Sonde geotermiche
Una sonda geotermica (o sonda di captazione) è uno scambiatore di calore che forma un anello sotterraneo per scambiare calore con il suolo. La sonda viene installata in un foro di pochi centimetri scavato accanto all'edificio. Il numero delle sonde geotermiche e la profondità d'installazione (da 30 a 150 metri) variano in funzione dell'energia richiesta per il riscaldamento/raffreddamento dell'edificio.
Le sonde geotermiche sono composte normalmente da tubi in polietilene nei quali circola acqua glicolata. I tubi hanno un percorso di andata e ritorno e il sistema in questo caso si dice chiuso perché non c'è scambio di fluidi con il terreno ma solo uno scambio termico.
Esistono essenzialmente tre tipologie di sonde geotermiche:
- Sonde geotermiche orizzontali;
- Sonde geotermiche verticali;
- Sonde a scambio termico con acqua di falda.
Sonde geotermiche orizzontali: le sonde geotermiche orizzontali vengono interrate ad una profondità dell'ordine di 1-1,5 metri, che è una zona ancora soggetta alla stagionalità e che quindi subisce (seppur in misura minore dell'aria) dei mutamenti termici. L'impianto può essere usato solo in zone che hanno accanto all'edificio uno spazio orizzontale disponibile (es. giardino). Questo tipo di impianto è indicato per zone temperate e comunque dove il terreno è esposto al sole per garantire il riscaldamento del terreno stesso. Il fluido contenuto nelle sonde geotermiche a contatto con il terreno si riscalda ed evapora, togliendo energia termica al terreno e destinandola al riscaldamento. La superficie esterna necessaria è circa di 1,5 volte la superficie interna, anche se questo dipende dalla classe energetica dell'edificio stesso. Se si dispone di una sufficiente area di prato, questa soluzione è generalmente più conveniente in termini di rapporto costi-benefici rispetto a quella a sonda verticale. Non è però particolarmente adatta per la refrigerazione d'estate, in quanto nei mesi estivi il suolo in superficie può raggiungere temperature elevate che sfavoriscono il raffrescamento.
Sonde geotermiche verticali: con queste sonde l'estrazione di è meno influenzata dalle condizioni ambientali esterne. Le sonde geotermiche vengono calate in pozzi del diametro di pochi centimetri (invisibili dopo la costruzione) della profondità che va' dai 70 ai 120 m a seconda della potenza termica necessaria. Grazie al fatto che il suolo mantiene una temperatura costante durante l'anno, la pompa di calore ha sempre un'alta efficienza. Per ottenere calore dal sottosuolo mediante una sonda geotermica verticale è il fluido che circola nella sonda deve avere una temperatura di 4-6°C più bassa di quella del suolo, così da permettere un adeguato scambio di calore durante il percorso di salita e discesa. Non tutti i suoli hanno queste caratteristiche per questo prima di installare questi sistemi vengono fatti dei pozzi pilota per valutare il tipo di terreno, vengono fatte delle prove di trasmissione termica e alla fine viene redatta una relazione geologica.
Scambio termico con acqua di falda: Nei casi in cui sia presente nel suolo sottostante acqua di falda, essa può essere sfruttata come scambiatore termico. Infatti in questo caso lo scambio è molto più efficiente rispetto a quello che si ha con il suolo e inoltre la temperatura dell'acqua è pressoché sempre costante. In questo caso c'è l'ulteriore vantaggio di dover fare trivellazioni più limitate e quindi avere anche costi ridotti. L'acqua di falda non viene in alcun modo inquinata in quanto le sonde sono completamente isolate e c'è solo scambio termico con l'acqua.