Validación experimental de dos modelos híbridos de simulación de intercambiadores enterrados verticales para bombas de calor geotérmicas

Abstract

Durante los últimos años se ha impulsado el uso de tecnologías eficientes como las bombas de calor geotérmicas para su uso en climatización de edificios debido a las políticas de ahorro energético y reducción de las emisiones de CO2 [1]. Los programas de simulación energética de edificios que contemplan esta tecnología necesitan un correcto modelado del intercambiador de calor enterrado vertical para acoplar el comportamiento térmico del terreno con la bomba de calor geotérmica. Existen muchos modelos en la literatura que contemplan dicho fenómeno multidimensional transitorio [2]. En este artículo se estudian dos recientes modelos de simulación híbridos de un intercambiador de calor enterrado vertical con tubería simple en U, basados en analogías eléctricas para modelar las transferencias de calor en el interior de la perforación geotérmica, y factores de respuesta térmica (función-g) para estimar el flujo de calor con el terreno adyacente. Un primer modelo híbrido (RC1) consiste en un método unidimensional con transferencia térmica radial y el segundo modelo híbrido (RC2) se basa en una resolución bidimensional, permitiendo la discretización vertical del sistema completo (fluido, tubería, material de relleno y terreno) [3]. El artículo analiza los resultados de la validación experimental de dichos modelos, comparando sus resultados de temperaturas de salida del fluido con los datos adquiridos de la instalación experimental “GeoCool” que se encuentra completamente monitorizada durante un periodo de operación de 5 años