Como funciona um acumulador de calor

Princípio de funcionamento do acumulador de calor baseia-se no uso da alta capacidade térmica da água. Por exemplo, 1 litro de água, resfriado em 1°C, pode aquecer 1 m³ de ar em 4°C.

A tarefa do tanque acumulador de calor é coletar e armazenar o calor para uso posterior no sistema de aquecimento ou fornecimento de água quente. O tanque acumulador de calor é usado em sistemas onde os picos de geração de calor não coincidem com os picos de consumo de calor. Além disso, o tanque pode ser instalado em sistemas onde há aquecimento prolongado por uma fonte de baixa potência e rápido resfriamento por um consumidor de alta potência.

Os tanques acumuladores de calor são instalados:

junto com uma caldeira de biomassa que gera calor quando é acesa, e o calor acumulado e armazenado no tanque pode ser utilizado por todo o dia.
junto com uma bomba de calor para gerar calor durante a noite com tarifa baixa, ou em um dia ensolarado e quente, armazenando o calor para uso noturno ou ao final da tarde.
junto com um coletor solar para armazenar o calor acumulado durante o dia ensolarado e utilizá-lo à noite.

A água quente é mais leve que a água fria, por isso, na parte superior do tanque, sempre permanece a água mais quente, enquanto na parte inferior do tanque fica a água mais fria.

Por isso, as fontes de energia de baixa temperatura (bomba de calor e coletor solar) geralmente são conectadas às conexões inferiores do acumulador de calor, e as fontes de calor de alta temperatura (caldeira a gás, elétrica ou a biomassa) às conexões superiores.

Frequentemente, os tanques acumuladores de calor são usados em esquemas bivalentes com duas fontes de calor. Em tais sistemas, a fonte de calor de baixa temperatura é usada como principal, e a fonte de calor de alta temperatura como reserva e para cobrir grandes picos de carga.

No exemplo de um sistema de aquecimento, o uso de um esquema com duas fontes de calor pode garantir um modo de operação em que 60-70% do tempo do período de aquecimento é utilizado apenas com o calor obtido da bomba de calor, e nos dias mais frios (quando a potência da bomba de calor não é suficiente), uma caldeira a gás ou a biomassa será acionada. O funcionamento deste sistema está ilustrado na animação mostrada.

A bomba de calor está conectada à parte inferior do tanque acumulador de calor. Após ser ligada, a bomba de calor retira a água fria da conexão inferior do tanque e fornece água quente para a conexão média do tanque. A água quente é mais leve que a fria, então, ao chegar na parte média do tanque, a água quente sobe para a parte superior do tanque. Assim, dentro do tanque, é criado um movimento de água quente para cima e água fria para baixo.

Após a temperatura no tanque atingir o valor programado, a automação deve desligar a bomba de calor e colocá-la em modo de espera.

O isolamento térmico do tanque permite manter a água quente por várias horas ou até mesmo um dia inteiro, portanto, o calor obtido à noite pode ser usado durante toda a noite ou apenas pela manhã. No momento da retirada do calor, temos o tanque completamente cheio de água quente.

A tubulação de retorno do sistema de aquecimento é conectada à conexão inferior do tanque, e a tubulação de fornecimento à superior. A automação que controla o sistema de aquecimento mede a temperatura no ambiente e, se a temperatura cair em relação ao valor programado, a automação liga a bomba que carrega água fria para a parte inferior do tanque, fazendo com que a água quente da parte superior do tanque seja empurrada para a tubulação de fornecimento do sistema de aquecimento.

Assim que a temperatura da água no sistema de aquecimento atingir o valor programado, a bomba de circulação do sistema de aquecimento recebe o sinal para desligar.

Assim que a temperatura da água no tanque cair abaixo do valor programado, a bomba de calor recebe o sinal para ligar.

Se a potência da bomba de calor for insuficiente para aquecer o tanque à temperatura necessária, a automação acionará a caldeira a gás.

O tempo de operação do sistema de aquecimento com calor acumulado depende da potência do sistema e do volume do tanque. Portanto, ao escolher o acumulador de calor, é necessário determinar qual das condições tem maior prioridade: fornecer calor ao sistema com uma potência determinada por um determinado período, ou garantir o armazenamento de calor de uma fonte de determinada potência por um determinado tempo.