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Clima in casa
 

Le pompe di calore geotermiche

Caldo d'inverno e fresco d'estate grazie ad un unico dispositivo capace di sfruttare l'energia rinnovabile che sta sotto i nostri piedi. Cos'è e come funziona la geotermia, a chi conviene installare un impianto geotermico e quali aspetti considerare in fase di progettazione per poter sfruttare appieno i vantaggi di questa tecnologia.

Consiglio Difficoltà Convenienza
1

Rivolgiti ad un professionista (soprattutto per progetti di grandi dimensioni) per verificare di non avere vincoli alla perforazione e di poter accedere al sottosuolo. Non tutti i tipi di sottosuolo sono adatti e hanno una conducibilità termica sufficientemente elevata, cioè una buona capacità di trasportare calore.

2

Nel caso di nuova costruzione, progetta un impianto a pompa di calore geotermica da fonti naturali (acqua o geotermia a bassa temperatura) abbinato a un impianto di riscaldamento a bassa temperatura (piastre radianti). Risparmio di circa due terzi sul riscaldamento annuale. Costo indicativo (sistema completo): dai 10mila ai 25 mila euro per una abitazione monofamiliare di 100 metri quadri (escluso il costo del sistema di distribuzione del calore all'interno dell'abitazione). In caso di impianto geotermico abbinato a pannelli solari fotovoltaici, riduzione parziale o totale dei costi di esercizio (consumo elettrico).

Detrazione 50% (ex 36%)
Le spese documentate di ristrutturazione edilizia godono della detrazione Irpef del 50% sino al 31 dicembre 2013 (Dl 4 giugno 2013), quando, salvo diverse disposizioni, si tornerà al 36%. L'importo massimo detraibile è di 96mila euro per unità abitativa, da ripartire in 10 quote annuali.

Conto termico
La sostituzione di impianti di climatizzazione invernale con impianti dotati pompe di calore geotermiche è ammessa agli incentivi del Conto termico, erogati dal GSE in 2 annualità. Oltre 35 kW di potenza, il contributo è spalmato su 5 anni.
Per richiederlo, occorre presentare domanda al GSE entro 60 giorni dalla conclusione dei lavori.

Il Conto termico in pillole QUI

Da almeno cinquant'anni le pompe di calore geotermiche sono considerate una tecnologia di grande interesse. Molto diffuse in Svizzera, in Nord Europa e negli Stati Uniti, da noi, malgrado l'altissimo potenziale, stentano ancora a prendere piede. Essenzialmente, per tre ragioni: il costo più elevato, la maggiore complessità nella progettazione dell'impianto di riscaldamento e la mancanza ancora di una normativa condivisa a livello nazionale che semplifichi le autorizzazioni.

Cosa sono
Le pompe di calore geotermiche sono macchine capaci di estrarre calore da una sorgente a bassa temperatura e di renderlo disponibile ad una temperatura più alta. Oltre che per riscaldare, invertendo il ciclo, possono funzionare anche come condizionatori nella stagione estiva. Risultato: con un solo impianto si riesce soddisfare completamente il fabbisogno di climatizzazione (invernale ed estiva) della propria casa.

Come funzionano
Lo schema di funzionamento di questi dispositivi è concettualmente simile a quello di un frigorifero, solo all'inverso: invece di generare freddo ed espellere calore di scarto, le pompe di calore generano caldo e raffreddano l'ambiente esterno.
La loro caratteristica peculiare è quella di sfruttare il fatto che la temperatura, del terreno o dell'acqua da cui assorbono calore, si mantiene grossomodo costante durante tutto l'arco dell'anno, a prescindere dalla località del pianeta dove ci si trova. Questo permette di estrarre calore d'inverno per riscaldare un ambiente e di cedere calore d'estate per raffrescare lo stesso ambiente.
Lo scambio di calore viene realizzato per mezzo di sonde geotermiche, tubature in polietilene che, a seconda della tipologia del terreno e della superficie disponibile, possono essere interrate verticalmente a grandi profondità (sonde verticali), oppure orizzontalmente a 1-2 metri di profondità (sonde o collettori orizzontali) in modo da non risentire delle variazioni stagionali e da mantenere i benefici effetti della radiazione solare. I costi per la posa di scambiatori orizzontali sono più contenuti (20% di spesa in meno rispetto alle sonde verticali), ma occorre un'estensione di terreno vasta almeno due o tre volte la superficie da riscaldare.

Pompe di calore terra-acqua, terra-aria, acqua-acqua
Il primo termine si riferisce alla sorgente fredda, terra o acqua (di lago, di fiume, di falda) da cui la pompa estrae calore, mentre il secondo termine (acqua o aria) indica il fluido utilizzato dalla pompa per distribuire il calore negli ambienti interni.
L'utilizzo dell'acqua di falda come sorgente da cui prelevare calore può risultare vantaggioso, purché la falda sia disponibile nelle vicinanze dell'edificio, in buone quantità e a profondità ridotte (20-25 metri massimo). Si tenga però presente che l'iter autorizzativo per i sistemi che sfruttano l'acqua di falda è generalmente molto lungo, fatta eccezione per alcune Regioni come la Lombardia che hanno incentivato questa tecnologia semplificando le procedure amministrative.

Come scegliere
La scelta di quale tipologia di impianto installare (sonde verticali, scambiatori orizzontali o coppia di pozzi di falda) dovrebbe innanzitutto essere valutata sulla base dell'affidabilità e della durata del sistema.
Se le condizioni sono favorevoli alla possibilità del prelievo mediante pozzi in falda, questo di solito risulta la scelta più vantaggiosa, ma per contro presenta una “aspettativa di vita” media di 2 o 3 volte inferiore agli impianti con scambiatori interrati. Utilizzando le acque di falda, bisogna inoltre sapere che si è comunque vincolati dai delicati equilibri fisici e fluidodinamici delle falde sotterranee.
Per operare una scelta tra gli impianti con scambiatori interrati, un criterio importante è quanta superficie di terreno si ha a disposizione e un criterio generale comunque fa escludere gli scambiatori orizzontali per edifici con molta volumetria (in pratica palazzine o condomini).

Rendimento
Il rendimento delle pompe di calore si misura come rapporto tra l'energia (in genere elettrica) consumata per il funzionamento e l'energia termica (riscaldamento) portata all'interno degli ambienti da riscaldare. In inglese questo rendimento si definisce coefficient of performance, da cui la sigla tecnica “c.o.p.”. Ebbene il rendimento, COP, di un buon impianto di pompa di calore raggiunge e supera il valore di 4: se la macchina consuma 1 chilowattora di elettricità, apporta almeno 4 chilowattora di calore nei locali abitati. In altri termini, fornisce più energia di quanta gliene occorre per funzionare. La differenza di temperatura tra la sorgente da cui l'impianto preleva calore e l'ambiente interno da riscaldare è il parametro che più di tutti influisce negativamente sui rendimenti delle pompe di calore, per cui le pompe di calore geotermiche sono di norma più efficienti rispetto a quelle ad aria (leggi qui).

Pompe di calore + pannelli radianti
Le pompe di calore geotermiche operano con temperature massime comprese tra i 40 e i 50 °C: per questo motivo l'ideale è che siano accoppiate a sistemi di riscaldamento a bassa temperatura quali pannelli radianti, a pavimento o a parete, o ventilconvettori. Nel caso si realizzino sistemi radianti realmente a bassa temperatura, con temperature massime di mandata di 30/32 °C, si ha un notevole incremento dell'efficienza del sistema, con c.o.p. che arrivano a superare agevolmente anche il valore di 5!

Pompe di calore + pannelli solari (termici e fotovoltaici)
Il geotermico si presta molto bene ad essere abbinato a tecnologie da fonti rinnovabili. Nelle normali condizioni di impiego, le pompe di calore geotermiche sono in grado di fornire in abbondanza anche la produzione di acqua calda ad uso sanitario, ma una eventuale combinazione con pannelli solari può risultare importante nelle situazioni che richiedono un forte consumo di acqua calda sanitaria, come ad esempio alberghi, ospedali, palestre, ecc.
A sua volta l'elettricità necessaria al funzionamento della pompa di calore può essere ricavata da pannelli fotovoltaici, riducendo o annullando (nel caso di ricorso totale al sole) i consumi energetici e quindi le emissioni di gas serra.

Costi e benefici
Rispetto ai sistemi tradizionali di riscaldamento, tenendo conto della totalità dell'impianto (caldaia e impianto interno), i costi del geotermico sono ormai di poco superiori e pienamente recuperabili nel giro di pochi anni grazie agli elevati risparmi sui combustibili usati per il riscaldamento. Un esempio: una macchina geotermica da 10 kW, adatta a soddisfare il riscaldamento invernale di un appartamento di 120 metri quadri a Milano, consente un risparmio annuo dei costi del 40% rispetto al gas metano, del 50% rispetto al Gpl, del 66% rispetto al gasolio.
Il vantaggio è anche maggiore se l'impianto geotermico serve alla climatizzazione (invernale ed estiva) di un condominio. In questo caso, la spesa per ogni appartamento è persino più bassa rispetto a quella che andrebbe affrontata per installare una caldaia tradizionale con l'aggiunta di un condizionatore per ogni singola abitazione.
Si tenga presente inoltre che il geotermico non necessita di ambienti dedicati né di canna fumaria e non è soggetto agli obblighi di revisione delle caldaie tradizionali. In più, le pompe di calore geotermiche hanno una vita utile superiore ai 20 anni, con manutenzione pressoché nulla, e le sonde possono funzionare senza problemi per diverse decine d'anni (si stima per 70/80 anni!).


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