mediamente.
Per prelevare l'acqua di falda è necessario realizzare un pozzo di estrazione e trasferire il fluido ad una pompa di calore, la quale estrae dall'acqua anche una certa quantità di calore: l'acqua raffreddata o viene in seguito introdotta di nuovo nella falda tramite un pozzo di restituzione.
Il calore ottenuto viene trasferito al ciclo di riscaldamento della struttura abitativa, mentre il meccanismo inverso viene utilizzato per la generazione dell'acqua fredda per la climatizzazione estiva dell'edificio.
Concessioni per lo sfruttamento dell'acqua di falda
Si ricorda che per utilizzare l'acqua di falda con una pompa di calore è necessario richiedere una concessione e, in base alla portata annua, è dovuto un contributo di utilizzo.
Per ricapitolare: il video informativo sul collaudo della sonda geotermica con acqua di falda
Il video seguente mostra la fase di collaudo di una sonda geotermica con acqua di falda, dove si spiega la differenza di temperatura, il sistema di enrata e di uscita, lo scambio termico e le sue funzionalità:
