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IMPIANTI GEOTERMICI A SONDA VERTICALE



Quelli a sonda verticale sono impianti che utilizzano il calore disponibile nel sottosuolo fino ad una profondità di 200 metri e anche oltre. Questo calore, fino a 15 metri, è fornito essenzialmente dal sole e dalle piogge, poi dai 15 ai 20 metri, questi apporti si riducono fino quasi ad annullarsi, ed inizia a dare un significativo contributo l’energia geotermica.
Sotto i 20 metri infatti è in pratica solo quest’ultima a rifornire di calore il sottosuolo, facendone aumentare la temperatura di circa 3°C ogni 100 metri di profondità. Il disegno sotto riportato serve ad evidenziare i contributi delle varie forme di energia.

temperatura sottosuolo schema funzionale geotermia a sonda verticale
Fig. Temperatura nel sottosuolo e schema funzionale

Le sonde geotermiche (cioè le sonde che derivano dal sottosuolo calore di natura essenzialmente geotermica) sono realizzate con perforazioni il cui diametro varia da 100 a 150 mm. Nei fori, vengono poi inseriti uno o due circuiti ad U, realizzati con tubi in PE ad alta resistenza (in genere con diametri DN 32 e DN 40) specifici per applicazioni geotermiche. Per facilitare il loro inserimento nei fori, questi circuiti sono zavorrati con appositi pesi a perdere di 15-20 Kg. Dopo la posa dei circuiti, il vuoto che sussiste tra le pareti dei fori e i tubi dei circuiti è riempito con una sospensione a base di cemento e sostanze inerti.

particolare sonde geotermiche potenza termica geotermia
Fig.Particolare delle sonde e Potenza termica derivabile dal sottosuolo

Per poter ottenere un riempimento in grado di assicurare un buon contatto, e quindi un buon scambio termico, fra il sottosuolo e i tubi delle sonde in genere si ricorre ad una soluzione di cemento e bentonite. La soluzione è iniettata dal basso verso l’alto con l’aiuto di un tubo supplementare inserito nel foro della sonda (ved. relativo disegno). Nei circuiti è infine fatto circolare un fluido composto da acqua e antigelo. Le sonde devono essere realizzate ad una distanza minima dall’edificio di 4-5 m (eventualmente da far verificare ad un Geologo) per evitare danni alle fondazioni. Se si realizzano più sonde bisogna prevedere fra loro una distanza di almeno 8 m, per evitare interferenze termiche: cioè per evitare che le sonde si rubino vicendevolmente calore, diminuendo così la loro resa termica globale. Per realizzare queste sonde vanno comunque adottate tecniche e precauzioni che esigono l’intervento di imprese specializzate. Bisogna inoltre attenersi alle prescrizioni che riguardano il rispetto del sottosuolo. Il dimensionamento delle sonde si effettua in base alla resa termica del sottosuolo (ved. tabella riportata sopra). In genere si può considerare una resa termica media di 50 W per ogni metro di sonda. È consigliabile prevedere salti termici di 3-4°C e scegliere diametri dei circuiti interni che non comportano perdite di carico troppo elevate. Nel determinare le perdite di carico va considerata sia la temperatura di lavoro del fluido sia gli incrementi connessi all’uso di antigelo. Con una pompa di calore che ha in dotazione il circolatore per la sorgente fredda, perdite di carico e portata delle sonde devono essere compatibili con le prestazioni di tale circolatore. Il coefficiente di prestazione della pompe di calore acqua acqua che struttano calore geotermico si attesta su valori intorno a 4 abbastanza costanti in virtù della temperatura costante del terreno.

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