Sono disponibili molte tecnologie diverse per riscaldare e raffreddare la tua casa. Le pompe di calore geotermiche (note anche come pompe di calore geotermiche, GHP o GSHP) utilizzano il calore della terra per riscaldare o raffreddare l’aria della tua proprietà. Come le pompe di calore ad aria (ASHP) , le pompe di calore geotermiche sfruttano le differenze di temperatura che si verificano naturalmente per fornire aria calda o fredda in modo efficiente dal punto di vista energetico. I GSHP differiscono dalle tradizionali tecnologie di riscaldamento che scappano gas e petrolio nel senso che concentrano e spostano il calore invece di produrlo attraverso la combustione.
Come funziona una pompa di calore geotermica?
In poche parole, una pompa di calore geotermica riscalda la tua casa o azienda trasferendo il calore dal sottosuolo all’interno del tuo edificio. Ciò avviene attraverso un processo in quattro fasi:
1. Una miscela di acqua e antigelo viene fatta circolare attraverso un tubo interrato
Questa tubazione è nota come anello di terra. Può essere installato orizzontalmente o verticalmente nel sottosuolo, a seconda di quanto spazio hai a disposizione e della facilità di installazione.
2. Il circuito di terra assorbe il calore dal terreno e lo trasferisce nel sistema di tubazioni.
Quando il circuito di terra fa circolare la miscela antigelo attraverso la terra, il calore nel terreno viene catturato dal fluido. Ciò si verifica perché la temperatura costante della terra è più calda del fluido e il calore scorre naturalmente dalle zone più calde a quelle più fredde.
3. Lo scambiatore di calore del sistema concentra il calore raccolto
Una volta che il fluido raccoglie il calore dal terreno, tale calore deve essere concentrato per fornire un clima confortevole nella tua casa. In un tipico sistema GSHP, il fluido che è stato ciclato attraverso un circuito di terra passa attraverso uno scambiatore di calore, dove il calore catturato viene trasferito a un fluido refrigerante che scorre attraverso un sistema a circuito separato. Questo fluido viene pompato attraverso un compressore che concentra il calore assorbito a temperature molto più elevate sotto forma di vapore.
4. Il calore viene trasferito a casa tua.
Il vapore caldo concentrato passa attraverso un secondo scambiatore di calore, che fornisce il calore alla tua casa quando l’aria viene soffiata attraverso questo secondo scambiatore di calore, assorbendo calore e spostandosi in tutta la casa. Quando la tua casa si riscalda, il vapore compresso si raffredda e viene pompato indietro attraverso il primo scambiatore di calore per raccogliere più energia termica dal terreno esterno. Ciò accade continuamente per mantenere la temperatura dell’aria interna.
Nei mesi più caldi, questo processo funziona semplicemente nella direzione opposta per raffreddare la tua casa. Invece di trasferire il calore dal suolo alla tua casa, il refrigerante viene pompato prima attraverso uno scambiatore di calore all’interno della tua casa, dove assorbe energia termica e la sposta verso il basso attraverso il circuito di terra per disperdere il calore nel terreno.
Tipi di pompe di calore geotermiche
Esistono quattro tipi principali di sistemi GSHP che differiscono in base alla configurazione del loop di terra. Tre di questi tipi sono classificati come sistemi “a circuito chiuso”, mentre il quarto tipo è un sistema “a circuito aperto”. Le pompe di calore geotermiche a circuito chiuso sono molto più comuni per le installazioni residenziali rispetto ai sistemi a circuito aperto.
Sistemi geotermici a pompa di calore a circuito chiuso
I sistemi a pompa di calore geotermica a circuito chiuso sono caratterizzati dal fatto che tutti fanno circolare una soluzione antigelo attraverso un circuito chiuso di tubazioni sotterranee, generalmente costituite da tubi di plastica. Lo scambiatore di calore nei sistemi a circuito chiuso trasferisce il calore tra la soluzione antigelo nel circuito chiuso e il refrigerante nella pompa di calore vera e propria. Le pompe di calore a circuito chiuso costituiscono la maggior parte delle installazioni GSHP negli Stati Uniti.
Esistono tre tipi di sistemi a circuito chiuso: orizzontale, verticale e stagno / lago. Un sistema a circuito chiuso orizzontale , che è tipicamente il migliore per le installazioni residenziali, prevede la posa di un anello di terra orizzontalmente nel sottosuolo, di solito a una profondità compresa tra quattro e sei piedi. Un sistema a circuito chiuso verticale è migliore per i grandi edifici commerciali che desiderano utilizzare una configurazione a pompa di calore geotermica o per coloro che cercano di ridurre al minimo l’alterazione del paesaggio esistente fuori terra. In questi sistemi, il circuito di terra scorre verso il basso per tra 100 e 400 piedi (a seconda del suolo e della geologia locali) e poi ritorna in superficie. I sistemi di loop di terra verticali sono adatti anche per aree in cui il terreno è troppo superficiale e / o difficile da scavare.
Infine, un sistema a circuito chiuso stagno / lago comporta la posa di un circuito di terra sotto una fonte d’acqua vicina almeno otto piedi sotto la superficie. Questa è spesso l’opzione più economica, ma è possibile solo se nelle vicinanze è presente un corpo idrico adatto.
Una variazione sui sistemi a circuito chiuso è chiamata scambio diretto . Questo approccio non ha uno scambiatore di calore e prevede invece il pompaggio del refrigerante direttamente attraverso un circuito di terra (di solito in rame). I sistemi a scambio diretto utilizzano un compressore più grande e funzionano meglio in terreni umidi, ma potresti incorrere in problemi di regolamentazione ambientale a causa del fatto che un sistema a scambio diretto fa circolare il refrigerante attraverso il terreno invece di una miscela di acqua.
Sistemi geotermici a pompa di calore ad anello aperto
Un’opzione meno comune per un sistema a pompa di calore geotermica è una configurazione ad anello aperto. I sistemi a circuito aperto fanno circolare l’acqua di pozzo o di superficie attraverso la pompa di calore invece di utilizzare un circuito di terra chiuso con un fluido antigelo all’interno. I sistemi a circuito aperto devono essere conformi a tutti i codici locali per lo scarico delle acque sotterranee, poiché l’acqua viene rilasciata nell’ambiente una volta che circola attraverso lo scambiatore di calore.
