Sonde geotermiche

Le sonde geotermiche sono costituite da tubi in plastica (polietilene). Vengono poste in opera attraverso perforazioni verticali spinte solitamente a profondità tra 50 e fino a 150 metri e permette di non sentire le variazioni di temperatura giornaliere e stagionali. A titolo esplicativo, ad una profondità pari a 200 m si ha una temperatura costante di circa 17°C; ciò permette di sfruttare le pompe di calore anche in inverno, a dispetto delle basse temperature esterne. Le sonde geotermiche assumono particolare importanza anche in occasione del risanamento di vecchi sistemi di riscaldamento, rispettando l'Ordinanza sulla protezione dell'aria.. Il foro, dopo l’inserimento della sonda, viene ritombato interamente con cemento, acqua e bentonite che viene iniettata a pressione. Nei tubi in polietilene viene immesso un liquido termico che assorbe l’energia immagazzinata nel sottosuolo. Questo liquido scorre nella sonda dal sottosuolo allo scambiatore di calore costituendo un vero e proprio ciclo termico. Nello scambiatore di calore il calore viene sottratto al liquido e attraverso una pompa di calore portato a un livello termico più elevato così da poter essere utilizzato per il riscaldamento. Il liquido termico raffreddato viene riportato attraverso il circuito della sonda nel sottosuolo dove viene nuovamente riscaldato dal calore del terreno. L’impianto può essere disegnato in modo da essere utilizzato in estate per il raffreddamento. Per il calcolo dell’impianto della  sonda geotermica vengono utilizzati parametri come la richiesta di calore, le ore di funzionamento dell' impianto e la consistenza rocciosa del sottosuolo prevista. Il calore ottenibile é di circa 1 kW per una profondità della sonda di 15-25 m.
La posa in opera di sonde geotermiche non richiede una concessione per l’utilizzazione di acqua ma solo una notifica.

La posa in opera di una sonda geotermica

La posa in opera di una sonda rappresenta un intervento nel sottosuolo naturale che raggiunge elevate profondità. Ciò potrebbe comportare conseguenze negative per l’acqua di falda o per gli strati costituenti il sottosuolo, il che a sua volta potrebbe compromettere la situazione locale. Devono quindi essere chiariti dal committente prima della posa in opera delle sonde geotermiche i seguenti punti relativi a particolari problematiche:

• Durante la perforazione ed il rinterro del foro gli additivi utilizzati possono contaminare il sottosuolo o l’acqua di falda.
• Durante la perforazione possono essere penetrati strati impermeabili collegando diversi acquiferi. Una forte risalita di acque artesiane può impedire il ritombamento dei fori di perforazione.
• Durante la perforazione e il ritombamento del foro possono essere coinvolte o prosciugate utenze d’acqua adiacenti.
• In aree franose o di forte allentamento tettonico le sonde geotermiche possono essere distrutte post operam.

Irregolarità nell’esercizio (es. perdite dalle sonde) possono comportare l’inquinamento del sottosuolo e/o della falda.

Il committente ha l’obbligo, già prima della progettazione dell’impianto per lo sfruttamento geotermico di chiarire se l’ubicazione per la posa in opera delle sonde geotermiche sia adatta, poiché le utenze idriche esistenti potrebbero essere messe a rischio e di tenere conto che nelle aree di tutela dell’acqua potabile vigono delle prescrizioni particolari. In questi casi l’Ufficio gestione risorse idriche mette a disposizione un estratto dati indicativo contenente le utenze concessionate e dichiarate così come le aree di rispetto dell’acqua potabile. L’apposito formulario per la richiesta dati è da inoltrare per iscritto, tramite fax oppure per e-mail, all’Ufficio gestione risorse idriche con l’indicazione della posizione dell'impianto in progetto. È responsabilità del committente verificare se nelle vicinanze dell’opera progettata si trovino delle utenze idriche.

Per l'ottiminzzazione e garanzia di impianti maggiori oltre 35 kW o impianti con min. 5 sonde geotermiche l'Ufficio Gestione risorse idriche può prescrivere l'esecuzione di appositi test di risposta termica.Questi test permettono di definire in modo empirico le caratteristiche termiche del sottosuolo e di specificare esattamente l'estensione delle sonde.

Le sonde geotermiche ed i fasci di tubi prelevano calore dal suolo tramite un sistema di circolazione. Acqua addizionata di antigelo, serve da fluido termoconduttore. Con l'aiuto di una pompa di calore, il calore prelevato è portato alla temperatura necessaria per il riscaldamento dei locali e, all'occorrenza, dell'acqua per impianti sanitari.

Parametri per dimensionamento di sonde geotermiche:

 Tipo di terreno: il fattore essenziale da rispettare per la progettazione di un sistema a sonde geotermiche, è la conducibilità termica del sottosuolo. La potenza d'estrazione è proporzionale alla conducibilità termica.Umidità naturale del suolo: essa migliora la conducibilità termica e garantisce un buon contatto tra sonda e sottosuolo.Acque sotterranee: quando una sonda geotermica penetra in una falda freatica che presenta una velocità di scolo eccedente di qualche centimetro al giorno, la quantità di calore utilizzabile aumenta sensibilmente. Materiale per la sonda: grazie alla loro maneggevolezza, alla buona resistenza alla corrosione ed al prezzo vantaggioso, i tubi in polietilene si sono imposti quale materiale costituente le sonde. La parete dovrebbe essere il più sottile possibile (aspetto termico) e resistere all'azione del terreno.