Efficientamento energetico di un edificio scolastico tramite installazione di una pompa di calore geotermica

The master's thesis described in this article focuses on improving the energy efficiency of a school building through the installation of geothermal heat pump technology and is the result of an internship with Enertech Solution. The company needed to study and evaluate the technical and economic feasibility of installing a geothermal heat pump in a school building, which has significant energy consumption, concentrated in the typical school hours and distributed evenly throughout the day. For this reason, an analysis was carried out starting from the current state of the building and, consequently, from the heating system currently in use: a methane condensing boiler. The consumption and variable costs of this boiler, which affect the school every year, were evaluated. As a result, two hypothesis were then evaluated in the project status. The first involves the installation of a geothermal heat pump with vertical probes where the heat source is the ground. The second is a geothermal well heat pump where the heat source is groundwater. After evaluating the best technology from a technical point of view, an economic analysis was carried out to determine whether the initial investment would pay for itself over time, on the one hand thanks to annual savings on variable costs and on the other thanks to market incentives for ecological transition, such as the Conto Termico 3.0 included in this study. Finally, purely hypothetically and as a possible development for the future, the installation of photovoltaic panels on the school building roof was considered, with the aim of covering part of the electricity demand. Finally, purely hypothetically and as a possible development for the future, the installation of photovoltaic panels on the roof of the school building was hypothesised with the aim of covering part of the electricity demand from the grid and further reducing variable costs.

La tesi magistrale descritta in questo articolo si concentra sull’efficientamento energetico di un edificio scolastico attraverso l’installazione della tecnologia a pompa di calore geotermica ed è frutto del tirocinio con l’azienda Enertech Solution. L’azienda, infatti, aveva necessità di studiare e valutare proprio la fattibilità tecnica ed economica dell’installazione di una pompa di calore geotermica per un edificio di tipo scolastico, quindi con consumi rilevanti seppur concentrati nella fascia oraria tipicamente scolastica e distribuiti uniformemente all’interno della stessa. Per questo motivo, si è svolta un’analisi partendo dallo stato di fatto dell’edificio e di conseguenza dal sistema di riscaldamento in uso attualmente: una caldaia a condensazione a metano. Di tale caldaia, se ne sono valutati i consumi e i costi variabili che ogni anno interessano la scuola. Di conseguenza si sono poi valutate due ipotesi nello stato di progetto. La prima presenta l’installazione di una pompa di calore geotermica a sonde verticali dove la fonte di calore è il terreno. La seconda è una pompa di calore a pozzi geotermici dove la fonte di calore è l’acqua di falda. Valutata la tecnologia migliore dal punto di vista tecnico, si è poi svolta un’analisi dal punto di vista economico che ci ha permesso di comprendere se l’investimento iniziale rientra nel tempo, da un lato grazie ai risparmi annui sui costi variabili e dall’altro grazie agli incentivi presenti sul mercato per la transizione ecologica come il Conto Termico 3.0 presente in questo studio. Infine, in via meramente ipotetica e come possibile sviluppo per il futuro, è stata ipotizzata l’installazione di pannelli fotovoltaici sul tetto dell’edificio scolastico con il fine di coprire parte della richiesta di energia elettrica alla rete e diminuire ulteriormente i costi variabili.