Evaluation of different methodologies for the design of the wellfield in shallow geothermal systems

• Cristina Sáez-Blázquez ^[1] ; Ignacio Martín-Nieto ^[1] ; Arturo Farfán-Martín ^[1] ; Diego González-Aguilera ^[1]
  1. [1] Universidad de Salamanca

     Universidad de Salamanca

     Salamanca, España

     
• Localización: Revista Facultad de Ingeniería: Universidad de Antioquia, ISSN-e 2422-2844, ISSN 0120-6230, Nº. 105, 2022, págs. 9-19
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Evaluación de diferentes metodologías para el diseño del campo de captación de sistemas geotérmicos someros
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  • Texto completo
• Resumen
  • español

    Los recursos geotérmicos de baja entalpía juegan un papel esencial en la mitigación del cambio climático. Para garantizar el funcionamiento de los sistemas de bomba de calor, es obligatorio un diseño preliminar preciso. A la hora diseñar estas instalaciones es posible implementar metodologías con diferentes grados de precisión. Aunque el software más sofisticado constituye la mejor solución, su uso es inviable en determinados proyectos (el aumento de la inversión no está justificado en pequeños sistemas). Este trabajo se centra en evaluar procedimientos utilizados en el diseño de sistemas geotérmicos someros. La investigación incluye el método más simple basado en cálculos manuales, la aplicación gratuita Climasoft, el software Earth Energy Designer (EED) y la herramienta GES-CAL desarrollada por investigadores del Grupo de Investigación TIDOP (Universidad de Salamanca). El objetivo es evaluar este software y comparar los resultados de todas las metodologías detalladas. Esta comparación deriva de la aplicación de estas herramientas sobre el mismo caso de estudio (edificio unifamiliar emplazado en Ávila, España). Los resultados muestran que los métodos más sencillos involucran esquemas de captación sobredimensionados que conllevan inversiones más altas. En cuanto a GES-CAL, se considera una alternativa precisa para el diseño de todas las configuraciones de intercambiadores, especialmente instalaciones ubicadas en la región de Ávila. Se recomienda EED para el cálculo de sistemas geotérmicos de alta entalpía que requieren un análisis exhaustivo del comportamiento del fluido de trabajo.

  • English

    Low enthalpy geothermal resources play an essential role in climate change mitigation. When ensuring the correct future operation of ground-source heat pump systems, an accurate design is mandatory. In this sense, different methodologies can be implemented. Although using sophisticated software constitutes the most optimal solution, its implementation is sometimes inviable in certain projects (the increase of the initial investment required is not justified in small plants). This work is focused on evaluating and comparing procedures used in the design of shallow geothermal systems. Thus, the research includes a simple method based on manual calculations, the Climasoft free application, Earth Energy Designer (EED) software, and the new geothermal tool GES-CAL developed by researchers from the TIDOP Research Group (University of Salamanca). The objective is to evaluate this new software and compare the results of all the detailed methodologies. This comparison derives from applying these tools in the calculation of the same case study (a single-family house placed in Ávila, Spain). Results show that the easiest methods involve oversized well-field schemas that also mean higher initial investments. Regarding GES-CAL, it is considered an accurate and valid alternative for the design of all heat exchanger configurations, especially for those installations placed in the region of Ávila. However, EED is recommended to calculate high-power geothermal systems that require an exhaustive analysis of the ground and the heat carrier fluid behaviour.