Numerical methods evaluation for real–time thermal response tests analysis implementation

Abstract

[ES] En los últimos años, el interés por el ahorro de energía y la reducción de las emisiones de CO2 ha crecido cada vez más, convirtiendo a las bombas de calor geotérmicas en una tecnología de alta eficiencia para sistemas de climatización de edificios. Una correcta estimación de los principales parámetros del sistema es crucial para dimensionar correctamente el intercambiador de calor de la perforación (BHE) y lograr una alta eficiencia energética. Este trabajo de investigación se llevó a cabo en la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) y forma parte del proyecto europeo GEOCOND. Se centra en la evaluación de diferentes métodos numéricos con el objetivo de analizar a fondo los resultados de una prueba de respuesta térmica (TRT) para lograr una verdadera estimación de la conductividad térmica del suelo y la resistencia equivalente del intercambiador geotérmico. Se analizarán los factores que afectan a la bondad de la estimación, como la duración mínima y máxima del TRT. Para facilitar la evaluación de estos parámetros en tiempo real, se presentará un algoritmo desarrollado con el software comercial Matlab, capaz de comparar tres modelos numéricos diferentes (ILS, FLS y FCS) con los datos experimentales adquiridos por tres tipos de BHE presentes en el campus de la UPV (single-U, coaxial y helix).

[EN] In recent years, interest in energy saving and reducing of CO2 emissions has grown more and more, particularly the ground source heat pumps are known as a high-efficient technology for heating and cooling systems. A good estimation of the main parameters of the system is crucial in order to correctly size the borehole heat exchanger to achieve high coefficient of performance. This research work was carried out at the Polytechnic University of Valencia (UPV) and is part of the European project GEOCOND. It focuses on the evaluation of different numerical methods with the aim of thoroughly analysing the characteristics of a thermal response test (TRT) to achieve a true estimate of the thermal conductivity of the soil and the equivalent resistance of the borehole. The factors affecting the goodness of the estimate will be analysed, such as the minimum and maximum duration of the TRT. In order to provide the evaluation of these parameters in real time, will be presented an algorithm developed with the commercial software Matlab, able to compare three different numerical models (ILS, FLS and FCS) with the experimental data acquired by three types of BHE present in the campus of the UPV (single-U, coaxial and helix).