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Pozzo canadese

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Il pozzo canadese, chiamato anche pozzo provenzale, è un sistema geotermico detto di superficie.

Questo sistema serve soprattutto come climatizzatore naturale. Si basa sulla semplice constatazione che la temperatura a 1,60 metri di profondità è quasi costante, ossia circa 17 °C (64 °F) d'estate e 4 °C (40 °F) d'inverno.

Principio Modifica

Utilizzare l'inerzia termica del suolo per pretrattare l'aria che ventila i fabbricati. L'aria così ottenuta è "migliore", più calda in inverno e più fresca in estate. La temperatura del suolo a 2 m di profondità è di circa 15 °C d'estate e 5 °C d'inverno (anche se può variare sensibilmente a seconda del clima).

Messa in opera Modifica

Fare circolare l'aria in un tubo interrato a circa due metri di profondità (più è in profondità, più ci si avvicina a una temperatura costante di 10 °C (vedi: Grafico). Il flusso viene agevolmente mantenuto grazie a un ventilatore. I tubi non devono avere un diametro troppo grande per facilitare gli scambi termici (circa quindici centimetri di diametro). Questo sistema, purtroppo, è utilizzato ancora in maniera insufficiente, anche se il suo costo sarebbe marginale se previsto al momento della costruzione dell'edificio.

File:Puits-canadien-ensemble.png
Tecniche di fabbricazione
La dimensione di un pozzo canadese non può essere decisa senza considerare il sistema di ventilazione dell'abitazione intera.
Precauzioni
La parte attiva dei tubi interrati non deve essere allocata sotto l'abitazione né lungo le fondamenta altrimenti si avrà un "risucchio" di calore dall'abitazione stessa... e quindi un effetto totalmente negativo (sarebbe la casa a scaldare, o raffreddare, il pozzo!).

Qualità dell'aria Modifica

L'obiettivo è di evitare l'inquinamento che potrebbe derivare dal sistema (odori, umidità, batteri, ...).

Ecco, quindi, alcune raccomandazioni:

  • Per l'ingresso del pozzo canadese utilizzate dei materiali a bassa emissione (vapore, odore…). Es.: alluminio, latta...
  • Proteggete per quanto possibile l'ingresso del pozzo tramite una griglia fine, per evitare che possano penetrarvi degli animali (roditori, zanzare…)
  • Se si opta per un filtro (2-5 mm), provvedete alla sua manutenzione regolare ogni 4 mesi. La pratica dice che la filtrazione è più fine dall'esterno verso l'interno.
  • Posizionate l'ingresso a un'altezza sufficiente (1,20 m) per evitare di aspirare la polvere, e lontano dalle fonti di inquinamento (strada, compost…)
  • L'ingresso deve essere accessibile per la pulizia.
  • Non posizionate l'ingresso tra le piante.
  • Prima della prima accensione, pulite il tubo e controllare anche il flusso e il surplus d'acqua.

Scelta del tubo Modifica

  • PVC: il più economico, ma non molto ecologico. Può "eventualmente" liberare dei vapori nocivi dovuti ai processi di fabbricazione. Ad oggi, non ci sono studi riconosciuti sul suo utilizzo nell'ambito dei pozzi canadesi.
  • Polietilene (PE): il più ecologico, ma anche molto caro.
  • Tubo a spirale per protezione dei cavi elettrici (TPC): a buon mercato se di diametro piccolo. Con spirali all'esterno e liscio all'interno. Può essere posato in parallelo ad altri tubi. Attenzione: questo tipo di tubo non è stato creato per l'interramento, cosa che a lungo termine potrebbe nuocere alla sua tenuta.
  • Tubo in calcestruzzo o terra cotta: utilizzato per diametri superiori a 300 mm. I raccordi sono difficili da stagnare. Lo scambio termico è importante (la conduttività del calcestruzzo è più alta di quella dei tubi in plastica, relativamente isolanti). Il problema principale di questo tipo di tubo (oltre alla complessa messa in opera) è che non garantisce una vera tenuta stagna tranne nel caso di una messa in opera particolarmente curata. Il radon del suolo, se presente, potrebbe infiltrarsi nel tubo e arrivare a contaminare l'abitazione.
  • Tubo di ghisa: la rigidità, la resistenza meccanica e l'alta conduttività termica fanno di questo tipo di tubo una soluzione compatibile con un pozzo canadese. Si deve verificare che il rivestimento esterno del tubo resista alla corrosione (tipo zincatura anti-corrosione), oltre che utilizzare giunture in inox.

Consigli Modifica

  • Il tubo deve avere una stabilità sufficiente a sopportare il sotterramento nella terra. Per esempio, prendere un classe CR8 per il PVC.
  • Il PVC è da scartare per la semplice ragione che il gesso contenuto nel PVC impedisce lo scambio termico. Anche le riparazioni con le guaine TPC sono da evitare, in quanto il loro interno non è perfettamente liscio e costituisce un nido per i batteri (odori). Con spessori piccoli (buono scambio termico) esiste un solo tubo concepito specificamente per il pozzo canadese: il tubo in Polipropilene blu, che ha uno strato interiore battericida (ai solfati d'argento,) brevettato dalla ditta REHAU (premio per l'innovazione 2007 al salone dell'energia di Lione). Chi dice brevetto, impone di pagare il prezzo della ricerca per avere un buon risultato. Ma a 2 m di profondità, vale la pena pagare dieci volte di più di una riparazione incompetente per avere la garanzia di un sistema professionale che non trasforma l'abitazione in una stalla nel giro di qualche mese!
  • Anche la tenuta stagna è importante per evitare le infiltrazioni delle acque sotterranee e la propagazione dei batteri. Controllate in particolare i raccordi tra i diversi tubi e privilegiate delle giunture a labbra, tipo purificazione. Non incollate i raccordi per evitare il rischio di rottura al momento della colata e soprattutto il rischio di emanazione di vapori nocivi dovuti alle colle.
  • Il materiale usato non deve emanare dei vapori nocivi come potrebbe succedere nel caso del PVC ad esempio quando viene esposto a temperature elevate (> 30 °C).
  • Il tubo deve essere preferibilmente liscio all'interno per diminuire le perdite di carico e rimanere in regime laminare. Per la parte esterna, privilegiate i tubi a spirale per aumentare lo scambio termico tra il suolo e il tubo.

Annotazioni collettiva: se non avete piccoli diametri e piccole velocità, il regime di flusso in un tubo non è laminare. Questo non è desiderabile in caso di pozzo canadese. Il regime, quindi, non è laminare. Un buon metodo per capirlo è di calcolare il numero di Reynolds (numero che permette di caratterizzare il regime di flusso). È importante sapere che il trasferimento termico è più elevato con un flusso turbolento che con un flusso laminare. Inoltre, le perdite di carico nel regime laminare non sono necessariamente più piccole che nel regime turbolento.

D'altro canto, a parità di flusso, per aumentare la superficie di scambio termico è preferibile utilizzare più tubi di diametro piccolo che un solo tubo con un grosso diametro. I tubi dovrebbero essere il più lontani possibili all'interno dello scavo.

Annotazioni:Modifica

  • Nelle regioni senza radon, con periodi di gelo non troppo intenso, come in Provenza, i tubi possono essere in terra cotta, come nel passato. In questo modo si produce uno scambio di calore tra il tubo e l'aria che riequilibra l'igrometria dell'aria. Troppo secco nei periodi molto freddi o molto caldi; umido in autunno, quando il suolo non è ancora così pieno d'acqua. Si deve solo trovare un fornitore di tubi vecchia maniera.
  • Natura del suolo: l'esperienza mostra che i suoli rocciosi hanno una più grande efficacia termica, che compensa le difficoltà di messa in atto, e non devono essere rinforzati. Da notare anche che il suolo sotto il pozzo resta freddo più a lungo in primavera, e che la zona non deve essere usata come orto.

Evacuazione dei condensati Modifica

In particolare d'estate, quando l'aria si raffredda, l'acqua può creare condensa. Conviene evacuare questi condensati. Ma è difficile vederli, in quanto l'acqua si trasforma in umidità molto velocemente.

In conclusione, il pozzo canadese è un ammortizzatore di temperatura e di umidità.

Qualche possibilità:

  1. Questo sistema ha una tenuta stagna perfetta dall'ingresso dell'aria fino al sistema di ventilazione. Questa soluzione deve essere privilegiata nelle regioni a forte concentrazione di gas radon nel suolo (si veda paragrafo sul radon) o se il suolo è molto umido (sorgenti, falde sotterranee,...).
  2. Nel caso di abitazioni senza cantina, i condensati possono essere raccolti in un pozzetto situato al livello del punto basso. Questo pozzetto permetterà inoltre d'ispezionare visivamente il tubo per scoprire eventuali problemi.
  3. Un'altra soluzione per una casa senza cantina è di posizionare un tubo più in profondità su un letto di pietrisco per permettere l'infiltrazione dei condensati nel suolo.

Dettaglio del sifone: Il passaggio dell'aria tende a prosciugare il sifone. Un sistema semplice consiste nel posizionare un tubo in un recipiente pieno d'acqua. Una capacità sufficiente in funzione della portata eviterà al sifone di seccarsi. L'eccedente può essere evacuato in uno scarico di acque usate. Attenzione in questo caso a posizionare un secondo sifone in modo da evitare di aspirare dei cattivi odori.

Sul Radon Modifica

Il radon è un gas radioattivo di origine naturale. Proviene dalla disintegrazione dell'uranio e del radio presenti nella crosta terrestre. È presente dappertutto sulla superficie del pianeta e proviene soprattutto dal sottosuolo granitico e vulcanico, oltre che da qualche materiale per costruzioni. Il radon si può accumulare negli spazi chiusi, in particolare nelle abitazioni. I modi per diminuire le concentrazioni di radon nelle abitazioni sono semplici:

  • aerare e ventilare le abitazioni, il sottosuolo e i vespai;
  • migliorare la tenuta stagna dei muri e dei pavimenti.

Nelle zone più colpite, le autorità locali dovrebbero procedere all'individuazione di questo gas radioattivo almeno nei luoghi aperti al pubblico per periodi prolungati (in particolare negli edifici adibiti a scuole, ospedali...).

Il radon può essere diffuso nelle abitazioni tramite il pozzo canadese se il tubo che porta l'aria dall'esterno non è a tenuta stagna.

Raccomandazioni: come guaine di protezione dei cavi elettrici (lisci all'interno) usate quelle di diametro 160 mm o 110 mm per 25 m di lunghezza, in modo da evitare le giunture. Si deve prestare particolare attenzione se si ricopre il tubo con della terra, per evitare che si formino delle sacche dove potrebbe fermarsi il radon.

Come ulteriore precauzione, misurate il radon presente nella vostra abitazione per diverse settimane usando un dosimetro che verrà analizzato in laboratorio (20-40 €).

Differenti possibilità di posa dei tubi Modifica

Tutte le configurazioni sono possibili, ma si deve guardare al fatto che meno gomiti ci saranno meno perdite ci saranno, e di conseguenza si avrà più potenza di ventilazione. La posa dei tubi sarà fatta in considerazione della configurazione del terreno.

Raccomandazioni:

  1. Al momento del progetto, evitate gomiti e angoli.
  2. Prevedete una pendenza del 2 % minimo nel senso dell'aspirazione per evacuare la condensa.
  3. In casi di presenza di una forte concentrazione di radon, sarà possibile solo una soluzione a tenuta stagna.
  4. Tenete una distanza sufficiente tra i diversi tubi. (Min 0,8 m)

Dimensioni del pozzo canadese Modifica

Calcolo Modifica

Il calcolo di un pozzo canadese viene fatto tenendo presenti diversi parametri. Qui trovate i principali:

  1. Il volume dell'abitazione
  2. La portata necessaria per estate e inverno
  3. La scelta della ventilazione dell'abitazione (VMC, areazione naturale, …)
  4. L'architettura (bioclimatica, materiali, isolante, serra, …)
  5. La natura del suolo (sabbioso, argilloso, falde fratiche,…)
  6. Lo spazio disponibile all'interramento del tubo
  7. La posizione geografica
  8. Il budget.

Ipotesi Modifica

L'idea di quest'articolo è di dare le chiavi per trovare la soluzione ideale per la propria configurazione a partire dall'esempio descritto nel paragrafo seguente. Si tratta di un edificio con ossatura in legno biclimatica com materiali nuovi. L'isolante è di 18 cm in granulato di sughero per i muri e di 24 cm di lana di lino per il colmo. La casa è stata concepita per approfittare al massimo degli apporti passivi del sole. Una serie di pannelli termosolari con superficie complessiva di 20 m² accoppiato a un bollitore ( puffer ) di 2000 l per l'idro-accumulazione (volano termico) si occupa del riscaldamento della casa e dell'acqua calda. Il riscaldamento d'appoggio è una caldaia. La traspirazione dei muri è garantita dalla scelta di materiali traspiranti come il Fermacell, para-vapore, sughero, OSB e assi Mélèze. Una cura particolare viene dedicata alla tenuta stagna dell'insieme per evitare le perdite di energia. Così, è stata scelta una unità di ventilazione con recuperatore statico a doppio flusso incrociato per assicurare uno scambio d'aria e di umidità regolare e permanente dell'abitazione intera, recuperando l'energia rimossa dalla ventilazione. Il volume dell'abitazione è di 800 m³ circa e l'aria viene rinnovata ogni 3-4 ore, ossia 240 m³/h di necessità di apporto d'aria dall'esterno.

Tre metodi di funzionamento Modifica

  1. In inverno: l'obiettivo è di riscaldare l'aria prima che entri nell'abitazione. Per ottenere lo scambio termico maggiore, l'aria dovrà circolare a una velocità di circa 1 m/s.
  2. In estate: l'obiettivo è di raffreddare al massimo l'abitazione in caso di alte temperature. La casa bioclimatica è stata progettata per gestire nel miglior modo possibile l'apporto passivo del sole tramite le vetrate e quindi per creare delle zone ombreggiate per evitare un alto apporto di calore durante il giorno (tende esterne, piante a sud, …). Il pozzo canadese è un semplice completamento per tutte queste misure. Per ottenere l'efficacia migliore, la portata di aria dovrà essere più alta per rinnovare l'aria dell'abitazione ogni 2 ore.
  3. Nelle stagioni intermedie: la temperatura confort è compresa tra i 18 e i 22 °C e il sistema sarà disconnesso in caso di bisogno tramite una derivazione, per non rinfrescare l'abitazione quando la temperatura esterna è quasi uguale a quella di confort.

Calcoli: è stato usato il software GAEA (Vedere sotto) per ottimizzare l'installazione, ed eccone alcuni risultati:

Costanti:

  1. Volume dell'abitazione 800 m³
  2. Temperatura consigliata 20 °C
  3. Temperatura della derivazione 18-25 °C
  4. 1 tubo di 50 m in PE (polietilene) diametro di 184 mm (Int) fino a 1,9 m di profondità
  5. Per ottenere la somma delle perdite di carico si deve sommare la perdita di carico di ogni elemento del circuito (vedere l'abaco del fornitore in funzione della portata)


Portata (m³/h) Rinnovo dell'aria (1/h) Perdita di carico Pa (solo per pozzo canadese) Potenza ventilatore (watt)
240 0,3 75,80 8,42
320 0,4 93,13 13,80
400 0,5 114,27 21,16
560 0,7 167,38 43,40
800 1 272,50 100,93


La tabella qui sopra permette di verificare che per un tubo di 50 m di lunghezza con un diametro di 184, per una portata di 240 m³/h, la perdita di carico è solo di 75,80 Pa. La potenza del ventilatore è più alta con una portata maggiore. Come si può constatare, si passa da 8,42 watt a 100 watt con una portata superiore di solo 3 volte.


Portata (m³/h) Riscaldamento dell'aria (kWh/a) Raffreddamento dell'aria (kWh/a) Ore di funzionamento (ore/anno) Tuscita minima (inverno) per Tentrata (-12,7) Tuscita massima (estate) per Tentrata (31,7)
240 1830 258 4607 1,7 17,9
320 2226 340,9 4648 0,3 19,2
400 2560 401,8 4683 -0,9 20,3
560 3119 484,1 4754 -2,6 22
800 3848 548,3 4930 -4,4 24


In funzione della portata, il riscaldamento o il raffreddamento dell'aria permetterà di liberare un apporto energetico più o meno importante. Ma questo apporto si avrà a scapito della potenza del ventilatore, come sottolineato dalla tabella precedente. Si dovrà trovare il giusto compromesso tra un investimento più importante e un apporto energetico un po' inferiore. Dato che il ventilatore ha spesso 2 velocità, da parte mia ho scelto una portata di 240 m³/h per l'inverno e di 400 m³/h per l'estate.

Il software permette anche di simulare altre soluzioni per la scelta degli scambiatori così come di simulare gli aspetti economici della vostra installazione. Ancora una volta la natura ci insegna che tutto quello che serve ai nostri bisogni è a portata di mano.

Vedere anche Modifica

Collegamenti interni Modifica

Fonti Modifica




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