Realizzazione di un impianto geotermico da 500 kW di potenza in un edificio esistente, adibito a uso residenziale e commerciale:problemi e soluzioni nella fase progettuale e in quella esecutiva

P R O G E T T A R E - D I R I G E R E - C O S T R U I R E - C O L L A U D A R E 456/2013

l progetto è inserito nell’am-bito di un intervento com-pleto di riqualificazioneenergetica e ambientale de-

gli immobili siti in Milano inCorso Vercelli 25 e in ViaMauri 6 nonché degli attiguilocali adibiti a galleria com-merciale e a garage interratocondominiale. Gli edifici, diproprietà del Fondo Pensioniper il Personale Cariplo, risa-lenti agli anni ’60, sono desti-nati principalmente a resi-denze e uffici e sono costituitida 75 unità con una superficietotale di circa 8500 m2.Un importante elemento diquesta realizzazione era la ne-cessità di eseguire tutte leopere senza privare gli occu-panti degli stabili della com-pleta disponibilità delle particomuni durante l’intera duratadei lavori.L’insieme delle opere realiz-zate fa di questo cantiere unesempio pilota per la riqualifi-cazione energetica e ambien-tale di qualsiasi edificio, anchese abitato, e dimostra concre-tamente che qualunque edifi-cio esistente, se sottoposto aun’oculata e sostenibile ma-nutenzione, può garantire lestesse performance di edificinuovi ad alta efficienza, concosti di costruzione notevol-mente più bassi.Il lavoro è stato caratterizzatoda:1. una serie di interventi fina-lizzati alla riduzione delle di-spersioni dell’involucro, comecoibentazione con pareti venti-late, isolamento a cappottodelle pareti perimetrali esterne,ripristino e coibentazione dellecoperture piane, tetto ventilato,sostituzione dei serramenti contipologie a taglio termico e ve-tri basso emissivi, installazione

di un tetto giardino di circa 1000 m2 conil triplice obiettivo di isolamento termicodegli spazi sottostanti, abbattimento del-l’isola di calore e valorizzazione esteticoambientale;2. un impianto di produzione di energiageotermica, per la prima volta inserito inun edificio abitato, utilizzato per il riscal-damento invernale, il raffrescamentoestivo e la produzione di acqua calda sa-nitaria centralizzata delle residenze.

RisultatiDopo la prima stagione invernale edestiva di funzionamento dell’impianto, i ri-sultati ottenuti sono:• riduzione del 79% delle spese annuedi riscaldamento;• riduzione del 70% delle emissioni diCO2 e del 30% del fabbisogno di energiatermica;• miglioramento del microclima interno edella qualità dell’aria sia interna siaesterna, con riduzione della temperaturagenerale del quartiere in estate fino a4 °C nel raggio di 200 m;• miglioramento della classe energetica:dalla classe G, di partenza, a classe B, fi-nale;• rivalutazione dell’immobile.

Criticità riscontrateLe criticità emerse dal punto di vista del-l’isolamento dell’involucro e di scompensienergetici per la parte impiantistica sonoquelle della maggior parte degli immobili

di quel periodo:1. grosse dispersioni termiche attraverso l’in-volucro e stato di degrado delle finiture;2. grandi consumi per il riscaldamento delleunità, per l’utilizzo di caldaie a gasolio, conuna elevata emissione di CO2 nell’atmosfera.

Realizzazione dell’impianto geotermicoPer l’impianto di generazione del calore si èoptato per un impianto geotermico a circuitochiuso con sonde verticali, essendo a oggi lamiglior tecnologia esistente sul mercato ingrado, attraverso lo sfruttamento della tempe-ratura del sottosuolo, di coprire il fabbisognotermico dell’intero complesso con consumiminimi, senza la produzione di fumi di scaricoe con la massima riduzione di emissioni di CO2

rispetto a qualsiasi altra soluzione impianti-stica.

Progettazione dell’impianto geotermicoIl corretto dimensionamento del serbatoio geo-termico a lungo termine ha richiesto l’esecu-zione del GRT (Ground Response Test), concui si rilevano la caratteristiche termiche delterreno e che permette un preciso dimensio-namento del campo sonde.È stata poi effettuata una modellazione di de-riva termica applicata, tramite specifici sw dicalcolo per la progettazione di dettaglio del ser-batoio e dell’impianto completo.Il progetto prevedeva pertanto:1. campo sonde, da realizzare dall’interno delprimo piano interrato (corsello/box) costituitoda 42 sonde da circa 130 m l’una; 2. connessioni superficiali e collegamentiidraulici sottopavimentati nel corsello box;

a cura di Moreno Fattor - E.GEO S.r.l.

Foto 1 - Pompa di calore in sala tecnica

Foto 2 - Coibentazione sala tecnica

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3. sala tecnica.Quest’ultima caratterizzata da:• pompa di calore geotermicaa 4 stadi indipendenti reversi-bili da 420 kW con produzionein riscaldamento a bassa tem-peratura; produzione ACS a 60°C; produzione acqua refrige-rata fino a 7 °C; • pompa di calore aria/acquada 108 kW a supporto del ri-scaldamento a bassa tempe-ratura; • pompa di calore geotermicada 60 kW ad alta temperaturaper la produzione in riscalda-mento ad alta temperatura finoa 70 °C (alcuni uffici dispone-vano solo di radiatori in ghisa enon era prevista la sostitu-zione); • accumulo inerziale di 4000 ldedicati al riscaldamento inbassa temperatura; • produzione istantanea ACScon 4 scambiatori da 160 kWe accumulo tecnico di 8000 l. Come si può notare dalle foto1 e 2, l’impianto è caratteriz-zato da un’elevata flessibilitàdi interfacciamento con le di-verse tipologie di impianti didistribuzione presenti (dalpannello radiante al radiatorein ghisa), tramite l’utilizzo dispecifiche macchine dedicateai singoli circuiti distributivi.A oggi la metodologia realiz-zativa applicata risulta essereunica in Europa.

Realizzazione del serbatoiogeotermicoLa principale peculiarità e dif-ficoltà è stata quella di doverrealizzare il campo di sondegeotermiche dai garage dell’e-dificio, non essendoci un’areadi pertinenza disponibile in-torno allo stesso e rendendocosì particolarmente critici ac-

cesso e operatività nella fase di cantiere(foto 3). È stato necessario realizzare unamacchina perforatrice di dimensioni talida poter essere introdotta e utilizzata neigarage, con conseguente allungamentodei tempi di perforazione rispetto a quellistandard, a causa della riduzione di lun-ghezza delle aste di perforazione. Il lavoroa turni ha tuttavia consentito di rispettarei tempi imposti dal cronoprogramma ge-nerale (foto 4).La possibile applicazione della geotermiaa bassa entalpia alla riqualificazione ener-getica e ambientale, e quindi agli inter-venti di ristrutturazione degli edifici, apresicuramente una nuova era nel campodelle energie rinnovabili.

Ammortamento impiantoIn media il tempo di pay-back relativo aun impianto geotermico a bassa entalpia,rispetto a un impianto tradizionale a cal-daia gas + chiller si quantifica in circa 6/7anni. Nel caso specifico avendo sosti-tuito un impianto a gasolio gli anni si ri-ducono a 4,5. I calcoli di ammortamento sono solita-mente effettuati considerando un periododi 20 anni per l’intero impianto (duratamedia impianto tradizionale), sonde com-prese. In realtà, il periodo di ammorta-mento delle sonde geotermiche è di circa80-100 anni. Quindi, poiché l’incidenza del prezzodelle sonde geotermiche è di circa il 52-58% sulla totalità dell’impianto geoter-mico, per un corretto calcolo dell’am-mortamento a 20 anni si dovrebbeconsiderare come costo effettivo dell’im-pianto geotermico il seguente:• “C3” costo totale impianto geotermico:€ 100000;• “C4”costo campo sonde: 52%;• “C5”periodo ammortamento sonde: 80anni;• “C6”periodo ammortamento impiantocompleto: 20 anni;• “C7”costo effettivo impianto geoter-mico: € 61000.C7 = C3 · (1 - C4) + C3 · C4/(C5/C6) L’investimento legato al costo effettivodell’impianto geotermico risulta pertantouguale (o comunque paragonabile) aquello di un impianto a caldaia gas +chiller, ma con costi di utilizzo ridotti dicirca il 40%/anno rispetto al gas metano,di circa il 50%/anno rispetto al GPL e dicirca il 65%/anno rispetto al gasolio.Considerando inoltre la defiscalizzazionedel 65%, in caso di ristrutturazione, ilcosto dell’impianto geotermico E.GEO sipuò paragonare effettivamente a quello diun impianto tradizionale.

ConclusioniIn Svezia il 50% degli impianti esistenti e il95% delle nuove realizzazioni di impianti di ri-scaldamento è geotermico. Svizzera, Austria eGermania utilizzano la geotermia da qua-rant’anni, l’intera Europa si sta adeguando aquesto tipo di soluzione. Negli Stati Uniti visono circa 750000 unità geotermiche tuttorafunzionanti e l’ente per la protezione e la tutelaambientale ha definito l’impianto geotermico ascambio passivo a sonde verticali la soluzionepiù vantaggiosa da un punto di vista econo-mico e di rispetto ambientale.La diffusione della geotermia è fin’ora avve-nuta principalmente in zone climatiche fredde,per ovvi motivi legati alla necessità di riscal-dare gli ambienti abbattendo i costi. Lo svan-taggio riscontrato, legato al costo di realizza-zione, è lo scarso ripristino energetico delserbatoio geotermico nel periodo estivo, cheha obbligato il progettista a un dimensiona-mento adeguato. La zona climatica italiana ol-tre al riscaldamento invernale richiede la cli-matizzazione estiva. Le due modalità di funzionamento dell’im-pianto, in caldo e in freddo, permettono un ri-pristino naturale del serbatoio geotermico conil grosso vantaggio di ridurre la capacità dellostesso e il conseguente abbattimento dei co-sti iniziali di investimento.

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Foto 3 - Rampa accesso ai garagesotterranei

www.egeospa.com

L’Azienda E.GEO ha attivato 150 impianti geot-ermici in cinque anni, per un totale complessivodi circa 10 MegaWatt di potenza installata, 30GigaWattora/anno di energia prodotta, con oltre200 km di sonde realizzate a 2000 tonnel-late/anno di mancate emissioni di anidride car-bonica, fa parte del gruppo “ErgyCapital S.p.A.”,investment company operante nel settore delleenergie rinnovabili e quotata alla Borsa Valori diMilano.

Foto 4 - Macchina perforatrice specifica di dimen-sioni ridotte

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