Cómo funciona un acumulador térmico

Principio de funcionamiento del acumulador de calor se basa en el uso de la alta capacidad térmica del agua. Por ejemplo, 1 litro de agua, que se enfría en 1°C, puede calentar 1 m³ de aire en 4°C.

La tarea del tanque acumulador de calor es recoger y almacenar el calor para su posterior uso en el sistema de calefacción o suministro de agua caliente. El tanque acumulador de calor se utiliza en sistemas donde los picos de generación de calor no coinciden con los picos de consumo de calor. Además, el tanque puede instalarse en un sistema donde hay un calentamiento prolongado por una fuente de baja potencia y un rápido enfriamiento por un consumidor de alta potencia.

Los tanques acumuladores de calor se instalan:

junto con una caldera de biomasa que produce calor cuando se enciende, y el calor acumulado y almacenado en el tanque se puede utilizar durante todo el día.
junto con una bomba de calor para generar calor durante la noche con tarifa baja, o en un día soleado y cálido, almacenando el calor para su uso nocturno o en la tarde.
junto con un colector solar para almacenar el calor acumulado durante el día soleado y utilizarlo por la noche.

El agua caliente es más ligera que el agua fría, por lo que en la parte superior del tanque siempre permanece el agua más caliente, mientras que en la parte inferior del tanque queda el agua más fría.

Por esta razón, las fuentes de energía de baja temperatura (bomba de calor y colector solar) generalmente se conectan a las conexiones inferiores del acumulador de calor, y las fuentes de calor de alta temperatura (caldera a gas, eléctrica o de biomasa) a las conexiones superiores.

Frecuentemente, los tanques acumuladores de calor se usan en esquemas bivalentes con dos fuentes de calor. En tales sistemas, la fuente de calor de baja temperatura se usa como principal, y la fuente de calor de alta temperatura como reserva y para cubrir grandes picos de carga.

En el ejemplo de un sistema de calefacción, el uso de un esquema con dos fuentes de calor puede asegurar un modo de operación en el que el 60-70% del tiempo del periodo de calefacción se utiliza solo con el calor obtenido de la bomba de calor, y en los días más fríos (cuando la potencia de la bomba de calor no sea suficiente), se encenderá adicionalmente una caldera a gas o de biomasa. El funcionamiento de este esquema está ilustrado en la animación mostrada.

La bomba de calor está conectada a la parte inferior del tanque acumulador de calor. Después de encenderse, la bomba de calor toma el agua fría de la conexión inferior del tanque y la suministra al conducto medio del tanque. El agua caliente es más ligera que el agua fría, por lo que, al llegar a la parte media del tanque, el agua caliente sube a la parte superior del tanque. De este modo, dentro del tanque se crea un movimiento de agua caliente hacia arriba y agua fría hacia abajo.

Una vez que la temperatura en el tanque alcanza el valor programado, la automatización debe apagar la bomba de calor y ponerla en modo de espera.

El aislamiento térmico del tanque permite mantener el agua caliente durante varias horas o incluso todo un día, por lo que el calor obtenido por la noche se puede usar durante toda la noche o solo por la mañana. En el momento de la extracción de calor, tenemos el tanque completamente lleno de agua caliente.

La tubería de retorno del sistema de calefacción se conecta a la conexión inferior del tanque, y la tubería de suministro a la superior. La automatización que controla el sistema de calefacción mide la temperatura en la habitación y, si esta disminuye con respecto al valor programado, la automatización enciende la bomba que carga agua fría en la parte inferior del tanque, lo que hace que el agua caliente de la parte superior del tanque sea desplazada hacia la tubería de suministro del sistema de calefacción.

Tan pronto como la temperatura del agua en el sistema de calefacción alcanza el valor programado, la bomba de circulación del sistema de calefacción recibe la señal para apagarse.

Tan pronto como la temperatura del agua en el tanque cae por debajo del valor programado, la bomba de calor recibe la señal para encenderse.

Si la potencia de la bomba de calor no es suficiente para calentar el tanque a la temperatura necesaria, la automatización encenderá la caldera a gas.

El tiempo de operación del sistema de calefacción con calor acumulado depende de la potencia del sistema y del volumen del tanque. Por lo tanto, al elegir el acumulador de calor, es necesario determinar cuál de las condiciones tiene mayor prioridad: proporcionar calor al sistema con una potencia determinada durante un tiempo determinado, o garantizar el almacenamiento de calor de una fuente de potencia determinada durante un tiempo determinado.