Kian Khaksar, Saeed Vadiee i Biao Li z Concordia University opisali w czasopiśmie Renewable Energy (DOI 10.1016/j.renene.2026.126502) numeryczny model otworu typu standing column well (SCW). Taki otwór wykorzystuje połączenie hydrauliczne i cieplne z otaczającym górotworem, dzięki czemu z jednego otworu można uzyskać wymianę ciepła o dużej mocy przy niewielkich gabarytach. Autorzy zaznaczają, że praca takiego otworu silnie zależy od warunków hydraulicznych w podłożu i od sposobu eksploatacji.

Metoda

Zespół opracował sprzężony model termiczno-hydrauliczny układu SCW. Model zweryfikowano na danych z terenowego testu reakcji termicznej, a następnie zastosowano do przypadku reprezentatywnego dla badanego obszaru. W analizie parametrycznej sprawdzono wpływ pięciu czynników na pracę cieplną i hydrauliczną: przepuszczalności warstwy wodonośnej, udziału upustu wody (bleed), promienia otworu, temperatury wody zatłaczanej i głębokości.

Wyniki

Od przepuszczalności zależy, czy otwór pracuje głównie dzięki przewodzeniu ciepła, czy dzięki dopływowi wód podziemnych. Przy małej przepuszczalności ciepło przenosi się przez przewodzenie, chyba że upust wywoła dopływ wody z warstwy wodonośnej. Przy dużej przepuszczalności wymiana z wodami podziemnymi zwiększa moc cieplną i odwraca wpływ geometrii otworu.

Otwory o większej średnicy sprzyjają przewodzeniu, a mniejsze zwiększają dopływ z warstwy wodonośnej i moc cieplną. Większa głębokość daje niewielki zysk przy pracy opartej na przewodzeniu, ale wyraźnie zwiększa moc przy czynnej wymianie z warstwą wodonośną. Upust poprawia wyniki w obu przypadkach, choć związane z nim obniżenie zwierciadła wody ogranicza eksploatację. Zależności utrzymywały się w okresie 120 dni, a autorzy określili ilościowo spadki wydajności.

Podczas przepływu w górę rurą wznoszącą dochodzi do zwarcia cieplnego, które zmniejsza przyrost temperatury uzyskany w przestrzeni pierścieniowej o około 9-13 proc.

Co to znaczy dla praktyki

Według autorów projekt otworu SCW powinien uwzględniać połączenie hydrauliczne otworu z warstwą wodonośną, sposób prowadzenia upustu i geometrię otworu.