ITMO20100333A1 - Sonda geotermica a circuito chiuso - Google Patents

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ITMO20100333A1
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IT
Italy
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geothermal probe
tubular element
groundwater
access opening
geothermal
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IT000333A
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Diego Bellinello
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Bellelli Tiziano
Diego Bellinello
Previato Paolo
Zambon Federico
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    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
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Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “SONDA GEOTERMICA A CIRCUITO CHIUSO†.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad una sonda geotermica a circuito chiuso.
È noto che l’energia geotermica consiste in una forma di energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore che si basa sulla produzione di calore naturale della terra (geotermia).
Tale energia à ̈ sfruttabile ad esempio per produrre energia termica per l’acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli edifici in inverno o il loro raffreddamento in estate, sfruttando il sottosuolo come serbatoio di calore.
Questa operazione à ̈ resa possibile tramite pompe di calore atte a sfruttare il fatto che il terreno ha una temperatura sostanzialmente costante per tutto il corso dell’anno (normalmente, già a pochi metri di profondità la terra presenta una temperatura di circa 10-15 °C) e ad impiegare la differenza di calore fra il terreno e l’atmosfera per assorbire calore dal terreno e renderlo disponibile per gli usi umani, o viceversa.
Per trasferire il calore dal/al terreno si utilizzano le cosiddette “sonde geotermiche†, che possono essere di due tipi a seconda della loro tipologia di funzionamento: a circuito aperto o a circuito chiuso.
Le sonde geotermiche a circuito aperto vengono adoperate in terreni in cui sono presenti acque di falda e che consistono in tubazioni interrate (pozzi) che prelevano acqua direttamente da ima falda acquifera o da un altro idoneo corpo idrico.
L’acqua di falda viene avviata alla pompa di calore, scambiando calore con essa, e quindi restituita alla sorgente, in un pozzo separato dal precedente. Le sonde geotermiche a circuito chiuso, invece, vengono installate indipendentemente dalla presenza o meno di falde acquifere nel terreno e solitamente consistono in tubazioni ad U costituite da materiali ad elevata trasmittanza termica e percorse da un fluido operatore distinto dalle acque di falda, con le quali il fluido operatore non si mescola mai.
Il fluido operatore che percorre le tubazioni interrate scambia calore con il terreno, portandolo in superficie o nel sottosuolo.
Le sonde geotermiche, inoltre, possono essere di tipo verticale od orizzontale.
Nel primo caso la sonda scende nel terreno anche circa 130 o 150 m, andando verso temperature più elevate e necessitando di macchinari particolari per il carotaggio del terreno.
Nel secondo caso, invece, le tubazioni si estendono principalmente in orizzontale e vengono interrate senza raggiungere profondità elevate.
Queste sonde di tipo tradizionale presentano diversi inconvenienti.
Le sonde geotermiche a circuito aperto, infatti, aumentano il rischio di contaminazione delle falde acquifere, il che ne limita fortemente F impiego e la diffusione.
Con riferimento alle sonde geotermiche a circuito chiuso, invece, occorre sottolineare che il fluido operatore impiegato in tali impianti consiste solitamente in acqua miscelata ad una soluzione anticongelante come il glicole etilenico o propilenico, il che comporta notevoli problematiche di smaltimento ambientale e di sicurezza per l’uomo, nonché problemi legati alla possibile contaminazione delle falde in caso di rottura delle tubazioni. Tutte le sonde geotermiche tradizionali, inoltre, sono afflitte da costi di fabbricazione e installazione piuttosto elevati, soprattutto nel caso in cui sia necessario raggiungere profondità di interramento particolarmente elevate. A tale proposito si sottolinea che la quantità e la complessità degli scavi di interramento dipende dalla capacità di scambio termico dell’impianto che si desidera ottenere e sono soventi i casi in cui occorre realizzare più pozzi ed installare più sonde per dimensionare correttamente l’impianto dal punto di vista termico.
Non bisogna dimenticare, inoltre, che tutte le sonde geotermiche tradizionali sono predisposte per essere interrate e cementate stabilmente nel terreno, senza alcuna possibilità di effettuare interventi di manutenzione o rifacimento senza demolire la sonda preesistente, con conseguenti problematiche legate allo smaltimento dei relativi rifiuti/macerie.
A tale proposito si sottolinea che le sonde tradizionali hanno una vita media di funzionamento piuttosto limitata (circa 10 anni).
Il compito principale della presente invenzione à ̈ quello di escogitare una sonda geotermica a circuito chiuso che consenta di trovare una valida alternativa all’uso delle sonde tradizionali, permettendo, a parità di capacità termica produttiva, di ridurre la quantità e la profondità degli scavi, con conseguente limitazione delle spese di acquisto e installazione deirimpianto, e, a parità di costo, di incrementare l’efficienza e la produttività dell’impianto.
Ulteriore scopo del presente trovato à ̈ quello di escogitare una sonda geotermica a circuito chiuso che permetta di evitare ogni rischio di contaminazione ambientale e di sicurezza per l’uomo e, al tempo stesso, sia in grado di operare per un periodo di attività sensibilmente superiore rispetto alle sonde tradizionali.
Altro scopo del presente trovato à ̈ quello di escogitare una sonda geotermica a circuito chiuso che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.
Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dalla presente sonda geotermica a circuito chiuso, comprendente almeno un elemento tubolare interrabile in una falda acquifera contenente acqua di falda, all’interno di detto elemento tubolare essendo delimitato uno spazio di alloggiamento di almeno uno scambiatore di calore in cui circola un fluido operatore atto a scambiare calore con detta acqua di falda, caratterizzata dal fatto che detto elemento tubolare comprende almeno una prima apertura di accesso ed almeno una seconda apertura di accesso per il passaggio di detta acqua di falda tra detta falda acquifera e detto elemento tubolare, alP' interno di detto elemento tubolare essendo alloggiato almeno un dispositivo di pompaggio di detta acqua di falda atto a richiamare detta acqua di falda in ingresso da una di dette aperture di accesso e a pomparla in uscita attraverso l’altra di dette aperture di accesso.
Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di una sonda geotermica a circuito chiuso, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle rinite tavole di disegni in cui:
la figura 1 à ̈ una vista prospettica di un impianto domestico che prevede l’impiego della sonda geotermica secondo il trovato;
la figura 2 Ã ̈ una vista in sezione, schematica e parziale, della sonda geotermica secondo il trovato.
Con particolare riferimento a tali figure, si à ̈ indicato globalmente con 1 una sonda geotermica a circuito chiuso.
Nella particolare forma di attuazione dell’invenzione illustrata nelle figure, la sonda geotermica 1 à ̈ collegata ad un impianto 2 di condizionamento domestico di un edificio 3 provvisto di:
una macchina condizionatrice 4, del tipo di una pompa di calore o simili, che riscalda o raffredda l’acqua per gli usi domestici,
un serbatoio di accumulo 5 dell’acqua riscaldata, e
- una serie di utenze 6, 7, sia per il riscaldamento domestico 6 (termosifoni o serpentine a pavimento) sia per la fornitura di acqua calda 7 ad uso sanitario (docce, lavandini o simili).
Per il corretto funzionamento dell’impianto 2, la pompa di calore 4 à ̈ destinata a cooperare anche con un fluido operatore 8 che circola nella sonda geotermica 1 e che trasferisce il calore dalla pompa di calore 4 al sottosuolo o, viceversa, dal sottosuolo alla pompa di calore 4.
Utilmente, il fluido operatore 8 impiegato nella pompa di calore 4 e nella sonda geotermica 1 à ̈ l’acqua potabile erogata dalla normale rete idrica, senza alcun tipo di additivo; a tale proposito si sottolinea che la particolare tipologia di sonda geotermica 1 secondo la presente invenzione à ̈ in grado di operare correttamente senza necessitare di sostanze anticongelanti.
La sonda geotermica 1 comprende un elemento tubolare 9 interrabile in una falda acquifera 10 contenente acqua di falda 11.
A tale scopo l’elemento tubolare 9 presenta una lunghezza non molto elevata ma sufficiente a raggiungere, a bassa profondità, la prima falda acquifera 10 disponibile.
A seconda della conformazione geologica del sito di interramento, dunque, l’elemento tubolare 9 potrà presentare forme e dimensioni diverse; a titolo esemplificativo, comunque, una possibile forma di attuazione della sonda geotermica 1 comprende un elemento tubolare 9 di circa 20-30 cm di diametro e circa 30 m di lunghezza, che à ̈ destinato ad essere interrato per circa 15-20 m nel terreno 12, fino al raggiungimento della falda acquifera 10, aH’intemo della quale si estende per un’ulteriore profondità di circa 10-1 5 m.
La sonda geotermica 1 comprende un pozzetto di servizio 13 eretto stabilmente al suolo e parzialmente interrato nel terreno 12, in cui affiora un’estremità superiore 9a dell’elemento tubolare 9.
L’estremità superiore 9a à ̈ sostanzialmente aperta e, attraverso di essa, à ̈ possibile accedere internamente alla sonda geotermica 1 per l’esecuzione di interventi di manutenzione e riparazione.
L’estremità superiore 9a à ̈ comunque richiudibile tramite appositi mezzi di chiusura 14, del tipo di un setto a tenuta stagna.
All’ interno dell’elemento tubolare 9 à ̈ delimitato uno spazio di alloggiamento 15, 16 destinato ad alloggiare uno scambiatore di calore 17 in cui circola il fluido operatore 8 atto a scambiare calore con l’acqua di falda 1 1.
Lo scambiatore di calore 17 consiste in un fascio tubiero di qualunque conformazione e geometria, ed à ̈ associato ad una conduttura di arrivo 18 del fluido operatore 8 da scaldare/raffreddare e ad una conduttura di mandata 19 del fluido operatore 8 scaldato/raffreddato.
Le condutture di arrivo e di mandata 18, 19 sono alloggiate almeno parzialmente all’interno dell’elemento tubolare 9, che percorrono quasi completamente e fuoriescono attraverso l’estremità superiore 9a per poi essere associate alla pompa di calore 4.
Per consentire lo scambio termico tra il fluido operatore 8 e l’acqua di falda 11, l’elemento tubolare 9 à ̈ dotato di una prima apertura di accesso 20 e di una seconda apertura di accesso 21 per il passaggio dell’acqua di falda 11 tra la falda acquifera 10 e lo spazio di alloggiamento 15, 16 dell’elemento tubolare 9.
La prima apertura di accesso 20 e la seconda apertura di accesso 21 sono associate a mezzi di filtraggio, ossia sono costituiti da una serie di fessure di diametro adeguato a non lasciar passare particelle di sabbia o altri particolati solidi presenti nella falda acquifera 10.
All’ interno dell’ elemento tubolare 9 à ̈ alloggiato un dispositivo di pompaggio 22 dell’acqua di falda 11 che à ̈ atto a richiamare l’acqua di falda 1 1 in ingresso da una delle aperture di accesso 20, 21 e a pomparla in uscita attraverso l’altra apertura di accesso 20, 21 .
AlP' interno dell’elemento tubolare 9 viene quindi generato un flusso forzato di acqua di falda 11 che si sposta da un’apertura di accesso 20, 21 all’altra investendo lo scambiatore di calore 17 e scambiando calore con il fluido operatore 8 al suo interno.
Le aperture di accesso 20, 21 sono sostanzialmente distanziate lungo la direzione longitudinale dell’elemento tubolare 9, lo spazio di alloggiamento 15, 16 essendo definito dallo spazio compreso tra le due aperture di accesso 20, 21.
Lo spazio di alloggiamento 15, 16 Ã ̈ suddiviso in un primo compartimento 15 comunicante con la prima apertura di accesso 20 e in un secondo compartimento 16 comunicante con la seconda apertura di accesso 21, i compartimenti 15, 16 essendo separati tra loro e posti in comunicazione fluidica per interposizione del dispositivo di pompaggio 22.
A tale proposito l’elemento tubolare 9 à ̈ internamento provvisto di uno spallamento 23 che separa i due compartimenti 15, 16 e supporta mezzi di guarnizione 24 sui quali appoggia il dispositivo di pompaggio 22.
I mezzi di guarnizione 24 consistono in un anello di tenuta antiriflusso che impedisce il passaggio dell’acqua di falda 11 in direzione opposta a quella dettata dal dispositivo di pompaggio 22.
Lo scambiatore di calore 17 ed il dispositivo di pompaggio 22 sono alloggiati nel primo compartimento 15, sopra allo spallamento 23 e all’anello di tenuta antiriflusso 24.
Utilmente l’elemento tubolare 9 à ̈ destinato ad essere interrato in posizione sostanzialmente verticale, per cui le aperture di accesso 20, 21 si vengono a collocare una sopra all’altra, con la prima apertura di accesso 20 sostanzialmente superiore e la seconda apertura di accesso 21 sostanzialmente inferiore; per tale motivo nella presente trattazione la prima apertura di accesso 20 potrà essere denominata anche apertura superiore, mentre la seconda apertura di accesso 21 potrà essere denominata anche apertura inferiore.
Non si escludono, tuttavia, alternative forme di attuazione in cui l’elemento tubolare 9 possa essere collocato obliquamente od orizzontalmente.
Per il corretto funzionamento della sonda geotermica 1, à ̈ prevista almeno una tubatura di servizio 25 atta alla pulizia dei mezzi filtranti dell’apertura inferiore 21 che, per conformazione e posizione, à ̈ più soggetta a sporcamenti.
Preferibilmente la sonda geotermica 1 à ̈ dotata di due tubature di servizio 25, in grado di funzionare alternativamente secondo le necessità anche in caso di malfunzionamento di una di esse.
Le tubature di servizio 25, in pratica, permettono di rimuovere eventuali particelle solide che si dovessero accumulare sul fondo della sonda geotermica 1 senza estrarre dall’elemento tubolare 9 i vari componenti. Vantaggiosamente la sonda geotermica 1 comprende anche un’unità di elaborazione e controllo 26 che gestisce il funzionamento del dispositivo di pompaggio 22 in funzione dello scambio termico desiderato, nonché monitorizza il corretto funzionamento di tutto il sistema, indicando la natura di eventuali problemi, bloccando il funzionamento in caso di regime critico, fornendo le letture dei parametri all’ interno del sistema ed eventualmente conservando i dati storici acquisiti all’ interno di una memoria di immagazzinamento, qualora prevista.
A tale proposito la sonda geotermica 1 Ã ̈ dotata di:
- primi mezzi di rilevamento 27, del tipo di un pressostato o simili, che sono atti a rilevare la pressione dell’acqua di falda 11 in uscita dal dispositivo di pompaggio 22 e sono operativamente associati alP' unità di elaborazione e controllo 26;
secondi mezzi di rilevamento 28, che sono atti a rilevare la temperatura dell’acqua di falda 11 in uscita dallo scambiatore di calore 17 e sono associati all’unità di elaborazione e controllo 26; e
- terzi mezzi di rilevamento 29, che sono atti a rilevare la temperatura del fluido operatore 8 in uscita dall’elemento tubolare 9 e sono operativamente associati all’unità di elaborazione e controllo 26.
Il pressostato 27, in pratica, à ̈ atto a monitorare la contropressione dell’acqua di falda 11 allo scopo di verificare l’eventuale intasamento dell’apertura inferiore 21 ed eventuali anomalie al dispositivo di pompaggio 22, come nel caso di assenza di pressione nonostante la messa in funzione del dispositivo di pompaggio 22.
Per mezzo dei secondi mezzi di rilevamento 28 e dei terzi mezzi di rilevamento 29, inoltre, l’unità di elaborazione e controllo 26 à ̈ in grado di confrontare la temperatura dell’acqua di falda Il e del fluido operatore 8 a scambio termico avvenuto e verificare eventuali inefficienze dello scambiatore di calore 17 che potrebbero richiedere P esecuzione di eventuali interventi di manutenzione.
In figura 2 à ̈ schematicamente illustrato il funzionamento della sonda geotermica 1 in inverno, ossia quando la pompa di calore 4 à ̈ azionata per riscaldare l’acqua circolante nelle utenze 6, 7.
In tali circostanze il fluido operatore 8 ha il compito di prelevare calore dalla falda acquifera 10 e di trasferirlo alla pompa di calore 4.
Il fluido operatore 8, che entra nell’elemento tubolare 9 attraverso la conduttura di arrivo 18 e fuoriesce attraverso la conduttura di mandata 19, percorre lo scambiatore di calore 17 ad una temperatura mediamente più bassa rispetto alla temperatura di circa 10-15 °C dell’acqua di falda 11, acquistando calore dalla falda acquifera 10.
L’acqua di falda 11, d’altra parte, viene aspirata tramite il dispositivo di pompaggio 22 e viene spinta ad entrare nel primo compartimento 15 attraverso l’apertura superiore 20 e a percorrere forzatamente lo scambiatore di calore 17 verso il basso.
Lo scambio di calore tra il fluido operatore 8 e l’acqua di falda 11 avviene per effetto convettivo in modo molto efficiente, sia in ragione del moto turbinoso generato dal dispositivo di pompaggio 22 sia del fatto che, convenientemente, il fluido operatore 8 viene fatto circolare nello scambiatore di calore 17 in controcorrente rispetto al flusso dell’acqua di falda 11.
Completato lo scambio termico, l’acqua di falda 11 attraversa il dispositivo di pompaggio 22, passa nel secondo compartimento 16 e fuoriesce nella falda acquifera attraverso l’apertura inferiore 21.
In condizioni di normale funzionamento della sonda geotermica 1, la portata dell’acqua di falda 11 in ingresso à ̈ uguale alla portata dell’acqua di falda 11 in uscita; il livello della falda acquifera 10 rimane pertanto costante e non si assistono a fenomeni di emungimento della falda.
Completato lo scambio termico, l’acqua di falda 11 evacuata dalla sonda geotermica 1 presenta una temperatura di alcuni gradi inferiore a quella in entrata (al massimo 4 °C); in virtù di questa differenza di temperatura e della distanza tra le due aperture di accesso 20, 21, l’acqua di falda 11 che percorre l’elemento tubolare 9 tende a spostarsi verso il basso anche per effetto naturale, agevolando il funzionamento del dispositivo di pompaggio 22, e, una volta ritornata nella falda acquifera 10, tende a non risalire verso l’alto, evitando eventuali riflussi in cortocircuito che stresserebbero la falda acquifera 10 attorno alla sonda geotermica 1 e diminuirebbero il rendimento del sistema.
Il funzionamento della sonda geotermica 1 in estate à ̈ invertito rispetto a quello illustrato in figura 2.
In questa stagione la pompa di calore 4 à ̈ azionata per rinfrescare l’edificio 3 e il fluido operatore 8 ha il compito di prelevare calore dalla pompa di calore 4 e di trasferirlo alla falda acquifera 10.
AlPinter dello scambiatore di calore 17, infatti, il fluido operatore 8 presenta una temperatura mediamente più alta rispetto all’acqua di falda 11 e, dunque, si raffredda, mentre l’acqua di falda 11 si scalda.
In queste condizioni di funzionamento il dispositivo di pompaggio 22 viene azionato in direzione inversa rispetto all’inverno e l’acqua di falda 11 viene aspirata attraverso P apertura inferiore 21 ed inviata verso l’alto, sfruttandone anche i fenomeni convettivi naturali, fino ad uscire attraverso l’apertura superiore 20.
Analogamente, il fluido operatore 8 percorre lo scambiatore di calore 17 in direzione opposta (in questa circostanza la conduttura di arrivo 18 e la conduttura di mandata 19 si invertono rispetto al funzionamento invernale), così da assicurare comunque un flusso controcorrente tra i due fluidi termovettori.
Anche in questa stagione, quindi, si sfrutta la differenza di temperatura dell’acqua di falda 1 1 tra l’apertura inferiore 21 (a temperatura più bassa) e l’apertura superiore 20 (a temperatura più alta) per agevolare il funzionamento del dispositivo di pompaggio 22 e scongiurare eventuali riflussi in cortocircuito.
Si à ̈ in pratica constatato come l’invenzione descritta raggiunga gli scopi proposti.
A tale proposito si sottolinea che la sonda geotermica secondo l’invenzione permette di:
trovare una valida alternativa all’uso delle sonde tradizionali che prevedono perforazioni fino a 100-150 m e costi molto elevati di fabbricazione ed installazione, sfruttando al contrario una sonda a bassa entalpia e bassa profondità che richiede solo il raggiungimento della prima falda acquifera disponibile e riduce il rischio di mettere in comunicazione, durante la perforazione, due o più falde acquifere sovrapposte e, quindi, di comprometterle;
sfruttare il trasferimento di calore tra il fluido operatore e la falda acquifera mediante effetti convettivi forzati particolarmente efficienti, in grado di incrementare il flusso di falda in modo da aumentare lo scambio tra le pareti dello scambiatore di calore e l’acqua di falda;
- utilizzare un fluido operatore costituito esclusivamente da acqua potabile, a differenza delle sonde tradizionali che utilizzano glicole; effettuare interventi di manutenzione e riparazione senza abbandonare o compromettere Γ integrità del pozzo geotermico;
ampliare la capacità termica delFimpianto senza ricorrere ad altre perforazioni;
- rendere disponibile un sistema di condizionamento invernale ed estivo anche in unità immobiliari piccole o modeste, con costi sostenibili rispetto alle tecnologie esistenti molto costose.

Claims (16)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Sonda geotermica (1) a circuito chiuso, comprendente almeno un elemento tubolare (9) interrabile in una falda acquifera (10) contenente acqua di falda (11), alT interno di detto elemento tubolare (9) essendo delimitato uno spazio di alloggiamento (14, 15) di almeno uno scambiatore di calore (17) in cui circola un fluido operatore (8) atto a scambiare calore con detta acqua di falda (11), caratterizzata dal fatto che detto elemento tubolare (9) comprende almeno una prima apertura (20) di accesso ed almeno una seconda apertura di accesso (21) per il passaggio di detta acqua di falda (11) tra detta falda acquifera e detto elemento tubolare (9), all’ interno di detto elemento tubolare (9) essendo alloggiato almeno un dispositivo di pompaggio (22) di detta acqua di falda (11) atto a richiamare detta acqua di falda (1 1) in ingresso da una di dette aperture di accesso (20, 21) e a pomparla in uscita attraverso l’altra di dette aperture di accesso (21, 20).
  2. 2) Sonda geotermica (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette aperture di accesso (20, 21) sono sostanzialmente distanziate lungo la direzione longitudinale di detto elemento tubolare (9), detto spazio di alloggiamento (14, 15) essendo definito dallo spazio compreso tra dette aperture di accesso (20, 21).
  3. 3) Sonda geotermica (1) secondo ima o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto spazio di alloggiamento (14, 15) à ̈ suddiviso in almeno un primo compartimento (14) comunicante con detta prima apertura di accesso (20) e in almeno un secondo compartimento (15) comunicante con detta seconda apertura di accesso (21), detti compartimenti (14, 15) essendo separati tra loro e posti in comunicazione fluidica per interposizione di detto dispositivo di pompaggio (22).
  4. 4) Sonda geotermica (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che almeno uno tra detto scambiatore di calore (17) e detto dispositivo di pompaggio (22) Ã ̈ alloggiato in detto primo compartimento (14).
  5. 5) Sonda geotermica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto elemento tubolare (9) à ̈ sostanzialmente verticale, detta prima apertura di accesso (20) essendo sostanzialmente superiore e detta seconda apertura di accesso (21) essendo sostanzialmente inferiore.
  6. 6) Sonda geotermica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che almeno una tra detta prima apertura di accesso (20) e detta seconda apertura di accesso (21) à ̈ associata a mezzi di filtraggio.
  7. 7) Sonda geotermica (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che comprende almeno una tubatura di servizio (25) atta alla pulizia di detti mezzi filtranti.
  8. 8) Sonda geotermica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto scambiatore di calore (17) à ̈ associato ad almeno una conduttura di arrivo (18) del fluido operatore (8) da scaldare/raffreddare e ad almeno una conduttura di mandata (19) del fluido operatore (8) scaldato/raffreddato.
  9. 9) Sonda geotermica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende almeno un pozzetto di servizio (13) montato al suolo in cui affiora un’estremità superiore (9a) di detto elemento tubolare (9).
  10. 10) Sonda geotermica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che dette condutture (18, 19) sono alloggiate almeno parzialmente aH’intemo di detto elemento tubolare (9) e fuoriescono attraverso detta estremità superiore (9a).
  11. 11) Sonda geotermica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende mezzi di chiusura (14) di detta estremità superiore (9a).
  12. 12) Sonda geotermica (1) secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di chiusura (14) comprendono almeno un setto a tenuta stagna.
  13. 13) Sonda geotermica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che comprende almeno un’unità di elaborazione e controllo (26) del funzionamento di detto dispositivo di pompaggio (22).
  14. 14) Sonda geotermica (1) secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che comprende primi mezzi di rilevamento (27), che sono atti a rilevare la pressione di detta acqua di falda (11) in uscita da detto dispositivo di pompaggio (22) e sono operativamente associati a detta unità di elaborazione e controllo (26).
  15. 15) Sonda geotermica (1) secondo la rivendicazione 13 o 14, caratterizzata dal fatto che comprende secondi mezzi di rilevamento (28), che sono atti a rilevare la temperatura di detta acqua di falda (11) in uscita da detto scambiatore di calore (17) e sono associati a detta unità di elaborazione e controllo (26).
  16. 16) Sonda geotermica (1) secondo la rivendicazione 13 o 14 o 15, caratterizzata dal fatto che comprende terzi mezzi di rilevamento (29), che sono atti a rilevare la temperatura di detto fluido operatore (8) in uscita da detto elemento tubolare (9) e sono operativamente associati a detta unità di elaborazione e controllo (26).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTV20120217A1 (it) * 2012-11-14 2014-05-15 Paolo Sivieri Sonda geotermica e relativo metodo di funzionamento
ES1078916Y (es) * 2013-02-05 2013-06-28 Gregorio Jose Salido Sonda geotermica de intercambio térmico mediante movimiento de agua
CN108562651B (zh) * 2018-04-12 2020-07-10 长春工程学院 笔式超声探头姿态闭环调节装置及方法
WO2020117946A1 (en) * 2018-12-04 2020-06-11 Regents Of The University Of Minnesota Groundwater enhanced geothermal heat pump
IT201900006817A1 (it) * 2019-05-14 2020-11-14 Turboden Spa Circuito di scambio termico per impianto geotermico
US11029062B2 (en) 2019-07-25 2021-06-08 Strabo Engineering, LLC Geothermal heat mining system
CN116717926B (zh) * 2023-07-28 2024-04-05 天津地热开发有限公司 一种中深层地热能采集同井抽回系统

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3938592A (en) * 1970-03-23 1976-02-17 Ivan Timofeevich Aladiev Rock-exploitation method based on thermodynamic cycles utilizing in-situ energy source
WO2009043548A1 (de) * 2007-09-28 2009-04-09 Geo-En Energy Technologies Gmbh Grundwasserbrunnen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3938592A (en) * 1970-03-23 1976-02-17 Ivan Timofeevich Aladiev Rock-exploitation method based on thermodynamic cycles utilizing in-situ energy source
WO2009043548A1 (de) * 2007-09-28 2009-04-09 Geo-En Energy Technologies Gmbh Grundwasserbrunnen

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