Effetto della direzione del flusso e del thermal short-circuiting sulle prestazioni di sonde geotermiche coassiali: funzionamento invernale

Mediante il software Comsol Multiphysics 3.4 (©Comsol, Inc.), vengono studiati numericamente gli effetti della direzione del flusso e del thermal short-circuiting sulle prestazioni di sonde geotermiche a tubi coassiali. Viene considerato il reale problema bidimensionale assialsimmetrico di scambio termico per conduzione e convezione in regime non stazionario. La distribuzione della temperatura di mescolamento del fluido nel condotto circolare interno viene determinata mediante l’uso della weak boundary condition presente in Comsol Multiphysics; lo scambio termico per convezione forzata laminare nel passaggio anulare esterno viene simulato direttamente. Vengono esaminate due sonde geotermiche a tubi coassiali (CGHEs) aventi la stessa lunghezza ma sezioni diverse; inoltre, vengono presi in considerazione due valori per la conducibilità termica del terreno così come due diversi materiali costituenti il tubo interno. I risultati mostrano che la configurazione annulus-in (ingresso del fluido attraverso il passaggio anulare) è più efficiente della configurazione center-in (ingresso del fluido attraverso il condotto circolare) e che l’effetto del thermal short-circuiting non è molto rilevante, specialmente se viene impiegata la configurazione annulus-in.