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Pompa di calore geotermica (GSHP)

1948
  • Robert C. Webber
Sistema di pompa di calore geotermica in applicazioni di tecnologia energetica residenziale.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Una fonte di calore geotermica pompa La pompa di calore geotermica (GSHP) è un sistema di riscaldamento e raffreddamento centralizzato che trasferisce calore da o verso il terreno. Sfrutta la temperatura relativamente costante del sottosuolo terrestre come fonte di calore in inverno e come dissipatore di calore in estate. Questa elevata inerzia termica rende le GSHP altamente efficienti, con coefficienti di prestazione (COP) elevati e stabili.

Un sistema a pompa di calore geotermica sfrutta la temperatura stabile della Terra a pochi metri di profondità, che rimane relativamente costante tutto l'anno (tipicamente 10-16 °C o 50-60 °F) indipendentemente dalla temperatura dell'aria ambiente. Ciò offre un significativo vantaggio in termini di efficienza rispetto alle pompe di calore aerotermiche convenzionali, che devono scambiare calore con l'aria esterna, che può essere estremamente fredda in inverno e calda in estate.

Il sistema è composto da tre parti principali: l'unità della pompa di calore, un fluido termovettore (il "circuito geotermico") e un sistema di distribuzione dell'aria (condotti). Il circuito geotermico è costituito da una serie di tubi, generalmente in polietilene ad alta densità, interrati nel terreno in prossimità dell'edificio. Può essere installato in trincee orizzontali o in pozzi verticali. In inverno, una soluzione di acqua o antigelo circola attraverso questi tubi per assorbire il calore dal terreno e trasferirlo alla pompa di calore. La pompa di calore concentra quindi questo calore e lo distribuisce all'edificio. In estate, il processo si inverte: la pompa di calore estrae calore dall'interno dell'edificio e lo trasferisce al fluido nel circuito geotermico, che a sua volta lo disperde nel terreno più freddo. Poiché la differenza di temperatura tra la fonte/pozzo (il terreno) e la temperatura interna desiderata è minore e più stabile, la pompa di calore geotermica opera con un COP (coefficiente di prestazione) molto più elevato e costante rispetto ai sistemi ad aria.

UNESCO Nomenclature: 3313
Tecnologia energetica

Tipo

Sistema fisico

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Il concetto teorico della pompa di calore di Lord Kelvin
  • l'uso consolidato del ciclo frigorifero a compressione di vapore
  • progressi nella tecnologia di perforazione per pozzi d'acqua e attività minerarie
  • sviluppo di materiali per tubazioni in plastica durevoli come il polietilene

Applicazioni

  • riscaldamento e raffreddamento residenziali ad alta efficienza
  • Sistemi HVAC per grandi edifici commerciali come scuole e uffici
  • reti di teleriscaldamento e teleraffrescamento
  • controllo della temperatura della serra agricola
  • riscaldamento e raffreddamento di processi industriali dove sono richieste temperature stabili

Brevetti:

  • US Patent 2533447 (Robert C. Webber, 1950)

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: pompa di calore geotermica, GSHP, energia geotermica, circuito interrato, scambiatore di calore, efficienza energetica, riscaldamento da fonti rinnovabili, COP, energia terrestre, HVAC.

Contesto storico

Pompa di calore geotermica (GSHP)

1940
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1948
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1945-01-01
1949
1950
1950
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(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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