Questa opzione prevede lo sfruttamento del calore endogeno della terra, che al di sotto dei 15-20 metri di profondità non risente in nessun modo delle variazioni climatiche esterne e che a profondità di 100-200 metri presenta temperature costanti di 10-15 °C.
Le temperature sono tanto più alte quanto più si scende in profondità.
Le sonde geotermiche verticali sono delle tubature in polietilene, dalla forma a “U”, che vengono installate nel suolo con l’ausilio di macchine trivellatrici. Le sonde possono essere installate a profondità variabili, anche a seconde delle caratteristiche geologiche del terreno, con valori normalmente compresi tra i 70 e 130 metri (ma in alcuni casi anche superiori). Necessitano di una perforazione nel terreno di circa 10-15 cm di diametro, che una volta completata risulterà completamente invisibile.
Dopo che le tubazioni sono state inserite, lo spazio tra le sonde e il foro di perforazione viene riempito con una miscela composta normalmente di cemento ebentonite. La miscela, una volta solidificata, svolge delle funzioni fondamentali: aumenta lo scambio termico con il terreno, garantisce solidità strutturale alla colonna verticale e inoltre impermeabilizza il foro, impedendo così il passaggio di acqua tra due eventuali falde acquifere sovrapposte e evitando così possibili fenomeni di inquinamento idrico.
Schema impiantistico di un impianto geotermico con sonde verticali (fonte:www.ideaenergetica.it)
All’interno della sonda geotermica circola, a circuito chiuso, una soluzione di acqua e antigelo (conosciuta anche come “salamoia”), che in inverno assorbe il calore del terreno e lo cede alla pompa di calore geotermica, che provvede poi a distribuirlo all’edificio. In fase di raffreddamento estivo, avviene il processo opposto: il calore viene sottratto all’ambiente interno e, sempre tramite la pompa di calore, ceduto al terreno.
Questa opzione offre le migliori prestazioni in fase sia di riscaldamento che di raffreddamento degli edifici. Le pompe di calore geotermiche più comunemente utilizzate in questi impianti sono le pompe acqua-acqua e salamoia-acqua.
La profondità a cui è installata la sonda dipende sia dalle caratteristiche specifiche del terreno, sia dalla potenza termica richiesta dall’edificio.
Vantaggi
• sorgente termica a temperatura costante e indipendente dalle condizioni esterne ;
• elevata efficienza in tutte le stagioni;
• spazio ridotto per l’installazione;
• impatto ambientale e visivo pari a zero.
Svantaggi
• costi elevati per la trivellazione e la posa delle sonde;
• spesso necessaria un’analisi geologica preventiva.