Sebbene ci sia voluto del tempo prima che le pompe di calore venissero comprese dai proprietari di case, i tempi stanno cambiando e nel Regno Unito le pompe di calore sono ormai una tecnologia collaudata in un mercato in continua crescita. Le pompe di calore funzionano sfruttando l’energia termica naturale prodotta dal sole. Questa energia viene assorbita dalla superficie terrestre che funge da gigantesco accumulatore di calore. Il circuito di terra o collettore di terra, che è il tubo interrato, assorbe questo calore a bassa temperatura dal terreno circostante e trasporta questo calore alla pompa di calore. Il circuito di terra o i collettori di calore che trasportano una miscela di glicole/antigelo possono essere installati utilizzando diversi metodi. Le pompe di calore geotermiche possono utilizzare vari collettori di calore come tubi posati orizzontalmente nel terreno o verticalmente in un pozzo. Il calore può essere ottenuto da fiumi, ruscelli, stagni, mare o pozzi d'acqua – in teoria ovunque sia presente un mezzo di calore o una fonte di calore, si può utilizzare una pompa di calore.
Tipi di array/collettori del loop di terra disponibili
Collettori orizzontali
Il tubo in polietilene viene interrato in trincee o su un'ampia area scavata. I tubi del collettore interrato possono variare da 20 mm, 32 mm o 40 mm, ma in linea di principio l'idea è la stessa. La profondità del tubo deve essere solo di 1200 mm o 4 piedi e occasionalmente potrebbe essere necessaria la sabbia per fungere da cuscino attorno al tubo. I singoli produttori raccomandano metodi specifici di installazione del circuito, ma in generale ci sono tre sistemi principali che sono tratti rettilinei di tubi collettori in cui vengono scavate trincee e il tubo viene fatto scorrere su e giù per un'area designata finché tutto il tubo richiesto non viene interrato, un effetto opacizzante in cui una vasta area viene scavata e una serie di anelli interrati creando un effetto di tubazione sotto il pavimento nel terreno o slinkies che sono bobine di tubo prefabbricate che vengono srotolate in trincee di varia lunghezza. Questi possono essere installati verticalmente o orizzontalmente e, una volta installati, assomigliano a una molla smontata. Anche se il collettore del circuito di terra sembra semplice, il dimensionamento e la progettazione del layout sono cruciali. È necessario installare un circuito di terra sufficiente per tenere il passo con le perdite di calore della proprietà, il design e le dimensioni della pompa di calore da installare ed essere distanziato su un'area di terreno richiesta in modo da non "congelare potenzialmente il terreno" pur mantenendo le portate minime calcolato in fase di progettazione.
Collezionisti verticali
Se l'area disponibile per il metodo orizzontale non è sufficiente, un'alternativa è forare verticalmente.
La perforazione non è solo un metodo utile quando si cerca di ottenere calore dalla terra, ma i pozzi trivellati sono utili quando si utilizza una pompa di calore in retromarcia per il raffreddamento nei mesi estivi.
Esistono due opzioni principali di perforazione: un sistema a ciclo chiuso o un sistema a ciclo aperto.
Sistemi a circuito chiuso perforati
I pozzi possono essere perforati a diverse profondità a seconda delle dimensioni della pompa di calore richiesta e della geologia del terreno. Hanno un diametro di circa 150 mm e vengono generalmente perforati a una profondità compresa tra 50 e 120 metri. Un circuito termico viene inserito nel foro e il foro viene stuccato con una malta termicamente potenziata. Il principio è lo stesso dei circuiti di terra orizzontali con una miscela di glicole pompata attorno al circuito per raccogliere il calore dal terreno.
I pozzi, tuttavia, sono costosi da installare e talvolta ne richiedono più di uno. I rapporti geologici sono cruciali sia per il perforatore che per determinare la conduttività.
Sistemi a circuito aperto perforati
I sistemi a circuito aperto perforati sono i luoghi in cui vengono perforati pozzi per ottenere un buon approvvigionamento idrico dal suolo. L'acqua viene pompata e fatta circolare direttamente sullo scambiatore di calore della pompa di calore. Una volta che il "calore" è passato attraverso lo scambiatore di calore, l'acqua viene poi re-iniettata in un altro pozzo, nuovamente nel terreno o in un corso d'acqua locale.
I sistemi a circuito aperto sono estremamente efficienti perché la temperatura dell'acqua sarà normalmente più elevata e costante e di fatto escluderanno l'uso di uno scambiatore di calore. Richiedono, tuttavia, una progettazione e una pianificazione più dettagliate con l'approvazione delle autorità locali e dell'Agenzia per l'ambiente.
Circuiti dello stagno
Se è disponibile uno stagno o un lago sufficiente da utilizzare, è possibile immergere i tappetini per lo stagno (stuoie di tubi) per consentire l'estrazione del calore dall'acqua. Si tratta di un sistema a circuito chiuso in cui una miscela di glicole viene nuovamente pompata attorno al tubo che costituisce i tappetini dello stagno. È necessario tenere in considerazione le variazioni stagionali dei livelli dell'acqua e generalmente non molti stagni sono adatti a causa di un'area/volume d'acqua insufficiente.
I circuiti dello stagno possono essere molto efficienti se progettati e dimensionati correttamente; l'acqua corrente è più efficiente grazie alla costante introduzione di calore e la temperatura dell'acqua o "fonte di calore" non dovrebbe mai scendere al di sotto dei 5°C circa. I sistemi ad anello per laghetto sono utili anche per il raffreddamento durante i mesi estivi quando la pompa di calore viene invertita.
Orario di pubblicazione: 15 giugno 2022