Studio di fattibilità:
Preliminarmente a ogni progetto complesso di impianto geotermico, è bene eseguire uno studio di fattibilità dell'opera, che evidenzi i seguenti aspetti:
- La reale fattibilità dell'installazione dei geoscambiatori, in relazione al contesto territoriale e geologico presente
- Le criticità ambientali dii tale intervento sul territorio e gli accorgimenti necessari per mitigarle
- La scelta del tipo di geo-scambiatore ottimale, sulla base degli elementi caratteristici del sito e dalle indicazioni fornite dalle indagini preliminari.
Tali studi di fattibilità tecnico-geologici sono tanto più importanti quanto più sono numerosi gli elementi di criticità ambientale e territoriale del sito. Un corretto ed esaustivo studio di fattibilità agevola la progettazione e rende più spedite tutte le operazioni di cantiere, in particolare per quanto riguarda l'attività di perforazione e di posa dei geo-scambiatori. Un altro risultato chiave dello studio è l'individuazione delle caratteristiche geo-energetiche del sottosuolo, finalizzate alla scelta del geo-scambiatore con la maggiore efficienza di scambio, in termini di costi-benefici.
Nel caso sussista la possibilità di un sistema a circuito aperto, con prelievo di acqua falda, lo studio preliminare interessa anche caratteri idrogeologici e geotecnici, ed è fondamentale ai fini dell'accettazione del sistema da parte delle autorità locali
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Dimensionamento di primo livello:
Per impianti di piccole dimensioni (residenze mono-bifamigliari) si procede in genere ad una progettazione con dimensionamento preliminare – utile anche per una stima di costi di perforazione di impianti maggiori.
L’indicazioni più diffusa è quella che prevede una resa termica delle sonde di 50 W/ml. E’ utile precisare che questa stima deriva dalla media di impianti realizzati in Nord Europa e Nord Italia, spesso in edifici ben coibentati (che richiedono meno ore di funzionamento) e in zone con substrati geologici rocciosi (con conducibilità termiche elevate).
Le Norme VDI 4060 Tedesche forniscono una tabella delle potenze termiche estraibili in funzione delle proprietà del terreno e delle ore di funzionamento previste.
Sulla base di pochi elementi relativi all’edificio ed all’impianto di distribuzione del calore è possibile fornire una stima dei costi dell’impianto e del tempo di ritorno dell’investimento iniziale.
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Dimensionamento di secondo livello:
Per il dimensionamento esecutivo di impianti medio-grandi si procede ad una simulazione mediante l’utilizzo di modelli matematici che tengono conto degli aspetti reali dell’impianto.
Dati di input:
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Caratteristiche geologiche ed idrogeologiche del sito (situazioni di anomalie termiche, caratteristiche di temperatura e velocità dell’acqua di falda, stratigrafia presunta del terreno e stima della conducibilità media del terreno nell’intorno della sonda);
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Caratteristiche dell’impianto geotermico (stima del numero delle sonde e profondità presunta, schema di disposizione delle sonde, distanza tra le sonde, scelta del tipo di circuito - singolo o doppio, conducibilità termica del riempimento, caratteristiche del fluido di circolazione);
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Caratteristiche dell’impianto di distribuzione (potenza di picco - riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria - fabbisogno termico e frigorifero, ore di funzionamento dell’impianto, modalità di raffrescamento - natural o active, temperature di esercizio);
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Caratteristiche della pompa di calore (temperature di evaporatore e condensatore - fondamentali per determinare i limiti di temperatura del fluido di circolazione - coefficiente di prestazione nominale medio);
Dati di output:
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Dimensionamento: verifica del numero di sonde e della profondità necessarie per mantenere le temperature del fluido nelle sonde nell’intervallo di temperature imposto; calcolo della potenza termica estratta e reimmessa per ogni metro di sonda;
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Temperature di esercizio: temperature mensili del fluido nelle sonde (vengono forniti i valori medi ed i picchi - sia in riscaldamento che in raffrescamento);
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Verifica dell’equilibrio nel tempo: il grafico delle temperature nel tempo di simulazione (solitamente 25 anni) permette di verificare che l’impianto geotermico non determini un prelievo di calore tale da alterare l’equilibrio termico del terreno;
Nel caso di impianti medio-grandi è opportuno realizzare il test di resa termica, ovvero una prova di simulazione dello scambio termico tra il terreno ed il fluido che circola nelle sonde.
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