Nell’ambito di una attività di ricerca che intende monitorare il campo termico generato da scambiatori geotermici orizzontali accoppiati a pompe di calore, è prevista la realizzazione di un campo sperimentale composto da una sessantina di sensori installati in un volume di suolo di 15x15x6 m. L’elevata numerosità ha imposto l’individuazione di una soluzione a basso costo e la necessità di verificarne l’adeguatezza. La scelta è ricaduta su sensori digitali con precisione e range di misura ridotti, ma comunque compatibili con la velocità e la magnitudo del fenomeno fisico di interesse, purché alloggiati entro una protezione meccanica e idraulica, che non incida sulla misura. Stante i caratteri termofisici dei suoli e dell’acqua, è stato scelto l’alloggiamento di ciascun sensore entro involucri protettivi DN20 in rame e ottone, tra loro distanziati mediante tratti di tubo DN25 in PVC-U, a comporre 8 sonde verticali da 7 sensori ciascuna. La scelta del rame è legata alla più elevata diffusività termica e alla minore capacità termica rispetto a qualunque tipo di suolo e della stessa acqua. I tratti in PVC-U sono infine scelti per isolare termicamente tra loro le sonde lungo la verticale, consentendo così di rilevare il valore medio della temperatura del solo terreno adeso allo specifico manicotto metallico. L’alloggiamento e la catena di acquisizione dati sono stati oggetto di specifici test di laboratorio per la verifica del funzionamento complessivo, validando i risultati anche attraverso la soluzione analitica del problema della conduzione monodimensionale in regime variabile per un lungo cilindro posto in un ambiente a temperatura costante.
Un sistema digitale a basso costo per il monitoraggio della temperatura nel terreno
BOTTARELLI, Michele;RUGGERI, Massimiliano
2010
Abstract
Nell’ambito di una attività di ricerca che intende monitorare il campo termico generato da scambiatori geotermici orizzontali accoppiati a pompe di calore, è prevista la realizzazione di un campo sperimentale composto da una sessantina di sensori installati in un volume di suolo di 15x15x6 m. L’elevata numerosità ha imposto l’individuazione di una soluzione a basso costo e la necessità di verificarne l’adeguatezza. La scelta è ricaduta su sensori digitali con precisione e range di misura ridotti, ma comunque compatibili con la velocità e la magnitudo del fenomeno fisico di interesse, purché alloggiati entro una protezione meccanica e idraulica, che non incida sulla misura. Stante i caratteri termofisici dei suoli e dell’acqua, è stato scelto l’alloggiamento di ciascun sensore entro involucri protettivi DN20 in rame e ottone, tra loro distanziati mediante tratti di tubo DN25 in PVC-U, a comporre 8 sonde verticali da 7 sensori ciascuna. La scelta del rame è legata alla più elevata diffusività termica e alla minore capacità termica rispetto a qualunque tipo di suolo e della stessa acqua. I tratti in PVC-U sono infine scelti per isolare termicamente tra loro le sonde lungo la verticale, consentendo così di rilevare il valore medio della temperatura del solo terreno adeso allo specifico manicotto metallico. L’alloggiamento e la catena di acquisizione dati sono stati oggetto di specifici test di laboratorio per la verifica del funzionamento complessivo, validando i risultati anche attraverso la soluzione analitica del problema della conduzione monodimensionale in regime variabile per un lungo cilindro posto in un ambiente a temperatura costante.I documenti in SFERA sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
