La marcia trionfale delle pompe di calore è partita alcuni anni fa per le case monofamiliari di nuova costruzione. Nel 20 % dei casi circa si tratta di pompe di calore acqua glicolata/acqua che sfruttano
il calore naturale presente nel suolo come fonte energetica. Rispetto ad una pompa di calore aria/
acqua, queste raggiungono un rendimento termico superiore del 30 % circa. Ciò permette di risparmiare energia elettrica e quindi costi di esercizio. Al momento dell’acquisto si aggiungono tuttavia gli investimenti delle trivellazioni per le sonde.
Il calore del suolo come fonte energetica
Già a pochi metri di profondità nel suolo si rilevano temperature comprese tra 8 °C e 12 °C che restano costanti durante tutto l’anno. Andando in profondità, le temperature aumentano di circa 3 °C ogni 100
metri. Con una sonda geotermica, questa energia accumulata nel suolo può essere facilmente prelevata. Le sonde geotermiche per case monofamiliari si trovano normalmente ad una profondità tra 120 e 180 metri. Una trivellazione del genere può essere realizzata quasi ovunque.
Vi sono limitazioni in presenza di aree di protezione idrogeologica, di zone con falda freatica e con terreni ghiaiosi o sabbiosi secchi. Per tale motivo, un impianto con una pompa di calore acqua glicolata/acqua necessita di un'autorizzazione, che può essere facilmente richiesta al proprio Comune di domicilio.
L’alternativa della tubazione interrata
Questa soluzione può costituire un’alternativa valida quando non è possibile posare una sonda geotermica. Per questa seconda possibilità di sfruttamento del calore del suolo non viene eseguita
una trivellazione, ma è sufficiente interrare una tubazione orizzontalmente.
COP oppure CLA: i parametri dell’efficienza
L’efficienza delle pompe di calore negli ultimi 15 anni è migliorata del 20 % circa. L’efficienza d'esercizio di una pompa di calore viene misurata con il valore COP (in inglese = coefficient of performance). Rilevante per l’efficienza dell’intera pompa di calore è però il valore CLA (coefficiente di lavoro annuo). Questo coefficiente indica il rapporto tra il calore termico ottenuto in kWh e l’energia di alimentazione necessaria in kWh come valore annuale medio. Quanto maggiore è tale valore, tanto minore sono il consumo di energia elettrica e quindi i costi di esercizio. Se una pompa di calore acqua glicolata/acqua oppure acqua/acqua raggiunge un valore CLA di «4» o più, significa che funziona con un’efficienza superiore alla media, ossia è in grado di ottenere il 100 % di energia termica dal 25 % al massimo di energia elettrica.
Le spese relative alle trivellazioni per le sonde geotermiche sono progressivamente diminuite col passare degli anni.
Nonostante ciò, costituiscono ancora una parte rilevante dei costi d'investimento. Se il fabbisogno termico dell’edificio è molto elevato, per esempio a
causa di un’isolazione insufficiente, la sonda geotermica dev’essere collocata in profondità nel sottosuolo. Se invece il consumo energetico è basso e l’edificio è ben isolato, le spese di trivellazione sono più contenute. Nel valutare la redditività, bisogna sempre tener conto non solo dei costi d'acquisto, ma anche delle successive spese d’esercizio e d’energia. Dati i diversi rendimenti termici delle pompe di calore aria/acqua, acqua
glicolata/acqua e acqua/acqua, questo è importante proprio per la scelta del sistema più adatto.
Il numero di pompe di calore acqua/acqua installate è nettamente inferiore rispetto al numero
di pompe di calore aria/acqua e acqua glicolata/acqua. L'utilizzo della falda freatica rappresenta la possibilità più efficace di utilizzare la tecnologia delle pompe di calore per il riscaldamento. Le pompe di calore acqua/acqua raggiungono infatti il massimo rendimento termico perché la falda freatica mantiene per tutto l’anno temperature costanti e relativamente elevate.
Energia termica dalla falda freatica
Mediamente l’acqua della falda freatica ha una temperatura media di circa 10 °C. Le variazioni stagionali sono minime. Queste temperature relativamente elevate e costanti offrono condizioni ideali per fornire una fonte energetica alla pompa di calore. Nella pompa di calore acqua/acqua, il calore viene prodotto attraverso un sistema a pozzo. L’acqua della falda freatica viene prelevata da un pozzo di alimentazione e convogliata alla pompa di calore da cui viene estratto il calore. Le apparecchiature impiegate sono identiche a quelle usate per la pompa di calore acqua glicolata/acqua. In seguito, l’acqua raffreddata viene convogliata, attraverso una seconda condotta, in un pozzo d’immissione che la riporta nella falda freatica.
Tutte le condizioni devono essere date
Nelle aree di protezione delle acque sotterranee, le pompe di calore acqua/acqua non sono autorizzate. Le acque sotterranee devono inoltre essere presenti in quantità sufficiente e ad una profondità non troppo elevata. Normalmente, sistemi a pozzo con una profondità superiore a 20 metri non sono redditizi. L’acqua deve poi soddisfare alcuni criteri qualitativi. Troppe sostanze solide, nonché un contenuto di ferro o
manganese troppo elevato, possono danneggiare il sistema di riscaldamento.
Acque superficiali come fonte di energia
Con una pompa di calore acqua/acqua è possibile estrarre energia termica non solo dalla falda freatica, ma anche dalle acque superficiali di ruscelli, fiumi e laghi.