Campo pozzi geotermico per la climatizzazione di un complesso uffici

Dati del progetto
Committente: Società privata
Luogo e anno: Torino, 2015-2017
Importo lavori: Euro 350'000,00
Tipo di incarico: Progettazione definitiva ed esecutiva.
Studio ambientale preliminare
Direzione lavori.

Caratteristiche principali

Grazie alla crescente sensibilità verso le fonti energetiche rinnovabili, la geotermia a bassa entalpia è una tecnologia di climatizzazione sempre più diffusa.

Soprattutto per gli impianti di grande potenza, i sistemi più convenienti sono quelli a circuito aperto, in cui lo scambio di calore avviene con l'acqua di falda.

Descrizione

Premessa

La nostra Società ha curato la progettazione e la realizzazione di un campo pozzi ad uso geotermico a servizio di un importante complesso uffici ubicato nel Comune di Torino, finalizzato ad alimentare l'impianto di climatizzazione in pompa di calore a ciclo aperto.

Lo stabile si trova in un’area intensamente urbanizzata, posta al confine con il parco del Fiume Po. L'intervento ha previsto la riqualificazione della centrale frigorifera esistente, con la trasformazione del sistema di raffreddamento della sezione condensante dei chillers da acqua di torre ad acqua di falda. La potenza termica che la nuova centrale deve garantire, nelle condizioni di massimo carico, risulta pari a 1'900 kW, che corrisponde ad una portata di acqua di raffreddamento pari a 94 l/sec.

Tale portata è garantita attraverso il prelievo dalla falda mediante n. 4 pozzi di emungimento, dei quali uno già esistente, sebbene non più in esercizio, e tre di nuova realizzazione. Dopo l'utilizzo per il raffreddamento della sezione condensante dei gruppi frigo, l'acqua viene reimmessa in falda (ad una temperatura non superiore a 21.5°C) mediante altri 4 pozzi di restituzione, dei quali uno già esistente e tre di nuova realizzazione.

Lo studio idrogeologico

Il progetto è stato supportato da un approfondito studio idrogeologico, finalizzato a definire e/o ricostruire:

  • l'inquadramento geologico e idrogeologico dell'area;
  • l'idrografia locale e l'influenza delle variazioni di livello idrometrico del Fiume Po sul livello della falda;
  • la profondità della base dell'acquifero superficiale, costituita dai depositi impermeabili della Collina di Torino, in modo da definire lo spessore saturo dei livelli acquiferi utilizzabili;
  • le caratteristiche piezometriche generali e di dettaglio della falda superficiale;
  • la stima delle oscillazioni stagionali del livello di falda;
  • la conducibilità idraulica dell'acquifero, attraverso prove a gradini di portata e una prova di falda multi-well a portata costante;
  • i profili di temperatura delle acque sotterranee a diverse profondità;
  • la qualità idrochimica delle acque sotterranee.

Modellizzazione di flusso e del trasporto di calore

Per valutare gli effetti dell'impianto in progetto sul sistema acquifero superficiale è stato sviluppato un modello numerico di flusso e di trasporto di calore, in grado di simulare la circolazione idrica sotterranea nell'intorno dell'area di intervento e l'evoluzione nel tempo del plume termico conseguente alla reimmissione in falda delle acque in uscita dall'impianto.

Il modello è stato sviluppato utilizzando i codici alle differenze finite MODFLOW (modello di flusso) ed MT3D-MS (modello di trasporto). Nello sviluppo del modello si è tenuto conto della presenza di un impianto geotermico posto a monte dell'area di indagine, al fine di valutare le possibili interferenze con l'impianto in progetto

Le simulazioni hanno permesso di definire:

  • l'alterazione al flusso naturale della falda operata dal campo pozzi;
  • i massimi abbassamenti e innalzamenti di livello determinati rispettivamente dai pozzi di captazione di restituzione, nelle condizioni di massima e minima escursione della falda;
  • l'alterazione termica della risorsa idrica (bolla di calore), determinata dalla restituzione delle acque a valle dello scambio termico;
  • le variazioni di temperatura ai pozzi di emungimento, in modo da verificare l'assenza di rischio di cortocircuito termico per richiamo, da parte dei pozzi di captazione, di acqua termicamente alterata dal pozzo di reimmissione, con conseguente minor rendimento della pompa di calore;
  • l'assenza di interferenze con altri impianti geotermici già autorizzati.

Valutazione di impatto ambientale

Il progetto, prevedendo un prelievo d'acqua superiore a 50 l/s, è stato sottoposto a verifica di assoggettabilità alla VIA da parte della Città Metropolitana di Torino. La nostra Società ha curato la redazione dello Studio Preliminare Ambientale ai sensi dell’art. 10 della L.R. 40/1998 e dell’art. 20 del D.Lgs. 152/06. Il procedimento si è concluso positivamente, con la determinazione di esclusione del progetto dalla fase di VIA.

Progettazione e realizzazione del campo pozzi

La realizzazione del campo pozzi in progetto è stata ultimata nel gennaio 2017. Tutti i nuovi pozzi sono stati realizzati all'interno del piano interrato dell'edificio, utilizzando una sonda di perforazione appositamente modificata per operare anche con le ridotte altezze disponibili.

La perforazione è stata eseguita con metodo a rotazione con circolazione di aria compressa per il recupero del detrito e l'utilizzo di tubazioni metalliche provvisorie di rivestimento per il sostegno del perforo. Per massimizzare la luce filtrante e minimizzare così le perdite di carico, tutti i nuovi pozzi sono stati dotati di filtro spirale a luce continua.

Piano di monitoraggio

Per consentire la regolazione del sistema, tutti i pozzi di prelievo e di restituzione sono stati dotati di strumentazione per il monitoraggio in continuo delle temperature, delle portate, delle pressioni e dei livelli idrici.

Per verificare l'assenza di impatti negativi sulla qualità delle risorse idriche sotterranee, a valle dei pozzi di restituzione è stato realizzato un piezometro di monitoraggio, dotato di sonda multiparametrica per la misurazione in continuo (4 misure al giorno) del livello di falda, della temperatura e della conducibilità elettrica, con archiviazione dei dati raccolti. Sullo stesso piezometro, nel primo anno di esercizio saranno eseguite 4 campagne di campionamento e analisi delle acque sotterranee.

Agli Enti di controllo sarà periodicamente trasmessa una relazione tecnica illustrativa dei controlli eseguiti e dei risultati ottenuti.

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