La necessità di intraprendere la strada di una politica energetica rinnovabile è ormai sotto gli occhi di tutti. Con l’utilizzo dei sistemi a pompa di calore potrai anche contribuire a mantenere inalterato il nostro ambiente.
Adottando un sistema di riscaldamento a pompa di calore per la vostra abitazione, oltre a beneficiare dei vantaggi economici e gestionali, potrete distinguervi in un contesto in cui tanto si parla di sviluppo sostenibile, ma poco si fa in concreto, e potrete essere tra i primi ad adottare un sistema ecologico ormai consolidato in molti paesi d’Europa, e che rappresenta il futuro.
La pompa di calore è una macchina per il riscaldamento invernale ed il condizionamento estivo di edifici, e per la generazione di acqua calda. Si tratta di una valida ed ecologica alternativa alla caldaia a gasolio, gpl o metano. In natura esistono immense riserve di energia, purtroppo inutilizzabile direttamente per il riscaldamento, poiché i fluidi (aria, acqua) o i corpi (suolo) che la contengono si trovano a temperature troppo basse (per questo sono definite sorgenti fredde).
Secondo l’EPA, l’Ente per la Protezione Ambientale statunitense, non esiste oggi sul mercato un sistema di riscaldamento e di condizionamento più efficiente dal punto di vista energetico, e così efficace come le pompe di calore, in grado di ridurre le emissioni di gas serra, ed il conseguente impatto sul riscaldamento globale.
La pompa di calore è una macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa (sorgente fredda) ad un corpo a temperatura più alta.
La pompa di calore sfrutta un processo inverso rispetto a quello che avviene spontaneamente in natura, dovuto al fatto che viene fornita energia alla macchina, che “pompa calore”. Il principio di funzionamento che sta alla base della pompa di calore è un ciclo termodinamico chiamato ciclo frigorifero, o ciclo motore inverso , ed è analogo a quello che sta alla base di un comune frigorifero
Nel caso in cui si abbia sia l’interesse a riscaldare (durante l’inverno) che a raffrescare (durante l’estate), la pompa si dice “reversibile”, e realizza la duplice funzionalità di riscaldamento e condizionamento. L’efficienza di una pompa di calore è intesa come rapporto tra l’energia termica resa all’ambiente da riscaldare e l’energia consumata (parametro denominato COP: Coefficient of Performance). Gli ordini di grandezza dei COP ottenibili sono 3.0 per pompe di calore aria-acqua, 4.0 per pompe di calore a sonda geotermica, e 4.5 per pompe di calore acqua-acqua
L’applicazione della pompa di calore in combinazione con prestazioni di raffreddamento (p. es. per climatizzazione o per raffreddamento di celle frigorifere, piste di pattinaggio, eccetera) permette, con una sola macchina, si svolgere due compiti, risparmiando sui costi d’investimento di una seconda macchina e anche su quelli dell’energia, rispetto alla soluzione tradizionale che prevede caldaia e raffreddatore separati.Naturalmente le pompe di calore possono essere installate ovunque ci sia un recupero di calore disponibile, per esempio in impianti industriali, in processi chimici, stabilimenti alimentari, impianti di macchine utensili, ecc.
Un sistema di riscaldamento a pompa di calore è costituito da tre blocchi:
- sistema di captazione del calore dalla sorgente fredda (terra, acqua, aria);
- pompa di calore;
- sistema di distribuzione del calore all’interno dell’ambiente da condizionare.
Con le pompe di calore si può anche produrre acqua calda sanitaria, con un risparmio dell’ordine del 30% sull’arco dell’anno; quando il sistema poi funziona in modalità rinfrescamento, si può ottenere acqua calda quasi gratuitamente.
La pompa di calore utilizzata per il riscaldamento dell’abitazione può scaldare anche l’acqua di una piscina.
L’energia prodotta dal terreno è un’energia totalmente gratuita ed inesauribile. Questa esiste allo stato naturale nel suolo: quindi, in quanto proprietari del vostro terreno, siete proprietari della vostra sorgente di energia.
L’installazione di un sistema di captazione e di regolazione di questa energia rappresenta un investimento, e questo una volta sola.
Molto utilizzato in Belgio, Germania, Svezia e Svizzera, il riscaldamento geotermico è perfettamente adatto a climi rigidi, ed è applicabile in qualsiasi tipo di sottosuolo, ed in qualsiasi regione: mare, montagna, pianura, collina, in riva al lago, in città, ecc.
In un impianto di riscaldamento geotermico il sistema di captazione del calore è realizzato per mezzo di sonde o sensori geotermici, che effettuano uno scambio termico con il terreno.
Si hanno due possibili soluzioni per la posa delle sonde geotermiche o dei sensori necessari a prelevare il calore dal terreno: soluzione orizzontale o soluzione verticale. La convenienza dell’applicazione di una soluzione piuttosto che dell’altra dipende dalla valutazione di parametri ambientali, climatici, geologici, costruttivi, ecc.
Il calore negli strati più superficiali di terreno è costantemente rinnovato dall’apporto energetico del sole, del vento, della pioggia.
Per prelevare questa quota di calore “gratuito, naturale e rinnovabile”, si prevede la posa di sensori geotermici composti da tubi in polietilene ad alta densità, o tubi di rame con guaina in polietilene anti corrosione, nei quali circola rispettivamente acqua glicolata o fluido frigorifero ecologico. Questi vengono interrati ad una profondità dell’ordine di 0,5-1,5 metri.
Il fluido contenuto nei sensori geotermici a contatto con il terreno evapora, sottraendo energia termica, da trasferire come sorgente fredda alla pompa di calore, e destinata a scaldare l’acqua di riscaldamento.
A titolo di esempio, per una casa di 100 m2 sono necessari da 120m2 a 150m2 di superficie di captazione. Ad installazione eseguita, il vostro giardino sarà ripristinato: la posa dei sensori geotermici non ha alcun impatto visivo, e non altera in alcun modo la natura del terreno, nel quale è possibile piantare arbusti e coltivare fiori.
L’unico accorgimento da rispettare è che la zona di captazione non sia ricoperta da materiali duri (piastrelle, cemento) che impedirebbero lo scorrimento delle acque.
La Terra è in grado di fornire dell’energia termica attraverso le reazioni naturali che hanno luogo nel sottosuolo e attraverso il calore che fluisce dal centro della terra verso la superficie, mantenendo il sottosuolo a temperature praticamente costanti durante tutto l’anno, complice anche l’enorme inerzia termica. Le temperature del sottosuolo, a 100-200 m di profondità si aggirano sui 10-15 gradi circa.
La tecnica di estrazione del calore è realizzata attraverso una sonda di captazione, costituita da una coppia di tubi a U in polietilene nei quali circola acqua miscelata con antigelo ecologico, e che viene calata in pozzi, realizzati in perforazioni del diametro di pochi centimetri e invisibili dopo la costruzione, che vanno dai 50 ai 150 m di profondità, a seconda della potenza termica necessaria e della tipologia di terreno. Questa costruzione viene denominata sonda geotermica.
Nel funzionamento in riscaldamento invernale, la soluzione viene inviata nel circuito della sonda e, a contatto con il terreno più caldo, si riscalda e viene portata alla pompa di calore, che la utilizza come sorgente fredda.
In fase di condizionamento estivo il ciclo viene invertito ed il sistema cede al terreno il calore estratto dall’ambiente interno, raffrescandolo. Grazie al fatto che il terreno è a temperatura costante durante tutto l’anno, la pompa di calore mantiene sempre un’efficienza elevata di esercizio.