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LA RICERCA RSE NELLE POMPE DI CALORE GEOTERMICHE CON SONDE ELICOIDALI

    Le pompe di calore alimentate geotermicamente sono dispositivi dall’alto potenziale, rispetto ai possibili risparmi sui consumi di energiaenergia
    Fisicamente parlando, l’energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L’unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
    primaria e per la componente di energia da fonte rinnovabile che viene riconosciuta a tale tecnologia. Per rendere effettivi questi vantaggi occorre una progettazione dell’intero sistema di scambioscambio
    Scambio tra energia elettrica immessa ed energia elettrica prelevata, nel caso in cui l’immissione e il prelievo avvengono in momenti differenti.
    termico tra la sorgente (il terreno) e la pompa di calorepompa di calore
    Macchina in grado di trasferire calore da un corpo a temperatura più bassa ad un corpo a temperatura più alta, utilizzando energia elettrica. Le pompe di calore funzionano grazie a diversi principi fisici, ma sono classificate in base alla loro applicazione (trasmissione di calore, fonte di calore, dispersore di calore o macchina refrigeratrice).
    , che sia ottimizzata per mantenere elevati i valori del COP atteso ed evitare così un eccessivo e infausto sfruttamento della sorgente termica.

    Gli scambiatori a terreno verticali sono solitamente realizzati con tubi a U o a doppia U con una superficie orizzontale di occupazione del campo geotermico generalmente limitata. Questo necessita di profondità di perforazione – sino a 100-150 metri – a volte difficili da raggiungere a causa della presenza di falde superficiali e dei costi elevati. Una soluzione alternativa è costituita da una conformazione elicoidale, avvolta attorno a un elemento diritto di discesa del fluido termovettorefluido termovettore
    Fluido che percorre un determinato ciclo termodinamico dando luogo a processi di scambio termico con gli altri fluidi con cui viene in contatto.
    , con la struttura ad elica utilizzata per la risalita.

    RSE ha svolto studi sulle geometrie alternative e sul confronto delle relative prestazioni tecno-economiche in raffronto con le geometrie più convenzionali. Il lavoro è stato svolto in stretta collaborazione con l’Università di Padova – con il gruppo coordinato da Angelo Zarrella e Michele De Carli – ateneo che vanta un’esperienza pluriennale nel settore.

    I risultati delle ricerche sono stati recentemente pubblicati su Applied Energy nell’articolo: “Analysis of short helical and double U-tube borehole heat exchangers: A simulation-based comparison”, scritto da Antonio Capozza insieme ai collaboratori universitari,che ha ricevuto un alto fattore di impatto (IF=4,78).

    Dagli studi effettuati emerge come caso tipico di PdC geotermica, quello di una villetta bifamiliare – localizzata in zona climatica di Venezia – con potenze di picco di riscaldamento e raffreddamento di 7 kWkW
    Unità di misura della potenza equivalente a 1.000 Watt.
    circa (rispettivamente) ed energie termiche e frigorifere annue di circa 7.000 kWhkWh
    Unità di misura dell’energia elettrica equivalente a 1.000 Wh (wattora), ovvero 1.000 W forniti o richiesti in un’ora.
    .

    Per poter soddisfare tali esigenze energetiche occorre uno scambiatore a doppia U di lunghezza totale di circa 180 metri, ripartita ad esempio su due sondesonde
    Dispositivi atti a misurare una grandezza fisica, che forniscono una risposta sotto forma di segnale elettrico.
    profonde 90 metri. Tale lunghezza si può ridurre di oltre il 30 per cento utilizzando scambiatori di tipo elicoidale, a parità di prestazioni delle pompa di calore. La geometria elicoidale consente quindi una maggiore efficacia nello scambio termico, profondità di scavo assai più contenute – da 10 a 30 metri – e maggiore facilità di posa in opera. Questo comporta un minore costo del campo sonde, a parità di potenzapotenza
    Grandezza data dal rapporto tra il lavoro (sviluppato o assorbito) e il tempo impiegato a compierlo. Indica la rapidità con cui una forza compie lavoro. Nel Sistema Internazionale si misura in watt (W).
    installata. Per contro, il campo geotermico richiede una maggiore superficie di occupazione orizzontale, necessaria per mantenere adeguatamente distanti le sonde e ridurre così i fenomeni di interazione tra le sonde e di deriva termica prodotta da un eccessivo sfruttamento termico del suolo.

    Fonte: RSE-Ricerca Sistema Energetico

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