Tanques TES: qué hacen, por qué pagan, cómo funcionan

Un tanque de almacenamiento de energía térmica mantiene el agua refrigerada para que la refrigeración pueda producirse durante las horas de pico y utilizarse durante la demanda de pico. Este artículo define un tanque TES, explica su funcionamiento en sistemas de agua refrigerada, describe dónde se utiliza y qué beneficios ofrece.

¿Qué es un tanque TES?

Un tanque de almacenamiento de energía térmica es un recipiente aislado diseñado para almacenar energía térmica para uso posterior.En aplicaciones que involucran agua refrigerada, el tanque TES almacena el agua fría generada por una planta de refrigeración, separando así la capacidad de refrigeración del momento en que se crea.

Este enfoque permite a las instalaciones gestionar cuando se produce el enfriamiento y cuando se entrega al edificio o proceso.

Cómo funciona un tanque TES

Un tanque de almacenamiento de energía térmica de agua refrigerada funciona a través de un ciclo de carga, descarga y recarga, de modo que la producción de refrigeración se ajusta a la demanda del sistema.El sistema almacena el agua refrigerada en condiciones favorables y la entrega cuando sea necesario, reduciendo así la dependencia de la operación en tiempo real del refrigerador.

Almacenamiento de agua refrigerada durante las horas de punta

En los momentos en que no hay alta demanda, la planta de refrigeración produce agua refrigerada y la almacena en el tanque TES. Esto significará que la producción de refrigeración se puede separar de su uso y aprovechar los períodos en los que las tasas de energía son bajas.

Uso de refrigeración almacenada durante las horas de pico

Cuando la demanda de refrigeración es alta, el agua refrigerada almacenada puede suministrar parte o la mayor parte de la carga, dependiendo del diseño del sistema y la estrategia de funcionamiento.

Ciclo de distribución y recarga

La función de enfriamiento del tanque TES significa devolver agua más caliente y elevar la temperatura del tanque. En el proceso de volver a enfriar esta agua más caliente durante la recarga, fluye de nuevo al tanque. La capacidad de almacenamiento se restaura. En muchos diseños de TES estratificados, los arreglos de difusores de entrada y salida (a menudo en la parte superior y inferior) ayudan a gestionar cómo entra y sale el agua.

Sistema de difusores internos

En los tanques estratificados, se pueden utilizar difusores o dispositivos similares de control de flujo para guiar el flujo de entrada y salida. Esto ayuda a limitar la mezcla y apoya la separación térmica entre agua más caliente y más fría.

Cálculo de Thermocline

En el estratificadoAlmacenamiento de agua fría, la termoclina es la capa de transición delgada entre el agua más caliente por encima y el agua más fría por debajo.Una termoclina estable puede mejorar el rendimiento del almacenamiento y es deseable porque soporta la predictibilidad de la carga y descarga.

Aplicaciones de tanques

Los tanques de almacenamiento de energía térmica se pueden integrar en sistemas de agua refrigerada. Esto puede ser útil cuando la demanda de refrigeración varía o cuando se necesita flexibilidad operativa. El almacenamiento de agua refrigerada permite el cambio de carga, un mejor funcionamiento de la planta y una mejor resiliencia.

Sistemas de refrigeración de agua fría y refrigeración de distrito

Muchos sistemas de refrigeración periférica utilizan tanques TES para equilibrar la producción y el consumo en múltiples instalaciones, incluidos edificios comerciales e industriales.Centros de datos, instalaciones gubernamentales, bases militares, aeropuertos, campus universitarios yInstalaciones eléctricas.

Necesidades de refrigeración críticas

Algunas instalaciones utilizan agua refrigerada almacenada para ayudar a mantener la refrigeración durante el mantenimiento planificado o la parada inesperada del equipo de refrigeración.

Capacidad de almacenamiento y dimensiones básicas

La capacidad de almacenamiento y el tamaño del diseño de un tanque de almacenamiento de energía térmica dependen de cómo se supone que funcione el sistema de agua refrigerada. En lugar de seguir reglas fijas, la capacidad se alinea con los patrones de demanda de refrigeración y horarios de funcionamiento.

Las horas como una métrica de planificación

La capacidad de TES se discute a menudo utilizando toneladas (o una unidad de energía térmica equivalente), que representan la cantidad de energía de enfriamiento almacenada en lugar del tamaño físico del tanque solo. Esta métrica conecta la capacidad de almacenamiento con los objetivos de rendimiento del sistema, como la reducción de la carga máxima o la flexibilidad operativa.

Tamaño del tanque típico

El tamaño de un tanque de almacenamiento de energía térmica puede depender significativamente de la aplicación y las condiciones en el sitio. Por ejemplo, un sistema más pequeño puede tener un tanque de varias decenas de miles de galones, mientras que un gran campus o una planta de enfriamiento de distrito puede requerir un tanque de varios millones de galones. capacidad de enfriamiento, disponibilidad de espacio y cómo el almacenamiento funciona con la planta de enfriamiento son las consideraciones más importantes en la selección de un tamaño.

Opciones de diseño y restricciones del sitio

Opciones de diseñoA menudo se cambian para adaptarse a las limitaciones específicas del sitio, como el espacio, la altura y el equipo existente.El diseño del tanque TES también puede variar para ayudar a que los sistemas de agua refrigerada nuevos o existentes funcionen juntos.Estas consideraciones permiten que la solución de almacenamiento esté dentro de los límites físicos y operativos de la instalación.

Lo que una solución de tanque TES normalmente incluye

Un proyecto de tanque TES normalmente incluye varios elementos de alcance que soportan una operación confiable con agua refrigerada.Cada uno de estos componentes se elige en función de los objetivos de rendimiento y las condiciones en el sitio para que no se añada complejidad innecesaria.

Ingeniería y diseño

El proyecto comienza con laIngeniería y diseñode un sistema que esté en línea con el sistema de agua refrigerada, la capacidad de almacenamiento necesaria y el espacio en el sitio.Esta parte del proyecto especifica el método de integración del tanque TES en el sistema de refrigeración existente o futuro.

Fabricación y erección

Los tanques sonfabricadoy erigido para soportar el servicio de agua refrigerada y la operación a largo plazo.La fase de construcción del proyecto implica la montaje de la estructura del tanque de una manera controlada, asegurándose de que sea compatible con las condiciones de funcionamiento esperadas.

Fundamentos, revestimientos y aislamiento

El proyecto no sólo se ocupa de la estructura física del tanque sino también de la planificación de la fundación, la protecciónCoatings, y aislamiento exterior.Estas características reducen la ganancia de calor, protegen la estructura del tanque y aseguran una larga vida útil.

Difusores internos y sistemas de tuberías

Los conjuntos de difusores internos y las tuberías relacionadas se incluyen comúnmente para gestionar el flujo de agua durante la carga y descarga.Estos sistemas ayudan a mantener una separación térmica efectiva dentro del tanque.

Materiales utilizados en el almacenamiento de energía térmica

El agua

El agua es el medio más común utilizado en los tanques de almacenamiento de energía térmica para sistemas de agua refrigerada. El agua es omnipresente, relativamente barata y posee excelentes características de almacenamiento térmico en los intervalos de temperatura utilizados para el confort y el enfriamiento del proceso.Los sistemas TES basados en agua son particularmente adecuados para situaciones en las que se requieren grandes cantidades de energía de enfriamiento para almacenarse y liberarse de forma controlada.

hielo

El almacenamiento de hielo es un enfoque alternativo que almacena la energía de refrigeración haciendo hielo a temperaturas más bajas. Debido a que el hielo contiene más energía de refrigeración por unidad de volumen que el agua refrigerada, estos sistemas pueden reducir el tamaño del tanque de almacenamiento.

Fase de cambio de materiales

Los materiales de cambio de fase, a menudo referidos como PCMs, almacenan energía térmica a medida que cambian de estado, como de sólido a líquido. Estos materiales pueden ofrecer una mayor densidad de almacenamiento de energía en comparación con el agua solo.

Principales ventajas de los tanques TES

Menos costes a través del desplazamiento de carga

Los tanques de almacenamiento de energía térmica permiten la producción de refrigeración durante las horas fuera de pico cuando la demanda eléctrica y las tasas son más bajas.

2.- Mejora de la eficiencia energética

Al operar el equipo de refrigeración en condiciones más favorables, los tanques TES ayudan a que los sistemas funcionen de manera más eficiente.Los refrigeradores se pueden configurar para una operación más consistente en lugar de reaccionar a picos de demanda a corto plazo.

Fiabilidad y estabilidad de temperatura

El agua refrigerada almacenada soporta un ambiente de temperatura más consistente.Esta estabilidad es especialmente importante para instalaciones con equipos sensibles o requisitos de confort estrictos.

Ampliación de la capacidad y retraso del equipo

Los tanquespuede ser una gran ayuda en aumentar la capacidad de carga de refrigeración proporcionando refrigeración adicional al equipo existente.Si el almacenamiento es una opción, es posible que las instalaciones posponga la decisión de añadir una nueva capacidad de refrigerante, dependiendo de su diseño del sistema y estrategia operativa.

5.- Apoyo a la sostenibilidad

La reducción de la demanda eléctrica de pico es una gran manera de proporcionar ayuda para el logro de objetivos de gestión de energía más amplios.Al posponer la producción de refrigeración a períodos fuera de pico, los tanques TES pueden ser una herramienta para que las operaciones de refrigeración estén en línea con el uso de energía que es eficiente y sostenible.

Temas clave

Un tanque de almacenamiento de energía térmica (TES) es un tanque de almacenamiento aislado que retiene el agua refrigerada para su uso posterior en un sistema de refrigeración. Opera en un ciclo de tres pasos de carga, descarga y recarga para transferir la producción de refrigeración fuera de los períodos de pico de demanda. Es típico que los tanques TES formen parte de un gran sistema de agua refrigerada, una red de refrigeración de distrito y una instalación con necesidades de refrigeración esenciales.