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Analisi numerica dell’accoppiamento di materiali a cambiamento di fase a scambiatori geotermici

By Bortoloni M. and Bottarelli M.

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

Topics: ground source heat pumps, phase change materials, ground heat exchangers, numerical model
Publisher: UniversItalia
Year: 2014
OAI identifier: oai:iris.unife.it:11392/1993212
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