ETD

• Accumulo termico a sonde geotermiche
• Analisi adimensionale
• Borehole Thermal Energy Storage
• Conduzione termica
• Dimensional analysis
• Ground Source Heat Pump
• Pompa di calore geotermica
• State of charge
• Stato di carica
• Thermal conduction

I sistemi BTES (Borehole Thermal Energy Storage) sono accumuli termici di grande scala che, accoppiati a una pompa di calore, utilizzano il terreno per immagazzinare energia. Il loro dimensionamento si basa prevalentemente su simulazioni numeriche, accurate ma onerose in termini di tempi di calcolo e dati richiesti. Questa tesi propone parametri adimensionali, basati sul modello ICS, e correlazioni analitiche per stimare il volume di terreno coinvolto, l’andamento della temperatura adimensionale, l’efficienza di accumulo e lo stato di carica del terreno. Tali parametri sono ricavabili dalla capacità termica volumetrica e dalla diffusività del terreno, dall’armonica fondamentale di Fourier del profilo di carica/scarica e dall’intervallo massimo di temperatura operativa, consentendo analisi di prefattibilità senza ricorrere a simulazioni dinamiche.
I modelli sono stati validati mediante il confronto con simulazioni dinamiche di un impianto GSHP per il riscaldamento e il raffrescamento di una villetta. È stata inoltre condotta un’analisi di sensitività incrementando il carico estivo fino al bilanciamento con quello invernale. I risultati mostrano che il modello stima con elevata accuratezza il volume di terreno coinvolto e l’energia massima accumulabile, consentendo di definire il corretto interasse tra le sonde e di confrontare i BTES con altre tecnologie di accumulo mediante parametri adimensionali. L’efficienza di accumulo e lo stato di carica confermano l’importanza del bilanciamento tra l’energia immessa ed estratta, mentre i picchi di temperatura risultano sottostimati di circa un fattore due, a causa della rilevanza delle armoniche di ordine superiore del profilo di carica/scarica che sono trascurate dal modello.