عواملی که در طراحی چاههای حرارتی تأثیرگذار هستند عبارتاند از:
- مقاومت حرارتی
- جنس ماده
- راندمان پره
- مقاومت گسترش یابنده
- بهینهسازی
- آرایش فینها
- مواد بسیار رسانا
- حفرهها (فین معکوس)
- رنگ سطح
راندمان فین
راندمان فین پارامتری است که ماده رسانای حرارتی بیشتر را مهم میکند. یک پره چاه حرارتی میتواند به شکل یک صفحه تخت در نظر گرفته شود که حرارتی از یک انتها جریان مییابد و با منتقل شدن به جاهای دیگر، به سیال احاطهکننده پخش شود. با جریان یافتن حرارت سرتاسر فین، مجموعه مقاومت حرارتی چاه حرارتی و افت حرارت بهواسطه جابجایی، دمای فین و درنتیجه انتقال حرارت به سیال از پایه به انتهای فین کاهش پیدا میکند. راندمان فین با نسبت انتقال حرارت واقعی انجامشده توسط فین به انتقال حرارتی که در صورت همدما بودن فین (فرض بینهایت بودن رسانش حرارتی فین) وجود خواهد داشت که بهصورت زیر تعریف میشود:
ηf=tanh(mLc)/mLc
mLc= Lf*sqrt(2hf/ktf)
در این روابط:
- ηf ضریب جابجایی فین است که برای هوای بین 10 تا 100 و آب 500 تا 10000 است.
- k رسانش حرارتی جنس فین است. برای آلومینیوم این مقدار 120 تا 240 است.
- Lf ارتفاع فین است.
- tf ضخامت پره است.
راندمان فین با کاهش نسبت ابعادی فین (کوتاهتر یا ضخیمتر کردن) یا با استفاده از ماده با رسانش بیشتر (برای مثال مس بجای آلومینیم) افزایش مییابد.