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1 Indice Premessa... Indice... V VII Capitolo 1 Introduzione La produzione di energia elettrica Il tele riscaldamento Hard Dry Rock La bassa entalpia La climatizzazione con la geotermia Il Riscaldamento Il Raffrescamento L'impianto geotermico La diffusione degli impianti geotermici La sostenibilità ambientale dei sistemi a scambio geotermico L'influenza della sonda sul sottosuolo circostante Vantaggi e limiti dei sistemi geotermici Capitolo 2 Climatizzazione Trasmissione del calore Conduzione Convezione Irraggiamento Adduttanza Trasmittanza Condizioni di benessere termoigrometrico Aria umida Scambio di calore del corpo umano La purezza dell'aria Fabbisogno termico e legislazione Pannelli radianti... 42

2 VIII Geotermia e pompe di calore 2.8 Termoregolazione Deumidificazione Impianti ad aria e a fan coil Acqua calda sanitaria Soluzione con scambiatore a piastre Soluzione con scambiatore a serpentino Accumulo acqua calda sanitaria Metodo della pompa di calore indipendente Accumulo inerziale Capitolo 3 Pompe di calore Diffusione nel mondo ed in Europa Classificazione delle pompe di calore Pompe di calore elettriche a compressione Il compressore Compressore alternativo Compressore scroll Compressore a vite Compressore a palette Compressore centrifugo Evaporatore e condensatore Valvola di espansione Le prestazioni energetiche di una pompa di calore elettrica Tipologie costruttive di pompe di calore elettriche Approfondimento tecnico: innovazioni per le pompe di calore elettriche Prospettive di sviluppo di pompe di calore a refrigeranti naturali Pompe di calore a motore endotermico Configurazioni del sistema a motore Pompe di calore ad assorbimento Ciclo teorico Approfondimento tecnico: innovazioni per le pompe di calore ad assorbimento Pompe di calore elettriche o ad assorbimento? Limiti dell aria esterna come sorgente termica Sorgenti termiche alternative all aria Capitolo 4 Sottosuolo e perforazioni La classificazione dei sottosuoli Rocce eruttive/ignee Rocce sedimentarie

3 Capitolo 10. Normativa IX 4.4 Rocce metamorfiche Metodi di perforazione Perforazione rotativa a circolazione diretta Gli scalpelli Perforazione ad aria Le punte Installazione del cantiere di perforazione Capitolo 5 Proprietà termiche del sottosuolo Grandezze caratteristiche Porosità cinematica Proprietà che influenzano il comportamento termico del sistema sottosuolo-sonda La stabilità termica Il profilo di temperatura del terreno La trasmissione del calore nel suolo La conduzione del calore La conduttività termica Il calore specifico La diffusività termica Misurazione delle proprietà termiche del sottosuolo Il Ground Response Test La prova termica La durata del test Elaborazione dei dati Le linee guida dell IEA per il GRT Determinazione inversa delle proprietà termiche del suolo L influenza del flusso dell acqua di falda Il congelamento del terreno Capitolo 6 Sonde geotermiche verticali Le sonde geotermiche verticali I materiali Diametri e spessori Il piede di sonda La cementazione del perforo I materiali di cementazione Il fluido termovettore I principali fluidi Le caratteristiche fisiche e termiche

4 X Geotermia e pompe di calore 6.10 Analisi comparata dei diversi fluidi utilizzabili Il funzionamento di un impianto geotermico a sonde verticali Allestimento del cantiere Inserimento delle sonde Lay out e interferenza fra sonde geotermiche La disposizione in cantiere I collegamenti orizzontali Collettori distributori Il ritorno inverso Le perdite di carico Calcolo delle perdite di carico nelle sonde Costi di installazione di sonde geotermiche verticali Capitolo 7 Dimensionamento sonde geotermiche Parametri da considerare e considerazioni generali Approcci progettuali La resistenza termica equivalente del pozzo Metodi semplificati Metodi semplificati tabellari Metodi semplificati analitici: Ingersoll Metodi analitici Modello di Ingersoll Modello di Hart e Couvillion Modello IGSHPA Modello di Kavanaugh e Rafferty: metodo ASHRAE Modelli e metodi numerici e ibridi Il modello di Eskilson: le long time step g-functions L estensione del modello di Eskilson: short time-step g-functions Il modello di Hellstrom Altri modelli Capitolo 8 Scambiatori alternativi Sonde geotermiche orizzontali Dimensionamento semplificato di sonde geotermiche orizzontali Dimensionamento analitico di sonde geotermiche orizzontali La geometria SLINKY Sonde coassiali Recenti sviluppi negli scambiatori coassiali Sistemi ad espansione diretta Sistema GRD: Geothermal Radial Drilling

5 Capitolo 10. Normativa XI 8.9 Fondazioni fredde Micropali energetici Utilizzo in Italia di fondazioni fredde e micropali energetici Gallerie ferroviarie Sfruttamento termico delle fognature Il GeoBag Scambiatori elicoidali Scambiatore IVT Pozzi canadesi e canali sotterranei ad aria Ventilgeo Canalizzazioni geotermiche orizzontali Bacini idrici Caratteristiche termiche dei bacini idrici superficiali Dimensionamento di sistemi a circuito chiuso Capitolo 9 Sistemi open loop Sistemi ad acque sotterranee Caratteristiche dell acqua Caratteristiche dei pozzi Dimensionamento Calcolo delle perdite di carico Tipologie di pompe Costruzione del pozzo Numero e posizionamento dei pozzi Scambiatori di calore Sistemi ad acqua superficiale Capitolo 10 Normativa Normativa generale sonde geotermiche Regione Toscana Regione Lombardia Provincia di Bergamo Provincia di Bolzano Provincia di Bologna Provincia di Pavia Provincia di Vicenza Normativa sistemi open loop Normativa nazionale Concessione derivazione acque pubbliche Autorizzazione allo scarico

6 XII Geotermia e pompe di calore Capitolo 11 Schemi di impianto Schema termoidraulico di produzione acqua calda con pompa di calore geotermica Schema termoidraulico di produzione acs boiler con serpentina e resistenza elettrica Schema termoidraulico di produzione acs serpentino pompa di calore e serpetino pannelli solari Schema termoidraulico di produzione acs serpentino come secondario dell'acs e serpetino pannelli solari Schema termoidraulico utilizzatori pannelli a pavimento Schema termoidraulico utilizzatori fancoils Schema termoidraulico utilizzatori pannelli e fancoils Principio di funzionamento impianto pompa di calore geotermica con produzione di acs... estate - fase di produzione di acqua refrigerata senza produzione di acs Principio di funzionamento impianto pompa di calore geotermica con produzione di acs estate - fase di produzione di acqua refrigerata e produzione di acs Principio di funzionamento impianto pompa di calore geotermica con produzione di acs inverno - fase di produzione di acqua refrigerata senza produzione di acs Principio di funzionamento impianto pompa di calore geotermica con produzione di acs inverno - fase di produzione di acqua refrigerata e produzione di acs Schema termoidraulico collegamento sonde geotermiche - distribuzione con collettori Schema termoidraulico collegamento sonde geotermiche - distribuzione a due tubi con diametri variabili e ritorno inverso Bibliografia