A utilização de sistemas de armazenamento térmico em reservatórios de grande escala pode aumentar a participação de energias renováveis em sistemas de aquecimento centralizado. Atualmente, os modelos disponíveis para sistemas de armazenamento em reservatórios são majoritariamente baseados em modelagem numérica, carecendo de modelos analíticos rápidos e precisos. Com base nisso, este estudo propõe um modelo analítico adequado para grandes corpos d'água de armazenamento térmico. O modelo é solucionado separadamente nos domínios aquático e do solo, sendo acoplado através da temperatura das paredes laterais e do fundo do reservatório, bem como pelo fluxo térmico de fronteira. Na análise de transferência de calor no domínio aquático, foi proposto o modelo "três zonas", que divide a seção transversal em zona central, zona de transição e zona marginal. Em comparação com um modelo unidimensional simples, o modelo "três zonas" considera o fluxo horizontal da água, tornando a simulação dinâmica da temperatura da água mais precisa. Na análise de transferência de calor no solo, o modelo de fonte cilíndrica finita, utilizado na área de bombas de calor geotérmicas, foi aprimorado para aplicação na modelagem de sistemas de armazenamento térmico em grandes reservatórios. Posteriormente, o modelo analítico foi validado com dados medidos durante 10 anos no projeto dinamarquês de armazenamento em reservatório de 60 000 m³, sendo que o erro médio da temperatura da água nas posições superior, médio superior, médio, médio inferior e inferior foi de 0,233%, 0,44%, 0,445%, 0,316% e 1,27%, respectivamente, todos abaixo de 1,5%, indicando alta precisão e confiabilidade do modelo analítico.

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