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rapporti - Deliverable

Sviluppo di un applicativo per la simulazione di dettaglio del campo geotermico su scala stagionale

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Sviluppo di un applicativo per la simulazione di dettaglio del campo geotermico su scala stagionale

Viene sviluppato l’applicativo CaRM per la simulazione di transitori termici a breve termine nel terreno conseguenti dal funzionamento di pompe di calore geotermiche con scambiatori a terreno verticali. Vengono descritti: il modello matematico, le caratteristiche dell’applicativo, le attività per la sua validazione. Viene infine presentato un caso-esempio.

Il presente rapporto descrive un modello matematico ed il software su di esso basato, finalizzato alla simulazione dei processi di scambio termico negli scambiatori di calore a terreno collegati a pompe di calore geotermiche. L’approccio considerato si basa sulla analogia elettrica e per questo motivo èdenominato CaRM (CApacity Resistance Model). Il modello qui presentato consente di considerare il modello di efflusso del fluido lungo le tubazioni costituenti la sonda geotermica verticale, le quali possono essere conformate alternativamente a singola U, a doppia U, ad elica o a tubi coassiali . Inoltre,viene valutata la temperatura del suolo a varie distanze dalla perforazione, tenendo conto anche della possibile l’interferenza termica tra sonde contigue. Una volta assegnato l’andamento temporale dalla temperatura di ingresso al loop costituente il campo delle sonde geotermiche, viene effettuato il calcolodella temperatura del fluido in uscita dal loop, del flusso termico scambiato tra sonde geotermiche e terreno e della temperatura in ciascun nodo di discretizzazione del terreno, passo dopo passo. In alternativa, il flusso termico scambiato può essere assegnato come funzione del tempo e le temperaturedel fluido e suolo vengono valutate di conseguenza. Questo modello rappresenta un accettabile compromesso tra facilità d’uso e affidabilità numerica: infatti, da un lato idonee interfacce di I/O affrancano l’utente dalla necessità di altrimenti inevitabili operazioni complesse e delicate di meshing e di visualizzazione; dall’altro lato, la buona accuratezza conseguibile è diretta conseguenzadell’approccio adottato per la discretizzazione. Il modello è stato qualificato a fronte di risultati sperimentali o ottenuto da programmi commerciali agli elementi finiti; il suo utilizzo è stato mostrato per mezzo di un caso-esempio riferito ad un impianto reale.

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