Geotermia per abitazioni e vmc: cos’è, come funziona, quali vantaggi e svantaggi

La geotermia è una fonte rinnovabile di energia naturale che sfrutta la temperatura del sottosuolo per riscaldare, ma anche per raffrescare, acqua o aria tramite condotti sottoterra.

Grazie all’impianto geotermico è possibile produrre acqua calda sanitaria in casa e riscaldare gli ambienti domestici con un contenimento dei costi.

In questo articolo ti guido alla conoscenza della geotermia spiegandoti nel dettaglio cos’è, come funziona, quali sono i vantaggi di questa fonte rinnovabile amica dell’ambiente e dall’ottima efficienza energetica e come può essere associata a un impianto vmc di ricircolo d’aria.

Cos’è la geotermia?

Come avrai inteso dall’introduzione, la geotermia sfrutta l’energia geotermica immagazzinata nel suolo, nella crosta terrestre.

A partire da una profondità di 10-15 metri, il sottosuolo ha delle temperature costanti tra i 10° e i 15° centigradi, in estate e inverno.

Questa proprietà geologica rappresenta una fonte inesauribile, gratuita, rinnovabile ed ecocompatibile di energia: quella geotermica.

La pompa di calore geotermica funziona proprio grazie alla temperatura costante presente nel sottosuolo .

Ci sono due tipi di impianti geotermici, che si distinguono in base alla profondità delle sonde. Sto per spiegarti quali sono e come funzionano.

Geotermia di profondità

La geotermia di profondità, come si intuisce dal nome stesso, sfrutta il calore del sottosuolo a grandi profondità, dai 100 ai 500 metri nel sottosuolo.

Delle apposite turbine raccolgono i vapori provenienti dalle sorgenti d’acqua del sottosuolo al fine di produrre energia elettrica.

Inoltre può essere sfruttato anche il calore sprigionato dai vapori, ad esempio per il riscaldamento, per le coltivazioni in serre e per le terme.

Questo tipo di impianto è utilizzato per attività produttive o ricettive alberghiere, non per l’uso domestico.

Geotermia di superficie

La geotermia di superficie (detta anche a bassa temperatura o a bassa entalpia) sfrutta il calore del sottosuolo a partire da pochi metri fino ai 100 metri.

E’ il tipo di geotermia che viene impiegata per la climatizzazione ambientale domestica, sia per il riscaldamento invernale che per il raffrescamento estivo, attraverso pompe di calore elettriche e ad assorbimento.

La sorgente geotermica può essere captata in modi diversi. Ora te li spiego.

Con sonde geotermiche orizzontali al cui interno scorre del fluido a circuito chiuso.

Impianto geotermico con sonde orizzontali a bassa profondità. Credits image Rehau

E’ una soluzione che sfrutta il calore presente a bassissima profondità nel terreno (1-2 metri).

Questa tecnologia sfrutta una fonte di calore che in realtà non è propriamente geotermica, poiché dipende più dall’irraggiamento solare accumulato negli strati superficiali del terreno che dal calore del sottosuolo.

Con sonde geotermiche verticali al cui interno scorre il fluido a circuito chiuso.

In questo tipo di impianto la sonda è inserita in un pozzo di profondità che va dai 70 ai 150 metri nel sottosuolo, in quasi qualunque tipo di terreno, e sfrutta il calore naturalmente presente a quelle profondità tramite uno scambio termico.

Il fluido di scambio, chiamato in termofluidodinamica fluido termovettore, contenuto nella sonda scambia calore con la pompa che crea acqua tecnica a 35 – 40 gradi centigradi per il riscaldamento e acqua sanitaria a 55-60°C.

Come funziona un impianto geotermico

Devi sapere che un sistema geotermico è formato da diversi elementi i quali hanno il ruolo di captare l’energia del calore accumulata nel sottosuolo, veicolarla in superficie, sfruttarla e convogliarla nell’edificio affinché gli inquilini possano goderne.

1. Le sonde, ovvero il sistema di captazione del calore

Si tratta di un sistema di tubi, di solito in polietilene, che servono come scambiatori di calore. Sfruttano l’energia termica presente nel sottosuolo prima intercettandola e poi convogliandola.

Le sonde possono essere interrate sia verticalmente a grande profondità nel terreno (anche fino a 120-150 mt di profondità) collegandosi a un pozzo (sonde geotermiche verticali), sia orizzontalmente.

Lascia che ti dica che nell’installazione di tipo orizzontale si occupa più superficie ma con il vantaggio di ridurre la profondità dello scavo con solo qualche metro al di sotto del livello di campagna.

Posso dirti che per scegliere il sistema di captazione del calore per il tuo impianto, devi prima far analizzare le caratteristiche geologiche e climatiche del luogo in cui si trova la tua casa.

2. La pompa di calore geotermica

La pompa di calore geotermica, che dovrai installare nella stanza dedicata agli impianti della tua casa, è il centro dell’impianto geotermico.

Essa ha la funzione di trasferire il calore dal terreno o dall’acqua all’ambiente interno – nella fase di riscaldamento in inverno – e di invertire il ciclo nella fase di raffrescamento, in estate.

Per approfondire: Pompa di calore geotermica e funzionamento in dettaglio

3. Un sistema di accumulo e distribuzione del calore

Il serbatoio di accumulo per l’acqua calda è parte integrante dell’impianto geotermico.

Serve per immagazzinare il calore e quindi distribuirlo all’edificio, sia per il riscaldamento, sia per l’uso dell’acqua calda sanitaria (quando fai la doccia, ecc).

L’integrazione tra geotermia ed eventuali fonti energetiche integrative (impianti solari termici, caldaie a condensazione, caldaie a biomassa, ecc…) avviene proprio grazie al serbatoio d’accumulo, all’interno del quale l’acqua viene riscaldata tramite serpentine collegate ai diversi generatori di calore.

Gli impianti geotermici sono adatti per lavorare con terminali di riscaldamento e/o raffrescamento funzionanti a basse temperature (30-50°C), come ad esempio i pannelli radianti e i ventil-covettori.

Installare l’impianto geotermico su edifici nuovi o ristrutturazioni?

L’installazione di una pompa di calore geotermica è ideale durante la realizzazione di un nuovo edificio, o durante grandi lavori di ristrutturazione, in quanto essa ha la maggiore resa quando viene abbinata a grandi superfici radianti, come i pannelli per riscaldamento a pavimento, parete o soffitto.

La geotermia è sicuramente più agevole da predisporre per tutti gli edifici di nuova costruzione, per i quali è possibile progettare ex novo l’intero impianto in modo ottimale e realizzare lo scavo per l’interramento delle tubazioni geotermiche nel migliore dei modi.

Per approfondire: 5 consigli per costruire una casa nuova di zecca come si deve

L’installazione di un impianto geotermico su una casa esistente è più impegnativa.

Per quanto riguarda gli edifici esistenti in ristrutturazione, dovrai analizzare la convenienza e la fattibilità dell’installazione di un impianto geotermico attraverso i seguenti aspetti:

• disponibilità di spazio sufficiente per l’allestimento del cantiere e per la posa delle sonde nel terreno;
• la qualità dell’isolamento termico della tua casa;
• l’analisi dei costi/benefici.

Un edificio ben isolato, infatti, è un presupposto indispensabile per installare e far funzionare un impianto geotermico che assicuri buoni livelli di comfort e di risparmio energetico.

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Geotermia e vmc

La geotermia può anche essere associata ad un sistema di vmc (ventilazione meccanica controllata), il sistema che consente di ricambiare l’aria di casa contenendo gli sprechi.

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Il terreno infatti, con la propria funzione di pila termica, può mettersi a servizio di un impianto di ricircolo d’aria forzato, l’impianto vmc, per pre-raffreddare o pre-riscaldare l’aria.

Come funziona?

Sostanzialmente l’aria aspirata dall’unità ventilante, prima di entrare nel recuperatore di calore ed essere filtrata, viene fatta passare attraverso il circuito sotterraneo dell’impianto geotermico, dove la temperatura è costante.

Già al di sotto del metro e 80 centimetri di profondità del terreno, infatti, si annullano le fluttuazioni termiche annuali. Più si scende in profondità con i condotti interrati dell’impianto geotermico, più le temperatura del terreno si rende costante.

Abbinare la vmc alla geotermia è vantaggioso perché consente di pescare dalla linea di aspirazione aria a temperatura costante ideale nelle mezze stagioni, e in estate per l’effetto free-cooling (immissione di aria fresca dall’esterno) senza dover ricorrere a fonti addizionali esterne per il raffreddamento (condizionamento).

Questa tecnica prende il nome anche di “pozzi canadesi o pozzi provenzali“.

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Continua la lettura del prossimo paragrafo per conoscere vantaggi e svantaggi della vmc e geotermia messi assieme.

In Italia l’associazione tra impianto di vmc canalizzato con geotermia è ancora poco diffusa, a differenza dei paesi del Nord Europa dove tale binomio, date anche le rigide temperature esterne, è molto più frequente e soprattutto più conveniente.

Per approfondire: Vmc canalizzata: il sistema di ventilazione con tubi e bocchette per ricircolare l’aria di casa

Continua la lettura del prossimo paragrafo per conoscere vantaggi e svantaggi della vmc e geotermia messi assieme.

Vmc e recupero geotermico: pro e contro

Il recupero del calore geotermico da impianto sotterraneo associato al ricircolo d’aria forzato prospetta un risparmio energetico e quindi un possibile contenimento dei costi nel tempo.

Di contro, apre ad alcune variabili che è bene tenere conoscere e tenere bene in considerazione già in fase iniziale di progettazione.

Sto parlarti delle difficoltà e dei problemi che possono derivare dall’installazione di un impianto geotermico a servizio di un sistema di ventilazione vmc.

Poiché mediamente si scende di almeno un paio di metri sotto terra con le tubazioni del sistema di geotermia, serve tenere presente che:

• è opportuno scegliere delle tubazioni con proprietà chimico-fisiche atte a resistere a lungo termine nel corso degli anni. E’ preferibile scegliere condotte il cui materiale abbia proprietà antibatteriche, anti-funginee, anti-micotiche;
• potrebbe presentarsi il problema della risalita di gas radon nel caso di discontinuità delle condotte sottoterra (se presente il radon). Serve procedere con analisi antecedente alla costruzione dell’immobile;
• serve predisporre il più delle volte un fungo/totem per la presa dell’aria che va posizionato in giardino o spazio esterno attinente. Spesso si dimostra più conveniente prelevare l’aria per la mandata dalla copertura dell’abitazione (a tetto), specialmente se la casa si trova in prossimità di centro o zona particolarmente trafficata;
• sul costo dell’impianto vmc serve aggiungere il costo dello scavo, delle canalizzazioni e dell’intero circuito, prevedendo un opportuni scarico della condensa (pozzetto drenato) progettato e installato in modo da evitare ristagni e risalita di cattivi odori. Ne va considerata la giusta pendenza e si devono scongiurare interruzioni da possibili cedimenti del terreno…;
• alle nostre latitudini una moderna macchina ventilante vmc con recuperatore di calore e free-cooling potrebbe essere sufficiente, scongiurando la realizzazione di un impianto geotermico, e facendo una presa d’aria diretta dal recuperatore di calore direttamente all’esterno dell’abitazione.

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Quali sono i benefici di un impianto geotermico?

Non solo associazione tra impianto geotermico per recupero del calore e ventilazione forzata.

L’impianto geotermico ha moltivantaggi che ti elenco qui sotto, e che è importante che tu conosca:

• lunga vita e bassa manutenzione: per fare la stima della vita media di un impianto geotermico bisogna in realtà calcolarla più sui suoi singoli componenti che sull’intero impianto. Ciascun componente garantisce lunga durata. Ad esempio, le pompe di calore geotermiche hanno una vita utile di almeno 15-20 anni (in realtà per gli impianti domestici la durata è un po’ inferiore a questa stima). Le sonde geotermiche sono in grado di funzionare senza problemi per molte decine d’anni (secondo alcune fonti, perfino 80-100 anni). I pannelli radianti hanno un vita stimata in circa 20-30 anni. Per tutti gli anni di funzionamento dell’impianto, inoltre, non risultano gran necessità di manutenzione;
• energia termica gratuita (ad eccezione del consumo elettrico della pompa di calore) e questo, come abbiamo visto, è indipendente dalle temperature esterne, che assicura un funzionamento dell’impianto per 365 giorni l’anno;
• costi di esercizio dell’impianto sono più bassi rispetto a un classico sistema di riscaldamento con caldaia;
• permette sia di riscaldare la casa d’inverno che di raffrescarla d’estate, eliminando i costi elevati per il condizionamento estivo dell’aria;
• ecologico, contribuisce alla riduzione delle emissioni di inquinanti e di CO2 in atmosfera;
• non inquina i terreni, in quanto all’interno delle sonde geotermiche circolano dei liquidi frigoriferi antigelo che sono completamente atossici.

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