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Thermal Impact Assessment of Groundwater Heat Pumps (GWHPs): Rigorous vs. Simplified Models

Tipo di pubblicazione: Articolo su rivista
Tipologia MIUR: Contributo su Rivista > Articolo in rivista
Titolo: Thermal Impact Assessment of Groundwater Heat Pumps (GWHPs): Rigorous vs. Simplified Models
Autori: Piga, Bruno; Casasso, Alessandro; Pace, Francesca; Godio, Alberto; Sethi, Rajandrea
Autori di ateneo:
Titolo del periodico: ENERGIES
Tipo di referee: Esperti anonimi
Editore: MDPI
Volume: 10
Numero: 9
Intervallo pagine: pp. 1385-1403
Numero di pagine: 19
ISSN: 1996-1073
Abstract: Groundwater Heat Pumps (GWHPs) are increasingly adopted for air conditioning in urban areas, thus reducing CO2 emissions, and this growth needs to be managed to ensure the sustainability of the thermal alteration of aquifers. However, few studies have addressed the propagation of thermal plumes from open-loop geothermal systems from a long-term perspective. We provide a comprehensive sensitivity analysis, performed with numerical finite-element simulations, to assess how the size of the thermally affected zone is driven by hydrodynamic and thermal subsurface properties, the vadose zone and aquifer thickness, and plant setup. In particular, we focus the analysis on the length and width of thermal plumes, and on their time evolution. Numerical simulations are compared with two simplified methods, namely (i) replacing the time-varying thermal load with its yearly average and (ii) analytical formulae for advective heat transport in the aquifer. The former proves acceptable for the assessment of plume length, while the latter can be used to estimate the width of the thermally affected zone. The results highlight the strong influence of groundwater velocity on the plume size and, especially for its long-term evolution, of ground thermal properties and of subsurface geometrical parameters
Data: 2017
Status: Pubblicato
Lingua della pubblicazione: Inglese
Parole chiave: aquifer, thermal plume, feflow, sensitivity analysis, advection, conduction, dispersion, groundwater heat pump, geothermal heat pump
Dipartimenti (originale): DIATI - Dipartimento di Ingegneria dell'Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture
Dipartimenti: DIATI - Dipartimento di Ingegneria dell'Ambiente, del Territorio e delle Infrastrutture
URL correlate:
Area disciplinare: Area 08 - Ingegneria civile e Architettura > INGEGNERIA SANITARIA - AMBIENTALE
Area 04 - Scienze della terra > GEOFISICA APPLICATA
Data di deposito: 15 Set 2017 15:53
Data ultima modifica (IRIS): 02 Ott 2017 08:58:18
Data inserimento (PORTO): 06 Ott 2017 09:32
Numero Identificativo (DOI): 10.3390/en10091385
Permalink: http://porto.polito.it/id/eprint/2683486
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