Come vengono utilizzate le pompe di calore geotermiche

Pompe di calore geotermiche (GSHP) stanno diventando una scelta sempre più popolare per le aziende che desiderano ridurre la propria impronta di carbonio e risparmiare sui costi energetici. A differenza dei sistemi di riscaldamento tradizionali che si basano sui combustibili fossili, i GSHP utilizzano fonti di energia rinnovabile per riscaldare e raffreddare gli edifici. In questo articolo esploreremo come funzionano i GSHP, i loro vantaggi e come le aziende possono implementarli.

Cosa sono le pompe di calore geotermiche?

Le pompe di calore geotermiche sono un tipo di sistema di riscaldamento e raffreddamento geotermico che utilizza il calore naturale della terra per regolare la temperatura all'interno di un edificio. Sono costituiti da un circuito di tubi interrati, un'unità a pompa di calore e un sistema di distribuzione che fornisce aria riscaldata o raffreddata all'edificio.

Il circuito di tubi, noto anche come circuito di terra, è riempito con una miscela di acqua e antigelo. Mentre il fluido circola attraverso il circuito, assorbe calore dal terreno in inverno e lo rilascia nuovamente nel terreno in estate.

L'unità a pompa di calore è responsabile del trasferimento del calore dal circuito di terra al sistema di riscaldamento e raffreddamento dell'edificio. Contiene un compressore, un evaporatore, un condensatore e una valvola di espansione che lavorano insieme per convertire il calore a bassa temperatura proveniente dal suolo in calore ad alta temperatura per l'edificio.

Come funzionano le pompe di calore geotermiche?

In inverno, la temperatura del suolo è più calda della temperatura dell'aria, quindi il GSHP può assorbire il calore dal suolo e trasferirlo al sistema di riscaldamento dell'edificio. Il compressore della pompa di calore aumenta la temperatura del calore comprimendo il gas refrigerante, che poi passa attraverso l'evaporatore e il condensatore per riscaldare l'aria distribuita in tutto l'edificio.

In estate il processo si inverte. Il GSHP assorbe il calore dall'edificio e lo trasferisce al circuito di terra, dove viene dissipato nel terreno più fresco. La pompa di calore raffredda l'aria facendola passare sopra le serpentine dell'evaporatore, che contengono il refrigerante che assorbe il calore dall'aria.

Vantaggi delle pompe di calore geotermiche

I vantaggi derivanti dall’utilizzo di pompe di calore geotermiche per il riscaldamento e il raffreddamento degli edifici sono numerosi. Alcuni dei vantaggi più significativi includono:

Efficienza energetica: i GSHP sono altamente efficienti, con un coefficiente di prestazione (COP) fino a 4,0. Ciò significa che per ogni unità di energia elettrica utilizzata per alimentare la pompa di calore vengono generate fino a quattro unità di calore. Ciò si traduce in un notevole risparmio energetico rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali.

Impronta di carbonio ridotta: i GSHP utilizzano fonti di energia rinnovabile, il che significa che producono meno emissioni di gas serra rispetto ai sistemi di riscaldamento tradizionali che si basano su combustibili fossili.

Risparmio sui costi: sebbene il costo di installazione iniziale di un sistema GSHP possa essere elevato, il risparmio sui costi a lungo termine sulle bollette energetiche può essere significativo. Molte aziende possono inoltre beneficiare di incentivi statali e crediti d’imposta per l’installazione di sistemi di energia rinnovabile come i GSHP.

Bassa manutenzione: i sistemi GSHP hanno poche parti mobili e richiedono poca manutenzione. Il circuito di terra può durare 50 anni o più, mentre la pompa di calore in genere dura 15-20 anni.

Come realizzare un sistema a pompa di calore geotermica

Implementare a pompa di calore geotermica richiede un’attenta pianificazione e progettazione per garantire che il sistema sia efficiente ed efficace. Ecco alcuni passaggi da seguire:

Determinare le esigenze di riscaldamento e raffreddamento: il primo passo è determinare le esigenze di riscaldamento e raffreddamento dell'edificio. Ciò può essere fatto attraverso un calcolo del carico, che tiene conto delle dimensioni, dell'isolamento e dell'orientamento dell'edificio.

Scegli il sistema giusto: Esistono due tipi principali di sistemi GSHP: a circuito chiuso e a circuito aperto. I sistemi a circuito chiuso fanno circolare un refrigerante attraverso un circuito chiuso di tubi interrati sottoterra, mentre i sistemi a circuito aperto aspirano l'acqua da un pozzo o da un corpo idrico superficiale e la scaricano dopo l'uso. I sistemi a circuito chiuso sono più comuni perché sono più efficienti e più facili da mantenere.

Progettare il circuito di terra: il circuito di terra è il componente più critico di un sistema GSHP e la sua progettazione dipenderà dalle esigenze di riscaldamento e raffreddamento dell'edificio, dal tipo di terreno e dallo spazio disponibile. Il circuito di terra può essere installato orizzontalmente o verticalmente, a seconda dello spazio disponibile.

Installare l'unità della pompa di calore: l'unità della pompa di calore deve essere installata in un luogo facilmente accessibile per la manutenzione e la riparazione. Dovrebbe inoltre essere posizionato vicino al sistema di distribuzione per ridurre al minimo la perdita di calore.

Collegare il circuito di terra e l'unità della pompa di calore: Il circuito di terra e l'unità della pompa di calore devono essere collegati utilizzando tubi isolati in rame o polietilene. Il collegamento deve essere effettuato utilizzando uno scambiatore di calore per evitare la contaminazione del fluido del circuito di terra.

Testare il sistema: una volta installato, il sistema deve essere testato per garantire che funzioni correttamente. Ciò include il controllo dei livelli del fluido del circuito di terra, dei livelli del refrigerante dell'unità a pompa di calore e del flusso d'aria del sistema di distribuzione.

Conclusione

Le pompe di calore geotermiche rappresentano un modo efficiente e sostenibile per riscaldare e raffreddare gli edifici. Offrono numerosi vantaggi, tra cui risparmio energetico, ridotta impronta di carbonio e bassa manutenzione. Seguendo i passaggi descritti in questo articolo, le aziende possono implementare un sistema GSHP che soddisfi le loro esigenze di riscaldamento e raffreddamento riducendo al contempo l'impatto ambientale.