Funzionamento

Nella fase invernale il terreno, costantemente alimentato dal sole, conserva già a piccola profondità, una temperatura notevolmente piu alta della aria esterna soprattutto in climi rigidi. La sonda geotermica sottrae "calore al corpo caldo"(il terreno) attraverso la circolazione del liquido contenuto all'interno del circuito geotermico. Il fluido glicolato rientrato alla pompa di calore ad una temperatura di qualche grado più alta di quando ne era uscito, provoca l'evaporazione e la successiva condensazione nel circuito frigorifero del compressore producendo cosi il riscaldamento per la casa.

In estate il terreno conserva una temperatura notevolmente piu bassa dell'aria esterna. Sottraendo dunque calore al circuito idraulico della casa (il pavimento ad acqua o un sistema di fan-coil) e trasferendolo al terreno, si potrà ottenere ad un costo di gestione molto modesto il raffrescamento.

Con le pompe di calore si ha quindi il vantaggio di sfruttare una sola macchina, che, grazie ad una valvola,diventa reversibile poiché presenta la possibilità di invertire le funzioni dell'evaporatore e del condensatore, fornendo così aria fredda in estate e aria calda in inverno. L'inversione tra i due sistemi, riscaldamento e raffrescamento, può avvenire o con un'inversione sul ciclo o con un'inversione sull'impianto.

L'efficienza di una pompa di calore è rappresentata dal coefficiente di prestazione COP (Coefficient of Performance), inteso come rapporto tra l'energia termica resa al corpo da riscaldare e l'energia elettrica consumata perché possa avvenire il trasporto di calore medesimo. Un valore di COP tipico di un sistema piuttosto efficiente, può essere considerato pari a 3 (valori normali sono compresi tra 2,5 e 3,5): ciò significa che per ogni kWh di energia elettrica consumato, la pompa di calore renderà 3 kWh d'energia termica all'ambiente da riscaldare.

La termodinamica ci insegna che il lavoro necessario per portare l'energia termica da un livello di temperatura più basso ad uno più alto è proporzionale a tale dislivello o salto di temperatura. Da ciò consegue la prima buona regola energetica di utilizzare per il riscaldamento di ambienti abitati, che vanno mantenuti a temperatura di comfort intorno ai 20º, temperature per i fluidi di riscaldamento degli impianti non superiori ai 35º sufficienti allo scopo. Con acqua disponibile a 10º-15º, il salto di temperatura è conseguentemente di solo 20º-25º e, in queste condizioni, il rapporto tra calore reso all'impianto di riscaldamento e la potenza richiesta dalla pompa di calore nelle buone macchine moderne si aggira intorno a 4, potendo giungere anche a 5. Ciò significa che, spendendo 1 kW elettrico per l'azionamento dell'impianto si ottengono almeno 4 kW termici per l'utenza; gli altri 3 KW, ovvero il 75% del fabbisogno termico, vengono prelevati dall'ambiente e, più precisamente, nel caso da noi ipotizzato, dal sottosuolo; di conseguenza si può propriamente parlare di fonte "geotermica".