Gli scambiatori per sistemi idrotermici

Per sfruttare appieno la fonte rinnovabile idrotermica c'è bisogno di uno scambiatore di calore che va dimensionato correttamente sia sul lato dell'unità di climatizzazione, sia su quello della fonte; per i dati di quest'ultima è necessario contattare l'Ente che la gestisce.

In aggiunta a tutte le indicazioni tecniche già incluse nel manuale di progettazione per le unità idrotermiche GAHP-WS, vogliamo qui focalizzare l’attenzione sul corretto utilizzo e dimensionamento dello scambiatore di calore, componente che permette di utilizzare al meglio questa forma di energia rinnovabile idrotermica.

La buona prassi impiantistica (inclusa come indicazione tecnica nella norma di progettazione “Impianti geotermici in pompa di calore” del CTI, Comitato Termotecnico Italiano) prevede infatti l’interposizione di uno scambiatore di calore per il corretto sfruttamento della fonte rinnovabile idrotermica, nonché di quella geotermica ad anello aperto (che spesso si è soliti confondere con quella idrotermica, mentre a rigor di legge la sorgente idrotermica sarebbe esclusivamente quella legata allo sfruttamento di acquiferi superficiali). Questo al fine di preservare sia l’ambiente naturale, evitando eccessivi squilibri termici nell’acquifero, sia il sistema ad esso connesso, evitando che acqua non idonea possa fluire al suo interno e danneggiarlo, o comunque ridurne in modo significativo le prestazioni.

Ma come dimensionare correttamente lo scambiatore, che è l’interfaccia essenziale tra il sistema di climatizzazione e la fonte rinnovabile da sfruttare?
Se dal lato della macchina possiamo ricavare dai dati tecnici indicati nel manuale tutte le informazioni necessarie circa portate d'acqua, salto termico e potenza da scambiare, dal lato della fonte rinnovabile la portata d’acqua di emungimento e il salto termico ammesso sono spesso normati dall’ente territoriale competente per lo sfruttamento dell’acquifero. Per gli acquiferi superficiali e profondi (le falde) questo è normalmente il Genio Civile (per la richiesta di autorizzazione e concessione per acquiferi superficiali)e la Provincia (per lo scarico in acquiferi superficiali e per tutto ciò che attiene lo sfruttamento di quelli profondi) ma ci possono essere casi (ad esempio fiumi o laghi) per cui questa autorità è demandata a un Magistrato delle Acque (pensiamo ad esempio al fiume Po), o ad altra figura analoga.

In tutti i casi dobbiamo rivolgerci a questo Ente per sapere quale portata è consentito estrarre dall’acquifero e quale salto termico massimo è consentito (per avere un’idea questo valore è normalmente di qualche °C, quindi la portata nel caso di grosse potenze da trasmettere dovrà essere conseguentemente elevata). Questo determinerà la potenza a disposizione sul lato “freddo” del nostro scambiatore, che dovrà coincidere con la potenza da trasmettere (per il funzionamento invernale) o da smaltire (per il funzionamento estivo) sul lato “caldo” dello scambiatore, collegato all’evaporatore della macchina.

In alcuni casi è possibile che in funzione della portata da estrarre sia richiesto da parte dell’Ente un contributo economico, senza dimenticare che il costo della realizzazione di un eventuale pozzo dipende in buona misura dalla portata da estrarre, quindi la corretta determinazione della stessa riveste un’importanza sia tecnica che economica.

Ma quando le portate, i salti termici e le potenze in estate e in inverno sono diversi, come comportarsi?
La cosa migliore è dimensionare lo scambiatore per il caso più critico, ovvero la situazione in cui la potenza da trasmettere è maggiore, verificando come già specificato che la portata dell'acquifero e il salto termico siano idonei a trasmettere tale potenza. In tal caso sarà sufficiente variare la portata sul lato “freddo” dello scambiatore, ovvero sulla pompa di estrazione dall’acquifero, per passare dalla modalità di funzionamento invernale a quella estiva, adeguandosi così alla modalità di funzionamento della macchina connessa.

NOTE:
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- I presenti contenuti hanno carattere di indicazione tecnica. Non sono quindi da intendersi quali indicazioni esecutive e in nessun caso Robur S.p.A. potrà essere responsabile qualora queste indicazioni siano adottate senza il previo parere favorevole di un progettista abilitato, su cui ricade per legge la responsabilità delle scelte progettuali.