Esistono quattro tipi base di sistemi di loop di terra. Tre di questi – orizzontale, verticale e stagno/lago – sono sistemi a circuito chiuso. Il quarto tipo di sistema è l'opzione a circuito aperto. Diversi fattori come il clima, le condizioni del suolo, il terreno disponibile e i costi di installazione locali determinano quale sia la soluzione migliore per il sito. Tutti questi approcci possono essere utilizzati per applicazioni edilizie residenziali e commerciali.
Sistemi a circuito chiuso
La maggior parte delle pompe di calore geotermiche a circuito chiuso fanno circolare una soluzione antigelo attraverso un circuito chiuso, solitamente costituito da un tubo di plastica ad alta densità, sepolto nel terreno o immerso nell'acqua. Uno scambio di calore trasferisce il calore tra il refrigerante nella pompa di calore e la soluzione antigelo nel circuito chiuso.
Un tipo di sistema a circuito chiuso, chiamato scambio diretto, non utilizza uno scambiatore di calore e pompa invece il refrigerante attraverso un tubo di rame interrato nel terreno in una configurazione orizzontale o verticale. I sistemi a scambio diretto richiedono un compressore più grande e funzionano meglio su terreni umidi (a volte richiedono un'irrigazione aggiuntiva per mantenere il terreno umido), ma dovresti evitare l'installazione in terreni corrosivi per i tubi di rame. Poiché questi sistemi fanno circolare il refrigerante attraverso il terreno, le normative ambientali locali potrebbero proibirne l'uso in alcune località.
Orizzontale
Questo tipo di installazione è generalmente più conveniente per gli impianti residenziali, in particolare per le nuove costruzioni dove è disponibile terreno sufficiente. Richiede trincee profonde almeno quattro piedi. I layout più comuni utilizzano due tubi, uno sepolto a sei piedi e l'altro a quattro piedi, oppure due tubi posizionati fianco a fianco a cinque piedi nel terreno in una trincea larga due piedi. Il metodo Slinky del tubo ad anello consente di avere più tubi in una trincea più corta, riducendo così i costi di installazione e rendendo possibile l'installazione orizzontale in aree in cui non sarebbe possibile con i tubi convenzionali applicazioni orizzontali.
Verticale
I grandi edifici commerciali e le scuole spesso utilizzano sistemi verticali perché la superficie richiesta per i circuiti orizzontali sarebbe proibitiva. I circuiti verticali vengono utilizzati anche dove il terreno è troppo superficiale per lo scavo e riducono al minimo il disturbo al paesaggio esistente. Per un sistema verticale, vengono praticati dei fori (circa quattro pollici di diametro) a circa 20 piedi di distanza l'uno dall'altro e profondi da 100 a 400 piedi. Due tubi, collegati inferiormente con un gomito a formare un anello, vengono inseriti nel foro e stuccati per migliorare le prestazioni. I circuiti verticali sono collegati con un tubo orizzontale (cioè un collettore), posizionato in trincee e collegato alla pompa di calore dell'edificio.
Stagno/Lago
Se il sito dispone di un adeguato specchio d'acqua, questa potrebbe essere l'opzione a costo più basso. Un tubo di alimentazione viene eseguito sottoterra dall'edificio all'acqua e avvolto in cerchi ad almeno otto piedi sotto la superficie per evitare il congelamento. Le bobine devono essere collocate solo in una fonte d'acqua che soddisfi i requisiti minimi di volume, profondità e qualità.
Sistema a circuito aperto
Questo tipo di sistema utilizza acqua di pozzo o superficiale come fluido di scambio termico che circola direttamente attraverso il sistema GHP. Una volta circolata nell'impianto, l'acqua ritorna al suolo attraverso il pozzo, un pozzo di ricarica o uno scarico superficiale. Questa opzione è ovviamente pratica solo dove esiste una fornitura adeguata di acqua relativamente pulita e vengono rispettate tutte le norme e i regolamenti locali riguardanti lo scarico delle acque sotterranee.
Sistemi ibridi
I sistemi ibridi che utilizzano diverse risorse geotermiche o la combinazione di una risorsa geotermica con l'aria esterna (ad esempio una torre di raffreddamento) rappresentano un'altra opzione tecnologica. Gli approcci ibridi sono particolarmente efficaci laddove le esigenze di raffreddamento sono significativamente maggiori delle esigenze di riscaldamento. Laddove la geologia locale lo consente, il “pozzo della colonna eretta” è un’altra opzione. In questa variante di un sistema a circuito aperto vengono perforati uno o più pozzi verticali profondi. L'acqua viene prelevata dal fondo di una colonna verticale e riportata in alto. Durante i periodi di picco di riscaldamento e raffreddamento, il sistema può scaricare una parte dell'acqua di ritorno anziché reiniettarla tutta, provocando l'afflusso di acqua alla colonna dalla falda acquifera circostante. Il ciclo di spurgo raffredda la colonna durante l'espulsione del calore, la riscalda durante l'estrazione del calore e riduce la profondità del foro richiesta.
Orario di pubblicazione: 03-apr-2023