La caratterizzazione probabilistica del sottosuolo come strumento per l’ottimizzazione della progettazione integrata dei sistemi geotermici

La presenza di ogni tipo di flusso di acqua di falda nella regione termicamente influenzata dal Test di Risposta Termica non è considerata nella valutazione di un TRT che riguarda solo il processo di conduzione termica e quindi non i moti convettivi generati da variazione di temperatura in un fluido in movimento. Un moto convettivo naturale o indotto può far variare sia la direzione del trasferimento di calore nel terreno, sia il quantitativo di calore stesso, iniettato o estratto, e la velocità di diffusione termica lontano dal foro, fino anche al totale azzeramento o quasi della quantità di energia termica (o frigorifera) stoccata e quindi dell’incremento (o decremento) di temperatura nel foro. Influenze molto piccole di flusso di acqua di falda sono difficili da individuare e sono in genere trascurate, tanto che nell’analisi ILS rientrano all’interno del valore noto come la conduttività termica equivalente del terreno. Qualora invece l’influenza diventi significativa, l’assunzione del modello di una Sorgente Lineare Infinita con sola conduzione termica non è più valida. Esistono diversi metodi per verificare la presenza della componente convettiva in un Test di Risposta Termica, di forza tale da inficiare il risultato della ILS. Esistono diversi possibili moti di fluido all’interno di un terreno e di un foro in cui viene realizzato un Test di Risposta Termica su una sonda verticale. Questi sono:
-moto naturale laterale, all’interno del mezzo poroso o fratturato, causato da una differenza di potenziale;
-moto per convezione naturale indotta, a piccola o a grande scala, causato da un differenza di temperatura;
-infiltrazione di acqua piovana o di altra provenienza dentro o nei dintorni del foro;
-effetto termosifone;
-perforazioni o pompaggio nelle vicinanze del foro.
Gli effetti sul TRT, rispetto alla situazione statica, sono:
-effetto sulla fase transitoria: il tempo di transizione risulta accorciato o allungato, rispetto alla situazione statica;
- effetto sull’intercetta a: il valore di capacità termica equivalente del terreno risultante dall’analisi non corrisponde al valore effettivo del terreno;
- effetto sull’intercetta a: il valore di resistenza termica del foro risultante dall’analisi risulta inferiore al valore effettivo del manufatto in condizioni statiche;
- effetto sulla pendenza b: il valore di conduttività termica equivalente del terreno risultante dall’analisi non corrisponde al valore effettivo del terreno;
- effetto sulla pendenza b: il valore di conduttività termica risultante dall’analisi potrebbe continuare a crescere all’aumentare del tempo del test, fino ad avere una tendenza all’infinito per moti di acqua di falda rilevanti.
Di seguito si riportano le configurazioni/combinazioni di sonda, materiale di riempimento e terreno in cui è possibile il verificarsi dell’influenza termica della componente convettiva dovuta alla presenza di acqua sul comportamento della sonda verticale, e come si manifesta nella misurazione dei dati del TRT.