Test di risposta termica di sonde geotermiche ad U con valutazione numerica

Vengono presentati i risultati di due test di risposta termica recentemente eseguiti su due sonde geotermiche verticali, lunghe rispettivamente 100 e 120 m, poste in due località della pianura padana. Le sonde hanno sezioni trasversali uguali; ciascuna di esse è costituita da due tubi ad U in polietilene inseriti in un foro di diametro 156 mm, che viene poi sigillato con una malta di cemento (80%) e bentonite (20%). I risultati vengono elaborati con un metodo di simulazione numerica originale, sviluppato mediante il codice di calcolo agli elementi finiti COMSOL Multiphysics. Il problema viene schematizzato come bidimensionale. La sezione trasversale della sonda viene rappresentata nella sua geometria effettiva. La resistenza termica convettiva interna viene assimilata a una conducibilità termica ridotta delle pareti dei tubi. L’acqua viene schematizzata come un solido in cui avviene una generazione di calore uniforme. La capacità termica complessiva del sistema viene simulata mediante un valore efficace, variabile nel tempo, della densità dell’acqua contenuta nella sonda. Il metodo consente di riprodurre con elevata precisione l’evoluzione nel tempo della temperatura media dell’acqua entro la sonda, anche nella fase iniziale del riscaldamento, e di determinare valori sufficientemente precisi delle proprietà termiche del terreno e della malta sigillante.