L’impiego di materiali a cambiamento di fase (PCMs) è una soluzione diffusamente utilizzata per l’accumulo di energia termica, nell’ambito dello sfruttamento di risorse rinnovabili caratterizzate da una certa discontinuità della disponibilità energetica. Un’ulteriore possibilità di utilizzo è rappresentata dallo smorzamento della richiesta termica istantanea degli impianti di climatizzazione a pompa di calore, in particolare quelle geotermiche (GSHPs). In questo lavoro, un modello numerico agli elementi finiti è utilizzato per risolvere lo scambio termico nel terreno e valutare le prestazioni di scambiatori geotermici a installazione orizzontale (HGHEs) accoppiati all’utilizzo di materiali a cambiamento di fase. L’installazione proposta prevede che i PCMs siano miscelati direttamente con il materiale di riempimento delle trincee per l’alloggiamento di HGHEs, o in alternativa alloggiati in appositi contenitori posti a contatto con la superficie dello scambiatore. I risultati ottenuti mostrano che l'uso dei PCMs in accoppiamento a HGHEs è in grado di soddisfare parzialmente i picchi di richiesta per riscaldamento delle pompe di calore, smorzando le sollecitazioni termiche all’interfaccia scambiatore/terreno. Di conseguenza, i valori di picco della temperatura del fluido termovettore ne risultano ridotti e pertanto, è possibile raggiungere migliori rendimenti (COP) per le pompe di calore. Inoltre, l’utilizzo di PCMs rende possibile lo stoccaggio stagionale di energia termica per impianti con scambiatori geotermici orizzontali.
Analisi numerica dell’accoppiamento di materiali a cambiamento di fase a scambiatori geotermici
BORTOLONI, Marco;BOTTARELLI, Michele
2014
Abstract
L’impiego di materiali a cambiamento di fase (PCMs) è una soluzione diffusamente utilizzata per l’accumulo di energia termica, nell’ambito dello sfruttamento di risorse rinnovabili caratterizzate da una certa discontinuità della disponibilità energetica. Un’ulteriore possibilità di utilizzo è rappresentata dallo smorzamento della richiesta termica istantanea degli impianti di climatizzazione a pompa di calore, in particolare quelle geotermiche (GSHPs). In questo lavoro, un modello numerico agli elementi finiti è utilizzato per risolvere lo scambio termico nel terreno e valutare le prestazioni di scambiatori geotermici a installazione orizzontale (HGHEs) accoppiati all’utilizzo di materiali a cambiamento di fase. L’installazione proposta prevede che i PCMs siano miscelati direttamente con il materiale di riempimento delle trincee per l’alloggiamento di HGHEs, o in alternativa alloggiati in appositi contenitori posti a contatto con la superficie dello scambiatore. I risultati ottenuti mostrano che l'uso dei PCMs in accoppiamento a HGHEs è in grado di soddisfare parzialmente i picchi di richiesta per riscaldamento delle pompe di calore, smorzando le sollecitazioni termiche all’interfaccia scambiatore/terreno. Di conseguenza, i valori di picco della temperatura del fluido termovettore ne risultano ridotti e pertanto, è possibile raggiungere migliori rendimenti (COP) per le pompe di calore. Inoltre, l’utilizzo di PCMs rende possibile lo stoccaggio stagionale di energia termica per impianti con scambiatori geotermici orizzontali.I documenti in SFERA sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
