Efficienza e costi legati all’adozione degli scambiatori di calore orizzontali in impianti con pompe di calore geotermiche

Gli impianti con pompe di calore geotermiche (GSHP) presentano un’ottima compatibilità ambientale e consentono una riduzione degli spazi dedicati a contenere le unità per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici. La scelta delle GSHP necessita di un’analisi economica di convenienza dell’investimento in molte applicazioni quali edifici commerciali e industriali. L’elemento fondamentale di questo tipo di sistemi è costituito dallo scambiatore di calore geotermico (GHX), le cui configurazioni più comuni sono quelle verticali e orizzontali. Gli scambiatori geotermici orizzontali possono rappresentare una buona soluzione di compromesso tra costi ed efficienza, dato che con essi si può beneficiare dell’interfaccia con una sorgente termica a temperatura quasi costante e, contemporaneamente, di una soluzione che non implica ingenti investimenti, dato che lo scambiatore orizzontale può essere montato in trincee in aree adiacenti all’edificio. Questo lavoro verifica numericamente, attraverso il codice fluidodinamico Fluent (versione 6.1.22), le reali condizioni operative degli scambiatori geotermici orizzontali, installati nel Sud Italia, durante tutto l’anno perché a servizio di un sistema di condizionamento attivo sia nei mesi estivi che in quelli invernali. Vengono esaminate nel dettaglio le temperature operative reali e i relativi flussi termici da e verso il terreno, al fine di valutare l’impatto ambientale e i vantaggi economici di questa soluzione in confronto ai sistemi tradizionali a pompa di calore acqua-aria (HP). Le simulazioni fluidodinamiche hanno consentito di individuare l’influenza del processo di scambio termico sul terreno, consentendo la stima del flusso termico annuo netto verso il suolo. É stata condotta, poi, un’analisi costi-benefici in tre scenari differenti, per valutare la convenienza dell’uso degli scambiatori sia verticali, sia orizzontali nei casi presi in considerazione. I risultati hanno mostrato i tempi entro cui si rientra negli investimenti a seguito dei risparmi nell’esercizio.