Geotermia integrata negli edifici: il ruolo dei BIGS

Per migliorare l’efficienza energetica e le prestazioni edilizie, si ragiona sulle potenzialità della geotermia integrata negli edifici e sui Building Integrated Geothermal Systems (BIGS). Si tratta di un approccio volto a sviluppare soluzioni efficienti e a basso costo per sfruttare lo scambio termico con il terreno per la climatizzazione degli edifici. Prende spunto dai sistemi fotovoltaici integrati (BIPV). A differenza di questi ultimi, i BIGS sfruttano fondazioni e pareti interrate come scambiatori di calore. Sono particolarmente vantaggiosi per nuove costruzioni e per edifici con un buon rapporto tra superficie interrata e volume, ma possono integrare i sistemi tradizionali anche in contesti più complessi.

A introdurre il tema è stato Marco Barla, docente di Ingegneria Geotecnica del Politecnico di Torino, al primo Congresso Mondiale sulle Geostrutture Energetiche (WCEG), tenutosi in Romania.

Geotermia integrata negli edifici: un’opportunità per le geostrutture energetiche

Il suo intervento al convegno internazionale, in qualità di presidente della International Society for Energy Geostructures, si è focalizzato sulla possibilità di “Modellare il futuro delle geostrutture energetiche”. Nell’occasione, Barla ha sostenuto la possibilità di sfruttare l’intero involucro edilizio. «Prendendo in prestito la terminologia usata dagli architetti per i sistemi BIPV, ho proposto il termine BIGS: Building-Integrated Geothermal Systems, cioè sistemi geotermici integrati direttamente in elementi strutturali e architettonici».

Le tecnologie adottabili

Esistono diverse modalità di implementazione dei BIGS. Una soluzione, denominata “geotherm-skin”, nome del brevetto creato dal team del Politecnico di Torino, consiste nell’applicare tubazioni alle pareti interrate dopo la loro costruzione. Questo metodo è molto conveniente per edifici nuovi, come dimostrato in un progetto a Trento per un edificio a uso terziario, ma meno conveniente negli interventi di ristrutturazione, salvo quelli di maggiore entità che prevedano già degli scavi.

«Nel caso di nuove costruzioni l’integrazione è semplice: nel momento in cui si stanno realizzando piani interrati e fondazioni, si applicano i tubi, si procede al riempimento, completando così l’intervento», spiega Barla. Tecnologie più complesse prevedono l’integrazione delle tubazioni direttamente nelle opere strutturali (pali, diaframmi) prima del getto di calcestruzzo, fissandole alle armature.

Costi e tempi giocano a favore dell’adozione dei BIGS

Prevedere sistemi geotermici integrati negli edifici, come i BIGS, durante la costruzione comporta un costo aggiuntivo molto ridotto, quantificabile in 60-70 €/m², limitato al prezzo delle tubazioni in PVC o HDPE e alla manodopera, nettamente inferiore rispetto alla perforazione di sonde geotermiche tradizionali (60–100 €/m). Sfruttando le superfici di fondazione, si ottiene uno scambiatore termico quasi “gratuito” che può ridurre il numero di sonde necessarie, utilizzando la stessa pompa di calore acqua-acqua.

La potenza estraibile è stimata in circa 20 W/m² di superficie attivata, variabile in funzione delle condizioni del sito (presenza di falda, tipo di terreno). La tecnologia alla base dei BIGS è ideale per edifici con un buon rapporto tra superficie interrata e volume fuori terra, come villette o edifici bassi, dove può coprire quasi il 100% del fabbisogno termico. Per condomini multipiano in ambito urbano, dove la superficie interrata è ridotta rispetto al volume totale, i Building Integrated Geothermal Systems possono fungere da integrazione, anche se difficilmente potranno coprire l’intero fabbisogno.

Le potenzialità applicative

I sistemi di geotermia integrata negli edifici si possono combinare efficacemente con un buon isolamento (per esempio, il cappotto termico) per ridurre il fabbisogno energetico. Il sistema è versatile e funziona sia per il riscaldamento invernale sia per il raffrescamento estivo. Le prestazioni del sistema dipendono anche dalle condizioni climatiche: in aree come Torino potrebbe essere necessaria un’integrazione in inverno, mentre in estate il sistema può coprire il 100% del fabbisogno; in Sicilia, potrebbe accadere il contrario.

L’applicazione delle tecnologie geotermiche integrate è scalabile e sta suscitando interesse in contesti diversi: dalla piccola scala, come un “muro energetico” da 2 kW in una casa di campagna, fino a progetti su larga scala come l’integrazione nella metropolitana di Torino (20 MW) o in quella di Atene. Ciò dimostra la versatilità e il potenziale della tecnologia nel rispondere a esigenze energetiche di ordini di grandezza differenti.

FAQ – Geotermia integrata negli edifici e BIGS

Cosa sono i BIGS (Building-Integrated Geothermal Systems)?

I BIGS sono sistemi geotermici integrati direttamente negli elementi strutturali e architettonici dell’edificio a contatto con il terreno, come fondazioni, pali, diaframmi e pareti interrate. Queste parti dell’edificio diventano così scambiatori di calore collegati a una pompa di calore. Il termine è stato proposto da Marco Barla, docente di Ingegneria Geotecnica al Politecnico di Torino e presidente della International Society for Energy Geostructures. Il nome richiama i sistemi fotovoltaici integrati (BIPV), con la differenza che qui l’involucro sfrutta lo scambio termico con il sottosuolo e non la radiazione solare.

Che differenza c’è tra i BIGS e le sonde geotermiche tradizionali?

Le sonde geotermiche verticali richiedono perforazioni dedicate, con un costo indicativo di 60-100 € per metro lineare. I BIGS invece usano superfici che vanno realizzate comunque, cioè i piani interrati e le fondazioni. Se il sistema è previsto in fase di costruzione, il costo aggiuntivo stimato è di 60-70 €/m², limitato alle tubazioni in PVC o HDPE e alla manodopera. I due sistemi possono anche lavorare insieme: la superficie attivata riduce il numero di sonde necessarie e resta collegata alla stessa pompa di calore acqua-acqua.

Quanta energia termica può fornire una parete o una fondazione geotermica?

La potenza estraibile è stimata in circa 20 W/m² di superficie attivata. Il valore cambia in base al tipo di terreno e alla presenza di falda. Un dato di confronto viene dal prototipo di parete geotermica sviluppato e monitorato a Torino dal Politecnico (Baralis e Barla, International Journal of Energy and Environmental Engineering, 2021). Qui lo scambio con il terreno è stato di circa 17 W/m² in riscaldamento e di circa 68 W/m² in raffrescamento. Nelle villette e negli edifici bassi, dove la superficie interrata è ampia rispetto al volume, il sistema può coprire quasi tutto il fabbisogno termico. Nei condomini multipiano svolge invece un ruolo di integrazione.

Quali autorizzazioni servono per un impianto geotermico a circuito chiuso?

Il riferimento è il DM 2 aprile 2026 del MASE, in vigore dal 16 aprile 2026. Negli edifici esistenti basta l’attività libera se la potenza è inferiore a 50 kW e le sonde verticali non superano gli 80 m di profondità. Oltre questi limiti serve la PAS, che vale fino a 500 kW e 250 m. In entrambi i casi l’intervento non deve toccare le parti strutturali né modificare destinazione d’uso o parametri urbanistici. Nelle nuove costruzioni, il contesto più adatto ai BIGS, l’impianto va invece compreso nel titolo edilizio dell’intervento.

Esistono incentivi per le pompe di calore geotermiche?

Sì. Il Conto Termico 3.0 (DM 7 agosto 2025, regole applicative approvate dal MASE il 19 dicembre 2025) finanzia l’intervento III.A. Si tratta della sostituzione di impianti di climatizzazione invernale esistenti con pompe di calore elettriche o a gas che usano energia aerotermica, geotermica o idrotermica. Il contributo è erogato dal GSE in conto capitale, fino al 65% delle spese ammissibili, entro massimali calcolati sulle caratteristiche tecniche dell’impianto. Possono accedere privati, imprese e pubbliche amministrazioni. Gli importi fino a 15.000 € arrivano in un’unica rata. Oltre questa soglia l’erogazione si divide in rate annuali: 2 anni per impianti fino a 35 kW, 5 anni per quelli da 35 a 2.000 kW.

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