Geotermia e solare per la climatizzazione elettrica di una casa rurale

L'impianto termotecnico è a servizio di una residenza rurale non connessa alla rete di distribuzione gas e idrica, ma con a disposizione acqua di falda alla temperatura di 23 °C costante nell’anno.
Il principio della progettazione è stato quello di realizzare la climatizzazione con utilizzo esclusivo di energia elettrica e con un importante integrazione da fonti rinnovabili. I fabbisogni sono quelli di  riscaldamento/raffrescamentoa bassa temperatura e produzione di acqua calda per uso igienico sanitario nonché per una vasca idromassaggio.
Si è scelto, quindi, di utilizzare in modo efficiente la sorgente termale a disposizione attraverso una pompa di calore elettrica reversibile acqua-acqua per il riscaldamento invernale, il raffrescamentoestivo e anche la produzione di acqua calda sanitaria, grazie alla presenza di un desurriscaldatore dedicato.
La presenza di un impianto solare a collettori piani integrati a tetto soddisfa la domanda estiva di acqua calda e contribuisce a soddisfare quella invernale di riscaldamento. Da ultimo, la richiesta elettrica della pompa di calore è in parte soddisfatta da un impianto fotovoltaico, anch’esso integrato a tetto.

Principali caratteristiche:
- generatore termico: pompa di calore elettrica reversibile ad acqua di pozzo alla temperatura di circa 23 °C, costante tutto l'anno.
- impianto solare termico su tetto inclinato, con 8 collettori solari
- termoaccumulo da 800 l
- terminali: pavimenti e pareti radianti per il riscaldamento e raffrescamento
- deumidificazione estiva mediante deumidificatori a controsoffitto e a parete
- produzione ACS mediante stazione istantanea con scambiatore a piastre
- riscaldamento vasca idromassaggio
Il fabbisogno elettrico dell'edificio è in parte soddisfatto da produzione elettrica fotovoltaica (2,94 kWp installati a tetto).
 
Il funzionamento dell’impianto termo-tecnico è organizzato attorno al serbatoio di accumulo di acqua di riscaldamento (puffer) da 800 l: funziona da interfaccia tra le produzioni termiche (collettori solari  e pompa di calore) e le utenze (vasca idromassaggio, termoarredi, pannelli radianti e acqua calda sanitaria). La produzione solare viene gestita da un modulo di carico a stratificazione del accumulo: nel modulo di carico in uno scambiatore a piastre il calore del circuito solare viene ceduto all’acqua del serbatoio garantendo la stratificazione mediante un caricamento selettivo a 2 differenti altezze con una valvola deviatrice.
La pompa di calore utilizza come sorgente termica acqua di falda alla temperatura di 23 °C, prelevata dal pozzo di produzione con una pompa sommersa. La macchina presenta un COP nominale pari a 4,65 nel punto di lavoro W10/W35 in regime di funzionamento invernale, al lordo della potenza assorbita dalla pompa di prelievo dell’acqua di falda. In ogni caso operando con sorgente a 23 °C, decisamente più favorevole dal punto di vista termodinamico, il COP medio stagionale sarà superiore a 4,5. Il livello termico abbastanza elevato dell’acqua non la rende adatta all’utilizzo diretto in free-cooling sul circuito a pavimento; la differenza di temperatura fra acqua impianto e sorgente è però limitato assicurando prestazioni stagionali in raffrescamento molto buone (EER pari a 4).
Oltre alle funzioni della macchina, il sistema prevede una serie di funzioni per il controllo della produzione acqua calda sanitaria mediante desurriscaldatore.