Quali energie sfruttano e producono le pompe di calore?
Fonte di calore: aria
L’aria ambientale è disponibile ovunque in quantità e può quindi essere utilizzata senza problemi e in modo semplice come fonte di calore. L’utilizzo di questa fonte di calore è gratuito e non richiede particolari autorizzazioni (ev. licenza edilizia). Le pompe di calore ad aria/acqua trasferiscono il calore così ottenuto a comuni sistemi di riscaldamento (riscaldamento a pavimento, radiatori) oppure a un impianto per la produzione di ACS. Le pompe di calore ad aria/aria trasferiscono il calore ottenuto a sistemi di aerazione.
L’aria ambientale viene portata alla pompa di calore per mezzo di condotti dell’aria. L’aria ambientale utilizzata e di alcuni gradi più fredda viene poi rimessa in ambiente tramite altri condotti. Il rinnovamento del calore utilizzato avviene in pratica attraverso lo scambio di aria e termicamente tramite i naturali processi di riscaldamento nel corso del giorno o delle stagioni.
Fonte di calore: sottosuolo (geotermia)
L’energia naturalmente accumulata nel sottosuolo può essere sfruttata in modo semplice con sonde geotermiche verticali, che affondano fino a 300 metri nel sottosuolo. L’installazione di sonde geotermiche è sempre soggetta all’obbligo di licenza (cantoni, comuni). Inoltre, ci sono altre possibilità di sfruttamento del calore sotterraneo: pali energetici, cesti energetici o registri geotermici. L’installazione di tali sistemi può avvenire senza autorizzazione. Questi sistemi hanno in comune il fatto che dal lato della fonte sono tutti composti da circuiti chiusi. Nel sottosuolo quindi non viene scambiato alcun materiale, bensì solo calore. Nel sistema di tubature sotterraneo circola principalmente una salamoia composta di acqua e liquido antigelo. La pompa di calore viene quindi definita una pompa di calore geotermica/acqua. Oltre che riscaldare, con la fonte di calore geotermica è anche possibile raffreddare.
Più del 99% della sfera terrestre è più caldo di 1’000 gradi. Il flusso di calore geotermico fluisce dall’interno verso l’esterno della sfera terrestre. Dalla superficie terrestre fino a 300 metri di profondità, la temperatura aumenta linearmente arrivando a quasi 20 °C (12 °C a 100 metri dalla superficie e poi con un aumento di 3 °C ogni 100 metri). Il sottosuolo raffreddato dalla sonda geotermica viene riscaldato costantemente dalla naturale circolazione del calore. Il calore fluisce da ogni direzione. A seconda delle caratteristiche del sottosuolo, questo può avvenire più lentamente o più rapidamente. Il ritorno di calore avviene sempre da quei luoghi del sottosuolo dove, attualmente, fa più caldo che nel luogo utilizzato intorno alla sonda geotermica. Le sonde geotermiche sono dimensionate in maniera che arrivi sempre calore a sufficienza.
Fonte di calore: acqua
L’acqua del sottosuolo ha una temperatura pressoché costante tutto l’anno ed è quindi ottimale come fonte di calore per un riscaldamento a pompa di calore. Ma anche le acque di superficie, come laghi, fiumi e bacini, possono essere sfruttate come fonti di calore. L’installazione di una tale pompa di calore ad acqua/acqua è sempre soggetta ad autorizzazione (cantoni, comuni).
La falda acquifera viene raggiunta mediante una trivellazione di un pozzo. Ciò necessita sempre un’analisi preventiva idrogeologica (geologi) e, in caso di dubbio, un’analisi dell’acqua. Il sistema di tubature che conduce alla fonte di acqua raccoglie l’acqua da utilizzare e la porta alla pompa di calore. L’acqua raffreddata viene di solito reintrodotta nel sistema di provenienza tramite un’altra conduttura (pozzo). Questo quindi non è un sistema chiuso ma di tipo aperto. Oltre che riscaldare, con la fonte di calore acqua è anche possibile raffreddare.
La quantità di calore utilizzata dell’acqua di falda o di superficie viene rinnovata immediatamente dal naturale flusso di acqua.