Temperature penalty adimensionale per piccoli e medi campi di sonde geotermiche

Lo scopo di questa Tesi è stato quello di contribuire allo sviluppo dei metodi di dimensionamento e di simulazione dinamica degli scambiatori verticali con il terreno mediante le g-function. Un primo contributo è stato quello di migliorare le espressioni polinomiali delle g-function determinate da Zanchini e Lazzari (E.Zanchini, S. Lazzari, “Temperature distribution in a field of long Borehole Heat Exchangers (BHEs) subjected to a monthly averaged heat flux”, Energy 59,570-580 (2013)). Sono state perciò ricavate nuove espressioni polinomiali che, a differenza delle precedenti, possono essere sommate fra loro perché valgono a partire dallo stesso istante iniziale. Sono state quindi fornite nuove tabelle di coefficienti. Sono state poi determinate e utilizzate, mediante combinazioni di g-function, espressioni matematiche adimensionali del temperature penalty per piccoli e medi campi di sonde geotermiche. Questa grandezza viene utilizzata nel metodo di dimensionamento ASHRAE. Bernier, Chahla e Pinel nel loro lavoro “Long-term ground-temperature changes in Geo-Exchange Systems. ASHRAE Transaction, 114(2), 342-50(2008)” hanno fornito tabelle di valori del temperature penalty adimensionale per quattro geometrie di campi sonde. Tali tabelle sono state qui ampliate, calcolando il temperature penalty per campi di sonde a linea singola (1x2, 1x3, 1x4, 1x5, 1x6, 1x7, 1x8), a linea doppia (2x1, 2x2, 2x3, 2x4, 2x5, 2x6, 2x7 e 2x8) e campi quadrati (3x3, 4x4, 5x5). Infine, utilizzando risultati di calcolo ottenuti utilizzando l’espressione del temperature penalty adimensionale, è stata determinata, per ciascuno dei campi analizzati, una funzione polinomiale approssimata del temperature penalty in funzione del logaritmo del tempo adimensionale. Queste espressioni polinomiali, rese disponibili mediante tabelle dei coefficienti, consentono di ridurre drasticamente i tempi di calcolo nella simulazione dinamica di lungo termine dei campi di sonde considerati.