Esquemas de ligação do tanque de acumulação de calor

O esquema de ligação do acumulador de calor depende dos modos térmicos e hidráulicos da fonte e do consumidor de calor, bem como da quantidade de fontes e consumidores.

O esquema de conexão direta do acumulador de calor ao circuito da fonte e do consumidor de calor é aplicado se:

• Os requisitos de qualidade do fluido térmico nos circuitos da fonte e do consumidor são os mesmos.
• A pressão de trabalho no consumidor de calor (em todos os modos) não excede a pressão máxima admissível para a fonte de calor e o próprio acumulador de calor.
• A temperatura do fluido térmico no acumulador de calor em todos os modos corresponde à temperatura necessária para o consumidor.

Este esquema é utilizado em pequenos sistemas de aquecimento de casas particulares com regulação quantitativa nos aparelhos de aquecimento. Nessa altura, a uma temperatura constante na saída da fonte de calor, a temperatura no acumulador de calor também é mantida constante.

Se o regime térmico do consumidor implicar regulação qualitativa com diferentes temperaturas de entrada do fluido térmico, dependendo da hora do dia ou da temperatura exterior, este esquema é complementado com um módulo de mistura.

O esquema de ligação do consumidor ao acumulador de calor com módulo de mistura é aplicado se:

• Os requisitos de qualidade do fluido térmico no circuito da fonte e do consumidor de calor são os mesmos.
• A temperatura do fluido térmico à saída da fonte de calor num dos modos excede a temperatura necessária para o consumidor.
• A pressão de trabalho no consumidor de calor (em todos os modos) não excede a pressão máxima admissível para a fonte de calor e o próprio acumulador de calor.

Este esquema é utilizado em sistemas de aquecimento com regulação qualitativa, onde a temperatura do fluido térmico que entra no sistema de aquecimento depende da temperatura exterior, da hora do dia, do dia da semana ou da temperatura do ar na sala de controlo.

No fluido térmico quente retirado da parte superior do acumulador de calor, uma válvula de três vias adiciona o fluido térmico do retorno na proporção necessária para obter a temperatura definida da mistura que entra no sistema de aquecimento.

A capacidade de manter a temperatura mais alta possível da água no acumulador de calor é uma das vantagens deste esquema, pois permite aumentar a sua capacidade de acumulação.

Se a pressão de trabalho no consumidor de calor exceder a pressão de trabalho permitida para o acumulador de calor ou a fonte de calor, utiliza-se uma conexão independente do consumidor (através de um permutador de calor).

Se a pressão de trabalho no circuito da fonte de calor exceder a pressão admissível para o acumulador de calor ou o sistema de aquecimento, utiliza-se um esquema com permutador de calor no circuito da fonte.

O esquema de ligação do acumulador de calor com permutador de calor incorporado é aplicado se:

• A pressão de trabalho no circuito da fonte de calor exceder a pressão admissível para o sistema de aquecimento.
• Existem requisitos diferentes para a qualidade do fluido térmico nos circuitos da fonte de calor e do consumidor de calor.

Se a área de superfície dos permutadores de calor incorporados nos acumuladores de calor não for suficiente para aquecer o volume necessário de água no tempo especificado, são utilizados esquemas com permutadores de calor externos e bombas de carregamento.

O esquema de ligação do acumulador de calor com permutador de calor externo e bomba de carregamento é utilizado se:

• Os permutadores de calor incorporados em série não garantem o aquecimento do tanque no tempo especificado.
• A pressão do fluido térmico no circuito da fonte de calor excede a pressão admissível para o consumidor ou acumulador de calor.
• Existem requisitos diferentes para a qualidade do fluido térmico nos circuitos da fonte de calor e do consumidor.

Os acumuladores de calor com tanque incorporado são utilizados para conectar sistemas de água quente com consumo de água elevado e de curta duração.

Esses acumuladores de calor são caracterizados pela sua capacidade de fornecer uma elevada necessidade de água quente de curta duração, mas após o enchimento do tanque incorporado com água fria, o reaquecimento demorará muito tempo.

Em sistemas com necessidade de alta capacidade de aquecimento contínua, são instalados acumuladores de calor com permutador de calor incorporado ou externo para o sistema de água quente.

O esquema de ligação do acumulador de calor com permutador de calor incorporado para água quente é utilizado quando é necessária uma elevada capacidade de aquecimento contínua de água quente.

Os acumuladores de calor com permutador de calor incorporado para água quente proporcionam uma alta capacidade contínua, mas não conseguem cobrir os picos de consumo além desses limites.

Se a capacidade de aquecimento contínua necessária não for fornecida pelos permutadores de calor instalados em série, utiliza-se um acumulador de calor com permutador de calor externo e bomba de carregamento.

Esquema bivalente de ligação do acumulador de calor com coletor solar. O coletor solar é conectado ao acumulador de calor através do permutador de calor incorporado na parte inferior do tanque. Prevê-se o funcionamento no modo de aquecimento máximo possível do tanque com energia solar, e se necessário, com aquecimento adicional de uma segunda fonte.

Neste esquema, a fonte adicional pode ser um caldeira a gás, de combustível sólido ou elétrica.

A ligação do consumidor através de um acumulador de calor a várias fontes de calor. A utilização de várias fontes de calor em sistemas modernos deve-se aos diferentes custos unitários de energia térmica obtida de cada uma delas.

A energia solar é a mais barata, mas nem sempre está disponível, e os picos de entrada geralmente não coincidem com os picos de consumo.

O calor obtido de uma bomba de calor custa um pouco mais que o solar, mas pode ser sempre obtido. No entanto, para cobrir toda a potência térmica necessária ao consumidor, seria necessário um investimento de capital significativo, pelo que a potência da bomba de calor é geralmente inferior à potência necessária do sistema.

O calor obtido de uma caldeira a gás, elétrica ou de combustível sólido é o mais caro, por isso é utilizado apenas para aquecimento adicional quando as duas primeiras fontes não são suficientes.

O acumulador de calor permite acumular energia térmica de várias fontes e utilizá-la por um ou mais consumidores. Fontes de baixa temperatura, como a bomba de calor e o coletor solar, são conectadas à parte inferior do tanque, enquanto as fontes de alta temperatura, como a caldeira a combustível sólido, gás ou elétrica, são conectadas à parte superior.

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