Les réservoirs TES: ce qu'ils font, pourquoi ils paient, comment ils fonctionnent

Un réservoir de stockage d'énergie thermique conserve l'eau refroidie afin que le refroidissement puisse être produit pendant les heures de pointe et utilisé pendant la demande de pointe. Cet article définit un réservoir TES, explique son fonctionnement dans les systèmes d'eau refroidie, décrit où il est utilisé et quels avantages il apporte.

Qu’est-ce qu’un TES Tank ?

Un réservoir de stockage d'énergie thermique est un récipient isolé conçu pour stocker l'énergie thermique pour une utilisation ultérieure. Dans les applications impliquant de l'eau refroidie, le réservoir TES stocke l'eau froide générée par une centrale de refroidissement, séparant ainsi la capacité de refroidissement du moment où elle est créée.

Cette approche permet aux installations de gérer quand le refroidissement est produit et quand il est livré au bâtiment ou au processus.

Comment fonctionne un réservoir TES

Un réservoir de stockage d'énergie thermique à eau refroidi fonctionne à travers un cycle de charge, de décharge et de recharge, de sorte que la production de refroidissement soit adaptée à la demande du système.

Stockage de l'eau froide pendant les heures de pointe

Lorsqu’il n’y a pas de demande élevée, l’usine de refroidissement produit de l’eau refroidie et la stocke dans le réservoir TES. Cela signifie que la production de refroidissement peut être séparée de son utilisation et profiter des périodes où les taux d’énergie sont faibles.

Utiliser le refroidissement stocké pendant les heures de pointe

Lorsque la demande de refroidissement est élevée, l'eau réfrigérée stockée peut fournir une partie ou la majeure partie de la charge, en fonction de la conception du système et de la stratégie d'exploitation.

Cycle de distribution et de recharge

La fonction de refroidissement du réservoir TES signifie retourner de l'eau plus chaude et augmenter la température du réservoir. Dans le processus de refroidissement de cette eau plus chaude pendant la recharge, elle s'écoule dans le réservoir. La capacité de stockage est restaurée. Dans de nombreuses conceptions de TES stratifiées, les dispositifs de diffuseurs d'entrée et de sortie (souvent en haut et en bas) aident à gérer la façon dont l'eau entre et sort.

Système de diffusion interne

Dans les réservoirs stratifiés, des diffuseurs ou des dispositifs de contrôle de flux similaires peuvent être utilisés pour guider le flux d'entrée et de sortie.

Thermocline couche

En stratifiéstockage de l'eau froide, la thermocline est la couche de transition mince entre l'eau chaude au-dessus et l'eau froide au-dessous. Une thermocline stable peut améliorer les performances de stockage et est souhaitable car elle soutient la prévisibilité de la charge et du déchargement.

Applications des tanks

Les réservoirs de stockage de l'énergie thermique peuvent être intégrés dans les systèmes d'eau froide. Cela peut être utile lorsque la demande de refroidissement varie ou lorsque la flexibilité opérationnelle est nécessaire.

Systèmes de refroidissement d'eau et de refroidissement de district

De nombreux systèmes de refroidissement périphérique utilisent des réservoirs TES pour équilibrer la production et la consommation dans plusieurs installations, y compris les bâtiments commerciaux et industriels.Centres de données, les installations gouvernementales, les bases militaires, les aéroports, les campus universitaires etLes centrales électriques.

Besoins de refroidissement critiques

Certaines installations utilisent de l'eau réfrigérée stockée pour aider à maintenir le refroidissement pendant l'entretien prévu ou les temps d'arrêt inattendus de l'équipement de réfrigération.

Capacité de stockage et dimensions de base

La capacité de stockage et la taille d'un réservoir de stockage d'énergie thermique dépendent de la façon dont le système d'eau froide doit fonctionner. Au lieu de suivre des règles fixes, la capacité est alignée sur les modèles de demande de refroidissement et les horaires d'exploitation.

Les heures comme métrique de planification

La capacité TES est souvent discutée en utilisant des tonnes-heures (ou une unité d'énergie thermique équivalente), qui représentent la quantité d'énergie de refroidissement stockée plutôt que la taille physique du réservoir seul. Cette métrique relie la capacité de stockage aux objectifs de performance du système tels que la réduction de la charge maximale ou la flexibilité opérationnelle.

Taille de réservoir typique

La taille d'un réservoir de stockage d'énergie thermique peut dépendre de manière significative de l'application et des conditions sur le site. Par exemple, un système plus petit peut avoir un réservoir de quelques dizaines de milliers de gallons, alors qu'un grand campus ou une centrale de refroidissement de quartier peut nécessiter un réservoir de plusieurs millions de gallons.

Options de conception et restrictions du site

Options de designsont souvent modifiées pour correspondre aux limitations spécifiques du site, telles que l'espace, la hauteur et l'équipement existant. la conception des réservoirs TES peut également varier pour aider les systèmes d'eau froide nouveaux ou existants à travailler ensemble.

Ce qu'une solution de réservoir TES comprend généralement

Un projet de réservoir TES comprend généralement plusieurs éléments de portée qui prennent en charge le fonctionnement fiable de l'eau froide.Chacun de ces composants est choisi en fonction des objectifs de performance et des conditions sur le site de sorte qu'aucune complexité inutile n'est ajoutée.

Ingénierie et design

Un projet commence avec laIngénierie et designd'un système qui est conforme au système d'eau froide, à la capacité de stockage nécessaire et à l'espace sur le site. Cette partie du projet spécifie la méthode d'intégration du réservoir TES dans le système de refroidissement existant ou futur.

Fabrication et érection

Les chars sontfabriquéLa phase de construction du projet consiste à assembler la structure du réservoir de manière contrôlée, en s'assurant qu'elle est compatible avec les conditions d'exploitation attendues.

Fondation, revêtements et isolation

Le projet ne concerne pas seulement la structure physique du réservoir, mais aussi la planification des fondations, la protectionCoatingsCes caractéristiques réduisent le gain de chaleur, protègent la structure du réservoir et assurent une longue durée de vie.

Diffuseurs internes et systèmes de pipelines

Les assemblages de diffuseurs internes et les tuyaux connexes sont généralement inclus pour gérer le flux d'eau pendant la charge et le déchargement.Ces systèmes aident à maintenir une séparation thermique efficace à l'intérieur du réservoir.

Matériaux utilisés dans le stockage de l'énergie thermique

eau

L'eau est le moyen le plus courant utilisé dans les réservoirs de stockage de l'énergie thermique pour les systèmes d'eau refroidie. L'eau est omniprésente, relativement bon marché, et possède d'excellentes caractéristiques de stockage thermique dans les gammes de température utilisées pour le confort et le refroidissement du processus. Les systèmes TES à base d'eau sont particulièrement adaptés aux situations où de grandes quantités d'énergie de refroidissement sont nécessaires pour être stockées et libérées de manière contrôlée.

glace

Le stockage de glace est une approche alternative qui stocke l'énergie de refroidissement en faisant de la glace à des températures plus basses.Parce que la glace contient plus d'énergie de refroidissement par unité de volume que l'eau refroidie, ces systèmes peuvent réduire la taille du réservoir de stockage.Le TES à base de glace est généralement utilisé là où l'espace est limité ou où les systèmes sont conçus pour fonctionner à des températures d'approvisionnement plus basses.

Changement de phase des matériaux

Les matériaux de changement de phase, souvent appelés PCM, stockent de l'énergie thermique au fur et à mesure qu'ils changent d'état, tels que du solide au liquide. Ces matériaux peuvent offrir une densité de stockage d'énergie plus élevée que l'eau seule.

Les principaux avantages des chars TES

Diminuer les coûts grâce au transfert de charge

Les réservoirs de stockage d'énergie thermique permettent la production de refroidissement pendant les heures de pointe lorsque la demande et les taux électriques sont plus faibles.

2) Amélioration de l’efficacité énergétique

En exploitant l'équipement de refroidissement dans des conditions plus favorables, les réservoirs TES aident les systèmes à fonctionner plus efficacement.

Fiabilité et stabilité de la température

L'eau réfrigérée stockée soutient un environnement de température plus constant. Cette stabilité est particulièrement importante pour les installations avec des équipements sensibles ou des exigences de confort strictes.

Expansion des capacités et report des équipements

Les tankspeut être une grande aide pour augmenter la capacité de charge de refroidissement en fournissant un refroidissement supplémentaire à l'équipement existant.Si le stockage est une option, il est possible pour les installations de reporter la décision d'ajouter une nouvelle capacité de réfrigérateur, en fonction de leur conception du système et de leur stratégie d'exploitation.

5 - Soutien à la durabilité

La réduction de la demande électrique de pointe est un excellent moyen de fournir une aide pour atteindre les objectifs de gestion de l'énergie plus larges.En reportant la production de refroidissement à des périodes hors pointe, les réservoirs TES peuvent être un outil pour que les opérations de refroidissement soient en accord avec l'utilisation d'énergie qui est efficace et durable.

Principaux Takeaways

Un réservoir de stockage d'énergie thermique (TES) est un réservoir de stockage isolé qui retient de l'eau froide pour une utilisation ultérieure dans un système de refroidissement. Il fonctionne dans un cycle en trois étapes de charge, de décharge et de recharge pour transférer la production de refroidissement loin des périodes de demande de pointe. Il est typique que les réservoirs TES fassent partie d'un grand système d'eau froide, d'un réseau de refroidissement de quartier et d'une installation avec des besoins de refroidissement essentiels.