Flow and heat transport modelling of an open-loop shallow geothermal system

I sistemi geotermici superficiali sono sempre più utilizzati per il riscaldamento e il raffreddamento degli edifici grazie ai loro bassi costi di manutenzione e alle loro ridotte emissioni di gas serra. Tuttavia, l’utilizzo degli strati superficiali del sottosuolo per fini geotermici deve essere valutato attentamente per evitare il sovra sfruttamento e impatti negativi sugli impianti esistenti. Questa tesi tratta la valutazione dell’impatto termico di una pompa di calore per acqua di falda da installare per un blocco di palazzine a Milano, area dove è già installato un gran numero di impianti geotermici superficiali. L’impianto coprirà il fabbisogno energetico di riscaldamento, raffrescamento e acqua calda sanitaria di 100 unità abitative, ed è composto da due pozzi di estrazione e tre pozzi di re iniezione fessurati in corrispondenza dell’acquifero superficiale non confinato. Le informazioni geologiche e idrogeologiche esistenti sono state analizzate per derivare il modello concettuale, su cui è stato costruito un modello numerico di flusso e trasporto di calore con il codice di modellazione agli elementi finiti FEFLOW 7.5. Il funzionamento dell’impianto è stato simulato considerando i carichi termici derivanti da reports progettuali dedicati, ossia con step temporali mensili. Come riportato in diversi studi dalla letteratura, tale risoluzione temporale consente una precisa ricostruzione dell’impatto termico dell’impianto, che è lo scopo principale di questo studio. I risultati della modellazione numerica dimostrano che l’impianto non eserciterà alcun impatto termico apprezzabile sugli impianti esistenti e che non è rilevato alcun ricircolo termico. I risultati hanno inoltre consentito di trarre alcune conclusioni preliminari sulla densità sostenibile di sistemi geotermici superficiali a circuito aperto nell’area di ubicazione dell’impianto.