Il geotermico a misura di casa

Come abbiamo scoperto, la geotermia si rivolge a ricerca e sfruttamento dell'energia di campi geotermici o di altre manifestazioni del calore terrestre. Non è però necessario limitarsi a pensare al fenomeno su scala industriale e legato alla sola produzione di energia elettrica: acqua calda, e quindi calore, in casa o nelle serre per l'inverno è la prima cosa che balza alla mente, certo. Terra vuol dire anche refrigerio, però: così fresco che si può fare a meno sia un termosifone che di un condizionatore.

Studiando il frigorifero

Ricordo ancora quando alle scuole medie ci insegnavano il principio di funzionamento del frigorifero.

Sembrava piuttosto stupido mettersi a studiare cose del genere, a maggior ragione per un appassionato di tecnologia come già ero. Poi è pur sempre il frigo di casa... eppure, una delle invenzioni chiave degli ultimi 150 anni della nostra storia è proprio questa e la tecnologia che c'è dietro, quella delle pompe di calore, è anche quella sfruttata dalla cosidetta...

Geotermia a bassa Entalpia

La parola "entalpia" deriva dal greco e vuol dire letteralmente portare calore dentro. I sistemi domestici sono stati definiti "a bassa entalpia" dal D.Lgs. 22/2010, quando si basano su fluidi estratti dal sottosuolo per la produzione di calore e/o elettricità a meno di 90°C.

Il funzionamento di questi impianti presuppone l'utilizzo del terreno come serbatoio così che nei mesi invernali il calore possa essere trasferito in superficie e in estate quello in eccesso possa tornare al terreno. Diversamente da quanto avviene con il geotermico nel senso "industriale" del termine, la temperatura costante che il terreno offre durante il corso dell'anno è quanto necessario... niente soffioni, turbine, odore di zolfo ed affini.

Già la temperatura di 10-15 °C, quella che si può trovare a poco più di un metro nel sottosulo può essere bastare per permettere ad una pompa di calore di funzionare in modo efficace per lo scambio di calore. Chiaramente più la differenza fra sottosuolo e ambiente è alta, maggiore è il rendimento dell'impianto. Infine ricordiamo questa definizione: il suolo rappresenta per la pompa di calore una "sorgente" (durante la fase di riscaldamento) o un "pozzo" (durante il raffrescamento) di calore.

I componenti

Un sistema di questo tipo solitamente è composto da 3 elementi:

• Apparati di captazione del calore - vengono comunemente chiamate sonde e sono solitamente tubature in polietilene che fungono da scambiatori di calore, sfruttando l’energia termica presente nel sottosuolo o nell’acqua. A seconda dell'implementazione, prendono il nome di "orizzontali" o "verticali". Nel primo caso, la sonda scende nel terreno verticalmente fino a una profondità di 150 mt ed è una soluzione molto pratica nel caso di poco spazio disponibile per la costruzione dell'impianto; nel secondo caso i tubi vengono posati a seguito di un semplice scavo ad una profondità variabile fra i 4 e gli 8 metri, scambiando calore tramite la formazione di superfici elevate.
   
• La pompa di calore - ovvero il cuore dell'impianto stesso. Permette, tramite un compressore ed un evaporatore, la creazione delle differenze di pressione con cui funziona il ciclo di scambio termico: il fluido refrigerante cambia di stato passando nell'evaporatore da liquido a gassoso, nel condensatore da gassoso a liquido, assorbendo calore da una parte, rilasciandolo dall'altra. Dato che questa parte dell'impianto ha necessità di energia elettrica per funzionare, si può pensare di utilizzare un piccolo impianto fotovoltaico per alimentarlo.
   
• Distribuzione e accumulo di calore - nonostante il sistema di riscaldamento possa funzionare tramite l'utilizzo dei comuni termosifoni, questi non possono essere utilizzati efficacemente per rinfrescare gli ambienti con la bella stagione. La soluzione solitamente consiste nei pannelli radianti (sia a pavimento che a parete), in grado di far circolare acqua dai 18° ai 50° con il massimo comfort e con ottimo risparmio energetico. Parte di questo elemento, il serbatoio di accumulo, necessario a immagazzinare l'acqua calda necessaria alla distribuzione nell'edificio sia sotto forma di calore sia, eventualmente, che per gli usi sanitari.

Solo edifici nuovi?

La domanda è lecita e senz'altro una nuova costruzione è la circostanza in cui l'implementazione di un sistema di questo genere porta i benefici maggiori. Quello che qui possiamo dire è che un impianto geotermico andrebbe comunque vagliato in tutti quegli edifici per i quali sono previste delle ristrutturazioni significative, in particolare dell'impianto termico, approfittando dei lavori per riqualificare l’intero edificio dal punto di vista energetico.

Inoltre, l'isolamento termico dell'edificio e delle singole abitazioni è un presupposto indispensabile per il dimensionamento dell'impianto con i relativi costi di implementazione. Valutare il progetto nella sua globalità in modo da ottenere buoni livelli di comfort, risparmio energetico e costi tenendo presente anche lo spazio disponibile per la costruzione delle sonde ed il costo degli scavi, potrebbe non essere così agevole e vi consigliamo, partendo da questa guida, di fare affidamento alle singole valutazioni dei professionisti di questo settore emergente che, fortunatamente, non mancano.

Quanto dura

Difficile calcolare la durata complessiva di un impianto. Il miglior esercizio mentale è quello di valutare la durata dei singoli elementi in base alla suddivisione poco sopra: le pompe di calore solitamente hanno durata variabile tra i 15 ed i 25 anni mentre, la sonda, evidentemente rimpiazzabile con maggior difficoltà (e per la quale vi consigliamo, dunque, massima cura) è stata stimata durare fino a 100 anni ma non azzarderei così tanto ottimismo. Per i pannelli radianti la durata è invece di circa 25 anni.

Vantaggi e svantaggi

L'utilizzo di un sistema geotermico a bassa entalpia fornisce calore in inverno e freddo d'estate in modo completamente gratuito, eccezion fatta per la pompa di calore che ha bisogno di un po' di elettricità, reperibile magari destinandogli un piccolo impianto fotovoltaico.

Il costo di manutenzione è pressoché nullo durante l'arco di tutta la vita utile seppure il costo di installazione del sistema non è da trascurare. Le difficoltà implementative in edifici pre-esistenti può essere uno scoglio difficilmente sormontabile se non si intende già ristrutturare gli ambienti nella loro interezza.

Per quanto riguarda il rispetto dell'ambiente è assolutamente imbattibile: sia da un punto di vista di emissioni di fumi e CO² (nulle), che da quello delle emissioni acustiche (al pari di un grosso frigorifero). Inoltre, i liquidi refrigeranti antigelo utilizzati nelle tubature della sonda sono completamente atossici e annullano completamente il rischio di inquinamento delle falde.