Sonde geotermiche: simulazione numerica del flusso e trasporto di calore nel suolo.

Le sonde verticali closed loop sono gli scambiatori termici al suolo più diffusi, essendo adatti a tutte le taglie di impianto. La loro convenienza economica è strettamente legata alla sostenibilità dello sfruttamento termico del terreno, che va verificata con una simulazione dinamica del sistema su un arco temporale di alcuni anni. Nell’ambito del presente studio è stata effettuata una valutazione parametrica mirata a quantificare l’influenza relativa delle variabili di progetto della sonda e delle proprietà fisiche del suolo, attraverso una serie di simulazioni con il modello di flusso e trasporto numerico FEFLOW. I risultati delle simulazioni evidenziano come il parametro progettuale più rilevante sia la profondità dello scambiatore, sebbene le proprietà fisiche dei materiali (grout e fluido termovettore) e l’assetto geometrico (distanza tra i tubi di mandata e uscita) della sonda esercitino tuttavia un importante effetto combinato sulla sua resistenza termica, e quindi sull’efficienza dello scambio termico. Una progettazione ottimale di queste installazioni deve tener conto anche delle proprietà fisiche del suolo, tra i quali la conducibilità termica è di gran lunga la più influente: è quindi necessario utilizzare valori sito-specifici al posto di quelli di letteratura per evitare un’incertezza eccessiva sui risultati. Il flusso di falda permette un miglioramento notevole delle prestazioni della sonda, ma è fondamentale valutare in modo attento soprattutto la conducibilità idraulica dell’acquifero, che può variare di diversi ordini di grandezza. Infine, la dispersione termica è un meccanismo di trasporto ancora poco noto, pertanto non è conveniente fare affidamento su di essa poiché si rischierebbe di incorrere in un forte sottodimensionamento dell’impianto.