sistemi ad energia geotermica geon elco italia spa evento...
TRANSCRIPT
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
1
Dimensionamento Geotermico e analisi di sensitività dei parametri progettuali
Sistemi ad Energia Geotermica GEONElco Italia Spa
Evento Formativo Progettisti
Dott. Andrea ZilleGeothermal Product Management
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
2
“ Set the frame for the application!! ”(EGEC – Burkhard Sanner)
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
3
La situazione Geologica sito specifica è l’elemento
nel progetto di un “sistema geotermico” che non
può essere cambiato da un progettista.
Il progetto si deve adattare alla situazione geologica e quindi
richiede la conoscenza dei dati geologici:
• Tipo di sottosuolo (influisce sulla perforazione)
• Caratteristiche termofisiche del sottosuolo (influisce su
progetto SGV)
• Caratteristiche idrogeologiche (influisce su progetto SGV e
perforazione)
• Temperatura indisturbata del sottosuolo (influisce su progetto
SGV)
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
4
Perché dimensionare correttamente un
serbatoio geotermico !
Per 3 motivi essenzialmente:
� Ambientale: Realizzare un sistema geotermico ambientalmente sostenibile
� Energetico: Garantire l’efficienza e la “resa” (COP e SPF) del sistema geotermico nel tempo (medio – lungo termine
� Economico: Ottimizzare l’investimento economico iniziale evitando sottodimensionamenti o sovradimensionamenti del sistema geotermico
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
5
Flusso di calore nel sottosuolo
Sonda geotermica – Closed Loop
Zona sup. (fino 1m ca.): Zona sensibile alle clima esterno
Zona int. (fino a 10-20m): Temperatura costante pari alla media della temperatura aria in superficie; Zona sensibile alle variazioni stagionali e atmosferiche
Zona profonda (oltre 10-20m): Temperatura costante e funzione del gradiente geotermico (3°C/100m)
Da Menichetti, 2012
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
6
Norma VDI 4640
Esempio:
Ghiaia asciutta: λ = 0,4 W/mKρC = 1,5 MJ/m³K
Ghiaia satura d’acqua: λ = 1,8 W/mKρC = 2,4 MJ/m³K
Flusso di calore - Conduzione
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
7
Flusso di calore - Convezione
Permeabilità
Gradiente Carico
Piezometrico
Eterogeneità
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
8
Temperature nel sottosuolo
Conduzione Vs. Convezione
Influenza falda acquifera DETERMINANTE!!
Acquifero poroso(ghiaie e sabbie)
Acquifero fratturato(Roccia)
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
9
Influenza moto falda
Variazione λ (W/mK) in profondità∆T/∆z • λ = Q (HF)
Temperature nel sottosuolo
Conduzione Vs. Convezione
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
10
Dimensionamento Geotermico
Ci sono 2 principali step di dimensionamento geologico:
1. Dimensionamento di I livello o preliminare � Stima dei dati termotecnici (da termotecnico);� Valutazioni stratigrafiche di massima;� Attribuzione dei parametri termofisici alla sezione stratigrafica� Valutazione sommaria dell’incidenza della falda acquifera
2. Dimensionamento di II livello o esecutivo� Calcolo dati termotecnici di dettaglio (fabbisogni mensili e carichi
giornalieri);� Definizione dell’assetto stratigrafico di dettaglio;� Attribuzione dei parametri termofisici alla sezione stratigrafica;� Attenta valutazione dell’incidenza della falda acquifera
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
11
Dimensionamento di I livello� Utilizzo banche dati VDI 4640� Meno di 1800h/anno funzionamento� Errore del 15% max. per impianti fino a 20kW
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
12
Conducibilità termica
4,0
1
2
3
4
Gravel dry - saturatedQuarzit
1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8
Thermal Efficiency (W/m), 1800 h/a
heat conductivity (W/m/K)
5
10
15
20
Regular Case
for single residential houses, with groundwater flow
clay moisture to saturated
Diorite
Dolomite
Granite
Limestone
Marl
Sand, dry - saturated
Sandstone
Schists
UBeG, 2010
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
13
Dimensionamento di II livello
GRT Geothermal Response Test
D a ta - l o g g e r
E l e c . P o w e r
H e a t e r
M o b i l e G e o t h e r m a l Te s t
( )T TQ
k
ed
Q
kI X
x− = ⋅ =
−∞∫0 2 2
2
' '
π ββ
π
β
Determinazione di:� Conduttività termica effettiva λ (W/mK)� Resistenza termica Rb (k/mW)� Temperatura media indisturbata
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
14
Automatic evaluation : - Dati vengono direttamente acquisiti e gestiti dal software- Controllo dei risultati mediante stepwise evaluation
Software GertCal
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
15
Unità 1: Terreno di riporto e naturale costituito da depositi eluviali caratterizzati da clasti arenacei in matrice argillosa bruna o grigia, umido, inodore fino alla profondità di ca. 7m da p.c.Unità 2: Alternanze di Marne e Arenarie in stratificazione da centimetriche a pluridecimetriche, complessivamente asciutte; rare venute d’acqua.
Caso 1- “senza influenza falda acquifera”
Sonda geotermica 125mλ est. =2,36 W/mK λ meas. =2,55 W/mK
∆ = + 7,5%
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
16
Unità 1: depositi eluviali e/o colluviali argilloso limosi di origine quaternaria dati dall’alterazione del bedrock fino alla profondità di ca. 8m da p.c (insaturo)Unità 2: depositi ghiaioso sabbiosi e conglomerati fratturati fino alla profondità di 75m da p.c. (saturo) FALDAUnità 3: Flysh Eocenico caratterizzate da alternanze di marne ed arenarie
Caso 2 - “con influenza falda acquifera”
Sonda geotermica 150mλ est. = 2,49 W/mK λ meas. = 4,55 W/mK
∆ = + 45%
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
17
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,01,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
λ measured [W/(m x K)]
n = 86
Benefit del Gethermal-Response-Test
Range di fluttuazione per
impianto di 30 kW =
+ - 2 sonde geotermiche
100 m
λ measured [W/(m,K)]
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
18
Cosa succede se sottosimensioniamo??
60kW riscaldamento 1800 ore/anno
30kW freecooling 800 ore/anno
Predesign con λ = 2,3 W/mK10 sonde 100m
λ SPF Annualextra cost
Cost over15 year
2,3 4,0 0 Eur 0 Eur
2,1 3,5 570 Eur 8500 Eur
1,9 3,1 1150 Eur 17250 Eur
1,7 2,8 1700 Eur 25500 Eur
Valore GRT = 3000 Eur
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
19
Progettazione sistema geotermico
Esempio pratico
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
20
Progettazione di un Sistema Geotermico
Informazioni di INPUT necessarie da HVAC (Termotecnici )
1. Carichi termici mensili/giornalieri in riscaldamento e raffrescamento2. Carico totale/anno in riscaldamento e raffrescamento3. COP/EER della PDC nelle condizioni di lavoro previste4. SPF medio stagionale in riscaldamento e raffrescamento5. Produzione di ACS con sistema geotermico
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
21
Progettazione di un Sistema Geotermico
Informazioni di INPUT geologiche
Parametri Fissi - Terreno:
1. Conducibilità termica2. Capacità termica
Parametri Variabili – Geometria e Perforazione:
1. Tipo di SGV (single U – double U)2. Lunghezza SGV (20-300m)3. Distanza tra le sonde4. Geometria del campo sonde5. Materiale di cementazione6. Diametro di perforazione (dipende da formazionie geol. e prof.)7. Materiale di cementazione (standard o thermal grout)
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
22
Esempio - Carichi termici
0
2
4
6
8
10
12
jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec
MW
h
heating loads
Potenza termica max: 40kWt
1 AQUATOP T43 Potenza termica B0W35 = 44kWt
COP 4.4
Ore funzionamento/a = 1000 ore
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
23
Esempio – Geologia
Analisi Stratigrafica e idrogeologica tipo
0-6 m da p.c. : Deposito superficiale argilloso, umido.
7-38 m da p.c. : Ghiaia sabbioso limosa, satura. (Falda acquifera – avvezione prob.)
39-150 m da p.c. : Bedrock - Alternanza di Arenarie e Marne.
Ipotizzando sonde geotermiche profonde 100m
Parametri termofisici pesati (sola conduzione) in f. form. geologiche e spessore:
λ = 2,491 W/mKC = 954,9J/Kg Kα = 0,087 m²/gg
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
24
Esempio – Dati geologici/idrogeologici
CONDUCIBILITA’ TERMICA DEL TERRENO λ(W/mK)
0-6m da p.c.: Deposito superficiale argilloso: 1,2 – 2,3
7-38m da p.c.: Ghiaia sabbiosa satura: 1,8 – 2,4
39-150m da p.c.: Bedrock arenaceo marnoso: 1,5 – 4,2
CALORE SPECIFICO DEL TERRENO C(J/kg K)
0-6m da p.c.: Deposito superficiale argilloso: 1050
7-38m da p.c.: Ghiaia sabbiosa satura: 960
39-150m da p.c.: Bedrock arenaceo marnoso: 1005
DIFFUSIVITA’ TERMICA α( m²/giorno)
0-6m da p.c.: Deposito superficiale argilloso: 0,045
7-38m da p.c.: Ghiaia sabbiosa satura: 0,078
39-150m da p.c.: Bedrock arenaceo marnoso: 0,065 – 0,11
Dati da VDI 4640 - Margine incertezza – 15-20%!! Oltre 20kW t potenza
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
25
Esempio – Standard
ZONA NORD ITALIA: MILANO (pianura padana)
T.ind. TERRENO = 13°C
T MIN VINCOLATA EVAP. IN > 1°C∆T = 3°CGLICOLE = 20%
TIPOLOGIA = SONDA DOPPIA UGEOMETRIA = 1x8INTERDISTANZA = 8mCOLLEGAMENTO = 8 PARALLELI
DIAM. PERFORAZIONE = 152mmCEMENTAZIONE = Boiacca cemento/bentonite (< 1W/mK)DISTANZIALI = NO
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
26
Esempio – OUTPUT
RESISTENZA TERMICA Rb = 0.257 mK/W
ITERAZIONE = λ = 2.43 W/mK; D = 0.083 m²/gg
Ltot = 1029,6mLsonda = 128,7mT penalizzazione 25 anni = -0,15 °CResa max. = 33.1 W/m
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
27
Esempio – Geometria campo sonde
ZONA NORD ITALIA: MILANO (pianura padana)
T.ind. TERRENO = 13°C
T MIN VINCOLATA EVAP. IN > 1°C∆T = 3°CGLICOLE = 20%
TIPOLOGIA = SONDA DOPPIA UGEOMETRIA = 2X4INTERDISTANZA = 8mCOLLEGAMENTO = 8 PARALLELI
DIAM. PERFORAZIONE = 152mmCEMENTAZIONE = Boiacca cemento/bentonite (< 1W/mK)DISTANZIALI = NO
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
28
Esempio – OUTPUT
RESISTENZA TERMICA Rb = 0.257 mK/W
ITERAZIONE = λ = 2.42 W/mK; D = 0.083 m²/gg INVARIATA
Ltot = 1038,9m SUPERIORELsonda = 129,9m SUPERIORET penalizzazione 25 anni = -0,26 °C PEGGIORAResa max. = 32,8 W/m INVARIATA
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
29
Esempio – Geometria campo sonde
ZONA NORD ITALIA: MILANO (pianura padana)
T.ind. TERRENO = 13°C
T MIN VINCOLATA EVAP. IN > 1°C∆T = 3°CGLICOLE = 20%
TIPOLOGIA = SONDA DOPPIA UGEOMETRIA = 2X4INTERDISTANZA = 6m – 10mCOLLEGAMENTO = 8 PARALLELI
DIAM. PERFORAZIONE = 152mmCEMENTAZIONE = Boiacca cemento/bentonite (< 1W/mK)DISTANZIALI = NO
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
30
Esempio – OUTPUT
INTERDISTANZA 6m
ITERAZIONE = λ = 2.44 W/mK; D = 0.083 m²/gg SUPERIORE
Ltot = 1063,4m SUPERIORELsonda = 132,9m SUPERIORET penalizzazione 25 anni = - 0,54 °C PEGGIORAResa max. = 32.1 W/m INFERIORE
INTERDISTANZA 10m
ITERAZIONE = λ = 2.42 W/mK; D = 0.083 m²/gg INFERIORE
Ltot = 1027,9m INFERIORELsonda = 128,5m INFERIORET penalizzazione 25 anni = - 0,12 °C MIGLIORAResa max. = 33.2 W/m SUPERIORE
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
31
Esempio – Geometria campo sonde
ZONA NORD ITALIA: MILANO (pianura padana)
T.ind. TERRENO = 13°C
T MIN VINCOLATA EVAP. IN > 1°C∆T = 3°CGLICOLE = 20%
TIPOLOGIA = SONDA DOPPIA UGEOMETRIA = 2X4INTERDISTANZA = 10mCOLLEGAMENTO = 8 IN SERIE
DIAM. PERFORAZIONE = 152mmCEMENTAZIONE = Boiacca cemento/bentonite (< 1W/mK)DISTANZIALI = NO
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
32
Esempio – OUTPUT
RESISTENZA TERMICA Rb = 0.24 DIMINUISCE
ITERAZIONE = λ = 2.43 W/mK; D = 0.083 m²/gg INVARIATI
Ltot = 992,6m INFERIORELsonda = 124,1m INFERIORET penalizzazione 25 anni = - 0,13 °C INVARIATAResa max. = 34,3 W/m SUPERIORE
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
33
Esempio – Geometria campo sonde
ZONA NORD ITALIA: MILANO (pianura padana)
T.ind. TERRENO = 13°C
T MIN VINCOLATA EVAP. IN > 1°C∆T = 3°CGLICOLE = 20%
TIPOLOGIA = SONDA SINGOLA UGEOMETRIA = 2X3INTERDISTANZA = 8mCOLLEGAMENTO = 8 IN SERIE
DIAM. PERFORAZIONE = 152mmCEMENTAZIONE = Boiacca cemento/bentonite (< 1W/mK)DISTANZIALI = NO
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
34
Esempio – OUTPUT
RESISTENZA TERMICA Rb = 0.23 DIMINUISCE
ITERAZIONE = λ = 2.42 W/mK; D = 0.083 m²/gg INVARIATI
Ltot = 948,3m INFERIORELsonda = 118,5m INFERIORET penalizzazione 25 anni = - 0,14 °C INVARIATAResa max. = 35,9 W/m SUPERIORE
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
35
Esempio – Perforazione e costruzione
ZONA NORD ITALIA: MILANO (pianura padana)
T.ind. TERRENO = 13°C
T MIN VINCOLATA EVAP. IN > 1°C∆T = 3°CGLICOLE = 20%
TIPOLOGIA = SONDA SINGOLA UGEOMETRIA = 2X3INTERDISTANZA = 8mCOLLEGAMENTO = 8 IN SERIE
DIAM. PERFORAZIONE = 140mmCEMENTAZIONE = Thermal grout (> 1.5 W/mK)DISTANZIALI = SI
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
36
Esempio – OUTPUT
RESISTENZA TERMICA Rb = 0.1184 DIMINUISCE
ITERAZIONE = λ = 2.35 W/mK; D = 0.081 m²/gg INFERIORI
Ltot = 676,7m INFERIORELsonda = 84,6m INFERIORET penalizzazione 25 anni = - 0,2 °C PEGGIORAResa max. = 50,4 W/m SUPERIORE
Ritornando alla configurazione iniziale in riga 1X6
Ltot = 672,5m INFERIORELsonda = 84,1m INFERIORET penalizzazione 25 anni = - 0,11 °C MIGLIORAResa max. = 50,7 W/m SUPERIORE
CONFIGURAZIONE MIGLIORE GEOMETRIA/SONDE!!
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
37
Esempio – CONSIDERAZIONI
Ltot passa da 1029m a 672m DIMINUZIONE DEL 35%
T penalizzazione 25 anni passa da -0,15°C a -0,11°C MIGLIORA
IN CONCLUSIONE 3 ASPETTI FONDAMENTALI LEGATI ALLA G EOMETRIAE AGLI ASPETTI COSTRUTTIVI DELLE SONDE GEOTERMICHE:
FONDAMENTALE CORRETTA PERFORAZIONE/POSA SONDE
FONDAMENTALE INTERDISTANZA TRA LE SONDE (> 8m)
PREFERIBILE COLL. IN SERIE E SONDE SINGLE U
SCONSIGLIABILE MATRICE REGOLARE (4x4, 3x3 ETC..)
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
38
Esempio – Temperatura Terreno
ZONA MONTANA : ALPI/APPENNINI (1000-1500 s.l.m.)
T.ind. TERRENO = 7°C
T MIN VINCOLATA EVAP. IN > 1°C∆T = 3°CGLICOLE = 20%
TIPOLOGIA = SONDA SINGOLA UGEOMETRIA = 1X6INTERDISTANZA = 8mCOLLEGAMENTO = 8 IN SERIE
DIAM. PERFORAZIONE = 140mmCEMENTAZIONE = Thermal grout (> 1.5 W/mK)DISTANZIALI = SI
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
39
Esempio – OUTPUT
ITERAZIONE = λ = 2.46 W/mK; D = 0.084 m²/gg SUPERIORE
Ltot = 1214,7m SUPERIORELsonda = 151,8m SUPERIORET penalizzazione 25 anni = - 0,06 °C MIGLIORAResa max. = 28,1 W/m INFERIORE
NECESSARIO CAMPO SONDE PIU’GRANDE!!
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
40
Esempio – Temperatura Terreno
ZONA CENTRO ITALIA : PESCARA/ROMA
T.ind. TERRENO = 15°C
T MIN VINCOLATA EVAP. IN > 1°C∆T = 3°CGLICOLE = 20%
TIPOLOGIA = SONDA SINGOLA UGEOMETRIA = 1X6INTERDISTANZA = 8mCOLLEGAMENTO = 8 IN SERIE
DIAM. PERFORAZIONE = 140mmCEMENTAZIONE = Thermal grout (> 1.5 W/mK)DISTANZIALI = SI
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
41
Esempio – OUTPUT
ITERAZIONE = λ = 2.31 W/mK; D = 0.08 m²/gg INFERIORE
Ltot = 587,3m INFERIORELsonda = 73,5m INFERIORET penalizzazione 25 anni = - 0,13 °C PEGGIORAResa max. = 58 W/m SUPERIORE
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
42
Esempio – CONSIDERAZIONI
E’ IMPORTANTE ESEGUIRE UN LOG DI TEMPERATURA!! (ANC HE IN ASSENZA DI GROUND RESPONSE TEST)
Ltot passa da 587m a 1212 m in funzione della temper atura (7-12°C)
VARIAZIONE DEL 100%
T penalizzazione 25 anni passa da -0,08°C a -0,13°C (7 -12°C)
E’ POCO INFLUENZATA
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
43
Esempio – Influenza falda acquifera
OTTIMIZZAZIONE CON FALDA ACQUIFERA
Se consideriamo che i parametri medi per la Formazione Geologica ghiaioso sabbiosa tra i 6 e i 38 m da p.c. sono:
Porosità media = 0,31
Conducibilità idraulica K = 10 E-03 m/sec
Velocità media acqua di falda = 60 m /anno
ALLORA SI PUO’ CALCOLARE CHE:
Conducibilità termica λ effettiva della singola formazione geologica
Passa da 2,1 W/mK a 8,28 W/mK !!
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
44
Esempio – OUTPUT
ITERAZIONE = λ = 6,18 W/mK; D = 0.077 m²/gg SUPERIORE
Ltot = 432m INFERIORELsonda = 54,1m INFERIORET penalizzazione 25 anni = - 0,07 °C MIGLIORAResa max. = 78,8 W/m SUPERIORE
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
45
Esempio – CONSIDERAZIONI
Ltot passa da 672m a 432 m con temperatura terreno di 12°C
RIDUZIONE SONDE GEOTERMICHE DEL 35%
RIDUZIONE PROFONDITA’ SINGOLE SONDE
SFRUTTAMENTO IDEALE ZONA INTERESSATA DA FALDA (formazione
ghiaiosa satura)
DERIVA TERMICA QUASI NULLA
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
46
Esempio - Carichi termici
Potenza termica max: 40kWPotenza frigorifera max: 93kW
2 AQUATOP T43 Potenza termica B0W35 = 44kW
COP 4.44Potenza frig. B35W7 = 46,5kW
EER = 4,43
Ore funzionamento/a > 2000 ore
-30
-25
-20
-15
-10
-5
0
5
10
15
jan feb mar apr may jun jul aug sep oct nov dec
MW
h heating loads
cooling loads
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
47
Esempio – Heat + Cool
ZONA NORD ITALIA: MILANO (pianura padana)
T.ind. TERRENO = 13°C
T MIN PDC IN (RISCALDAMENTO) > 1°CT MAX PDC. IN (RAFFRESCAMENTO)= 29,5°C∆T = 3°C (RISC.) – 4°C (RAFFR.)GLICOLE = 20%
TIPOLOGIA = SINGOLA UGEOMETRIA = 2X6INTERDISTANZA = 10mCOLLEGAMENTO = 2 circ. PARALLELI da 6
DIAM. PERFORAZIONE = 140mmCEMENTAZIONE = Thermal grout (> 1W/mK)DISTANZIALI = SI
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
48
Esempio – OUTPUT
CASO 1: SOLO CONDUZIONE
ITERAZIONE = λ = 2.52 W/mK; D = 0.083 m²/gg
Ltot = 1635,2m Lsonda = 136,3m T penalizzazione 25 anni = 0,32 °CResa max. = 69,7 W/m
CASO 2: CONDUZIONE E CONVEZIONE (FALDA ACQUIFERA)
ITERAZIONE = λ = 4,23 W/mK; D = 0.082 m²/gg
Ltot = 1297,9mLsonda = 108,2m T penalizzazione 25 anni = 0,24 °C Resa max. = 87,8 W/m
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
49
Esempio – Impianto Ibrido
Analisi andamento Potenza/ore f.Potenza critica con la quale si riesce a coprire la gran parte dei fabbisogniPc. = 61kW CA. 65% POTENZA MAX.
0
20
40
60
80
100
120
140
664 993 1329 1606 2008 4016 8397
Potenza
Potenza
Log. (Potenza)
POSSIBILE SOLUZIONE !
61 kW Acqua glicolata/acqua = SONDE GEOTERMICHE (65%)
32 Kw aria/acqua = SCAMBIATORE REMOTO AD ARIA (35%)
Il campo sonde dimensionato per HEAT è 2.4 volte qu ello dimensionato per COOL a causa dello sbilanciamento die carichi energ etici
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
50
Esempio – Impianto Ibrido
CASO 1: SOLO CONDUZIONE
ITERAZIONE = λ = 2.47 W/mK; D = 0.081 m²/gg
Ltot = 1056,3m Lsonda = 88m T penalizzazione 25 anni = 0,29 °C Resa max. = 70,2 W/m
CASO 2: CONDUZIONE E CONVEZIONE (FALDA ACQUIFERA)
ITERAZIONE = λ = 5,36 W/mK; D = 0.079 m²/gg
Ltot = 767,9mLsonda = 64 m T penalizzazione 25 anni = 0,18 °C Resa max. = 96,5W/m
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
51
Esempio – CONSIDERAZIONI
CASO 1: SOLO CONDUZIONE
Ltot passa da 1635 m a 1047 m con temperatura terre no di 13°C
CASO 2: CONDUZIONE E CONVEZIONE
Ltot passa da 1297 m a 768 m con temperatura terren o di 13°C
RIDUZIONE SONDE GEOTERMICHE DEL 35%
RIDUZIONE PROFONDITA’ SINGOLE SONDE
DERIVA TERMICA QUASI NULLA
AUMENTO COP/SPF IMPIANTO
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
52
• La progettazione di sistemi geotermici secondo norme internazionali riconosciute(VDI 4640- SIA 384 – ASHRAE)
• Le informazioni geologiche sitospecifiche sono sempre necessarie
• Per i piccoli impianti si possono utilizzare semplificazioni e tabelle/diagrammi
• Progetti con potenze superiori ai 30kW necessitano di apposite procedure di calcolo
• Il Geothermal Response Tests deve essere eseguito per impianti con potenza > 30kW
• E‘ fondamentale realizzare le sonde con tecniche e diametri di perforazione adeguatiavendo cura di utilizzare materiali per la cementazione specifici per la geotermia
In conclusione…. cosa si deve fare!
GEON - Formazione ProgettistiLEADING
SUSTAINABLE GROWTH
2013
53
Nella realizzazione di un sistema geotermico
bisogna seguire un metodo di lavoro che ci
assicuri “certezza” dei risultati!
UN IMPIANTO AMBIENTALMENTE SOSTENIBILE E’
SOSTENIBILE ANCHE DAL PUNTO DI VISTA
ENERGETICO ED ECONOMICO!!