Come dimensionare gli impianti geotermici a bassa entalpia

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I sistemi geotermici a bassa entalpia finalizzati al riscaldamento e al raffrescamento ambientale si basano sull'utilizzo della macchina termica denomina Pompa di Calore (PdC) che opera un vero e proprio trasferimento termico dal serbatoio (termico) a temperatura più bassa al serbatoio a temperatura più alta, quindi con un processo esattamente contrario al naturale fluire dell'energia termica.
Il dimensionamento delle PdC però è strettamente collegato alle caratteristiche dei cosiddetti sistemi di "geoscambio", altrimenti detti geoscambiatori, che costituiscono una delle principali sezioni dell'impianto geotermico nel suo complesso.

Architettura dei sistemi geotermici a ciclo chiuso 
Architettura dei sistemi geotermici a ciclo chiuso 


Essi hanno il fondamentale compito di estrarre l'energia geotermica dal pozzo a bassa temperatura, per poterla indirizzare alla Pompa di Calore che estraendola e innalzandone la temperatura, la cede ai sistemi di distribuzione presenti all'interno degli ambienti da climatizzare (fase di riscaldamento).
Oltre a costituire quindi una delle parti essenziali del sistema, il geoscambiatore ne costituisce generalmente una delle parti a maggior costo.

Per questo e per altri motivi è necessario che, nel momento della scelta e del dimensionamento, chi progetta la sezione di geoscambio abbia bene in mente tutti i criteri e le modalità fondamentali atte a permettere una corretta progettazione, sia in termini energetici che in termini costi e benefici.
Tale esigenza vale sia per i sistemi a ciclo aperto (open loop) che per i sistemi a ciclo chiuso (closed loop), sebbene concettualmente differenti.
Ecco perché la conoscenza delle tipologie e delle loro principali caratteristiche è fondamentale nella fase progettuale.
 

Architettura dei sistemi geotermici a ciclo aperto
Architettura dei sistemi geotermici a ciclo aperto
(PdC reversibile con due pozzi, soluzione corrente, adeguata per il reintegro termico estivo)


Così com'è fondamentale conoscere gli approcci di calcolo di dimensionamento (empirici, analitici, numerici, ecc.), il campo di applicazione e di validità degli stessi e i criteri essenziali che ne governano le procedure.
In particolare, laddove si progettano impianti non particolarmente complessi né dalle dimensioni particolarmente elevate (per esempio nel caso degli edifici residenziali di piccole e medie dimensioni), gli approcci empirici e analitici restano il miglior compromesso tra semplicità di applicazione, onerosità di calcolo e affidabilità dei risultati.

Dove invece aumentano le dimensioni o la complessità impiantistica, il ricorso a modelli numerici può diventare necessario per ottenere informazioni di maggiore dettaglio e/o maggiore affidabilità dei risultati.
Inoltre una particolare attenzione deve essere riposta nella valutazione preventiva dei costi dell'impianto e del suo funzionamento in rapporto ai benefici attesi, al fine di progettare un sistema ottimale e realmente rispondente alle esigenze della committente.

Sistemi geotermici a ciclo chiuso: accoppiamento termico sonda-terreno
Sistemi geotermici a ciclo chiuso: accoppiamento termico sonda-terreno


Il corso "Geotermia a bassa entalpia: approfondimento e dimensionamento dei sistemi geotermici" si sviluppa come naturale conseguenza del primo corso del quale ne rappresenta il naturale proseguimento.

Esso si propone di fornire i criteri per il dimensionamento dei sistemi geotermici a ciclo chiuso (architetture dei sistemi, tipologie d'impianto, integrazione con l'impianto solare termico, rendimenti e potenze) e a ciclo aperto (architetture dei sistemi, tipologie d'impianto, pozzi geotermici, rendimenti e potenze) nonché i criteri di scelta e di progettazione delle Sonde Geotermiche Verticali (SGV) e delle Sonde Geotermiche Orizzontali (SGO), dei pozzi e campi di pozzi geotermici.
Illustra inoltre le modalità e fasi di realizzazione e controllo delle SGV (criteri di realizzazione, controlli finali di integrità e di funzionalità) e la valutazione tecnico-economica dell'investimento geotermico (analisi costi/benefici degli impianti in ambiti non produttivi e produttivi).

 

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