Pompa di calore geotermica con tubo interrato
Un sistema a pompa di calore geotermico con tubi interrati utilizza il terreno come fonte di calore o dissipatore di calore. I componenti principali includono un'unità a pompa di calore e una serie di scambiatori di calore interrati. Questi scambiatori di calore sono generalmente realizzati con tubi in polietilene o polibutene ad alta-densità e raggiungono un efficace scambio di calore tra il sistema e il terreno attraverso un fluido (come acqua o antigelo) che circola nei tubi sotterranei chiusi.
Figura: Principio di funzionamento di una pompa di calore geotermica con tubi interrati (riscaldamento invernale)
In un sistema a pompa di calore geotermica con tubi interrati, i cambiamenti dinamici nel carico dell'edificio e lo scambio di calore con il suolo sotterraneo sono strettamente collegati e interagiscono, il che rende questo sistema a pompa di calore noto anche come pompa di calore accoppiata al suolo. Durante l'implementazione, ci sono due scelte principali per il metodo di interramento degli scambiatori di calore interrati: interramento orizzontale e interramento verticale.
L'interramento orizzontale utilizza solitamente l'interramento poco profondo, che è semplice da costruire e comporta un investimento iniziale relativamente basso. Tuttavia, questo metodo occupa un'area più ampia e la temperatura del terreno poco profondo è facilmente influenzata dalla temperatura dell'aria superficiale, determinando uno scambio di calore relativamente piccolo per unità di lunghezza del tubo.
Al contrario, mentre i tubi interrati verticali comportano un investimento iniziale più elevato, la loro collocazione in profondità nel sottosuolo garantisce una temperatura relativamente stabile nel terreno profondo durante tutto l’anno, garantendo così il funzionamento stabile del sistema a pompa di calore, e sono quindi ampiamente utilizzati.
Tuttavia, esiste un potenziale problema per i sistemi a pompa di calore a tubi interrati verticali: se il calore assorbito dallo scambiatore di calore interrato in inverno non è bilanciato con il calore rilasciato in estate, l’equilibrio termico sotterraneo verrà interrotto, portando ad un continuo aumento o diminuzione della temperatura del suolo sotterraneo, influenzando in definitiva l’efficienza dello scambio di calore dello scambiatore di calore interrato.
