Analisi numerica di sistemi aperti per l'accumulo di energia basati su sostanze adsorbenti

A good portion of the national thermal energy requirement is destined for air conditioning in the residential and tertiary sectors. The interest on the research and experimentation of technologies aimed at energy saving and the production of energy from renewable sources is therefore growing. In this perspective Thermal Energy Storage stands out. In recent years, numerous studies have been carried out on thermal energy storage systems based on adsorbing substances. The thesis concerns the numerical analysis of a packed bed system, containing silica gel, an adsorbent substances, for energy storage for air conditioning of buildings. The main thermophysical properties of the adopted material will be characterized and the performance of the systems will be numerically analyzed, identifying the best operating logic and potential applications. In particular, the applications will focus on three macrocases: heating of rooms characterized by the absence of latent loads, heating of rooms in the presence of latent loads and coupling with a heat pump.

Buona parte del fabbisogno nazionale di energia termica è destinata alla climatizzazione in ambito residenziale e del settore terziario (riscaldamento invernale e raffrescamento estivo). Cresce quindi il fronte d’interesse per la ricerca e la sperimentazione di tecnologie volte al risparmio energetico e alla produzione di energia da fonti rinnovabili. In quest’ottica, spicca l’accumulo di energia termica (TES: Thermal Energy Storage). Negli ultimi anni sono stati effettuati numerosi studi riguardanti sistemi di accumulo di energia termica basati su sostanze adsorbenti, come ad esempio silica gel, zeolite o allumina attivata. La tesi riguarda l’analisi numerica di un sistema a letto fisso, contenente silica gel, per l’accumulo di energia termica da sfruttare per la climatizzazione. Nell’ambito del lavoro, saranno caratterizzate le principali proprietà termo-fisiche della sostanza utilizzata e verranno analizzate numericamente le prestazione del sistema di accumulo, individuandone le migliori logiche di funzionamento e le potenziali applicazioni. In particolar modo, le applicazioni verteranno su tre macrocasi: riscaldamento di ambienti caratterizzati dall’assenza di carichi latenti, riscaldamento di ambienti in presenza di carichi latenti e accoppiamento con una pompa di calore.