Dimensionare un campo di sonde
Lo strumento Size Borehole Field calcola la profondità o il numero di sonde necessari per sostenere il carico di estrazione di calore nel corso della vita del sistema, mantenendo temperature del terreno accettabili. Utilizza la curva di carico simulata della rete e le proprietà termiche del terreno svizzero.
Prerequisiti
- Un campo di sonde con un layout generato (si veda Creare un campo di sonde)
- Una simulazione di rete conclusa che abbia prodotto una curva di carico di estrazione di calore
Eseguire lo strumento
- Aprire Size Borehole Field nel pannello Tools.
- Selezionare il campo di sonde.
- Scegliere un metodo di dimensionamento:
| Metodo | Input fisso | Output calcolato |
|---|---|---|
| Size borehole length | Numero e layout delle sonde | Profondità per sonda (m) |
| Size number of boreholes | Profondità della sonda | Numero di sonde necessarie |
| Optimise layout | Intervalli di interasse e profondità | Combinazione ottimale di interasse + profondità |
- Impostare i vincoli di temperatura:
| Vincolo | Descrizione | Valore tipico |
|---|---|---|
| Minimum borehole inlet temperature | Temperatura minima del fluido in ingresso nella sonda (previene il congelamento del terreno) | da −2 a 0 °C |
| Maximum borehole outlet temperature | Temperatura massima del fluido in uscita dalla sonda | 20–25 °C |
| Temperature difference (ΔT) | Differenza richiesta tra ingresso e uscita | 3–5 °C |
- Per Optimise layout: impostare gli intervalli di ricerca per l'interasse delle sonde (predefinito 6–20 m) e la profondità (predefinita 50–300 m).
- Fare clic su Esegui.
Cosa calcola lo strumento
Lo strumento simula la risposta termica del campo di sonde sull'intera vita operativa del sistema (tipicamente 40 anni, pari alla vita della rete):
- Legge la curva di carico annua di estrazione di calore dalla simulazione della rete.
- Ripete la curva di carico per tutta la vita utile.
- Applica un modello termico del terreno (per impostazione predefinita con i dati del terreno svizzeri ZHAW) per seguire l'evoluzione della temperatura del terreno nel tempo.
- Trova la profondità o il numero per cui i vincoli di temperatura non vengono violati nell'anno 40.
Il modello termico del terreno tiene conto dell'interferenza termica tra le sonde — campi con interasse minore causano un calo più rapido della temperatura del terreno e richiedono sonde più profonde o più numerose.
Output
Dopo l'esecuzione, il campo di sonde mostra:
- Numero totale di sonde e profondità per sonda (m)
- Lunghezza totale di perforazione (m) = numero × profondità
- Proprietà del terreno utilizzate (conduttività termica, capacità termica volumetrica, temperatura indisturbata del terreno)
Questi valori confluiscono nel modello finanziario come parte della stima dei costi di investimento del sistema geotermico.
Risultati di Optimise layout
Con il metodo Optimise layout, lo strumento verifica le combinazioni di interasse e profondità negli intervalli definiti e seleziona la configurazione che minimizza la lunghezza totale di perforazione (e quindi il costo). La tabella dei risultati mostra il compromesso tra interasse e profondità.
Dopo il dimensionamento
- Verificare che il campo calcolato rientri nel poligono dell'area di perforazione.
- Se il layout complessivo non rientra (troppe sonde, oppure la profondità richiesta supera i limiti di autorizzazione locali), ridurre la potenza nominale della pompa di calore oppure valutare la rigenerazione — si veda Ottimizzare la rigenerazione delle sonde.
- Simulare nuovamente la rete per confermare che la fonte termica possa coprire il fabbisogno con il campo dimensionato.
Si veda anche: Campi di sonde.
Creare un campo di sonde geotermiche
Un campo di sonde geotermiche è una fonte di calore geotermica — un insieme di scambiatori di calore nel terreno che estraggono energia termica dal suolo per una pompa di calore geotermica. In TESSA, il campo di sonde geotermiche è un oggetto figlio della centrale energetica che contiene la pompa di calore.
Ottimizzare la rigenerazione delle sonde
I campi di sonde estraggono più calore in inverno di quanto ne possano recuperare naturalmente durante l'estate, causando un progressivo raffreddamento del terreno lungo la vita utile del sistema. La rigenerazione termica contrasta questo fenomeno iniettando calore nel terreno (tipicamente tramite collettori solari termici o calore di scarto) per ripristinare il bilancio termico. Un campo ben bilanciato richiede una minore lunghezza di perforazione e mantiene un'efficienza stabile.