Tanques TES: o que eles fazem, por que eles pagam, como eles funcionam

Um tanque de armazenamento de energia térmica mantém a água arrefecida para que a refrigeração possa ser produzida durante as horas de pico e usada durante a demanda de pico.Este artigo define um tanque TES, explica sua operação em sistemas de água arrefecida, descreve onde é usado e quais os benefícios que oferece.

O que é um tanque TES?

Um tanque de armazenamento de energia térmica é um recipiente isolado projetado para armazenar energia térmica para uso posterior.Em aplicações que envolvem água refrigerada, o tanque TES armazena água fria gerada por uma planta de refrigeração, separando assim a capacidade de refrigeração do momento em que é criada.

Esta abordagem permite que as instalações gerenciem quando a refrigeração é produzida e quando é entregue ao edifício ou processo.

Como funciona um tanque TES

Um tanque de armazenamento de energia térmica de água refrigerada funciona através de um ciclo de carregamento, descarga e recarga, de modo que a produção de refrigeração seja ajustada à demanda do sistema.

Armazenamento de água refrigerada durante as horas de pico

Em momentos em que não há alta demanda, a usina de refrigeração produz água arrefecida e a armazena no tanque TES. Isso significará que a produção de refrigeração pode ser separada do seu uso e aproveitar os períodos em que as taxas de energia são baixas.

Uso de refrigeração armazenada durante as horas de pico

Quando a demanda de refrigeração é alta, a água refrigerada armazenada pode fornecer parte ou a maior parte da carga, dependendo do projeto do sistema e da estratégia operacional.

Ciclo de distribuição e recarga

A função de resfriamento do tanque TES significa devolver água mais quente e elevar a temperatura do tanque. No processo de resfriar novamente essa água mais quente durante a recarga, ela flui de volta para o tanque. A capacidade de armazenamento é restaurada. Em muitos projetos de TES estratificados, os arranjos de difusores de entrada e saída (frequentemente no topo e no fundo) ajudam a gerenciar como a água entra e sai.

Sistema de difusão interna

Em tanques estratificados, difusores ou dispositivos similares de controle de fluxo podem ser usados para orientar o fluxo de entrada e saída.Isso ajuda a limitar a mistura e suporta a separação térmica entre água mais quente e mais fria.

-Termocline de camada

em estratificadoArmazenamento de Água Fria, a termoclina é a fina camada de transição entre a água mais quente acima e a água mais fria abaixo. Uma termoclina estável pode melhorar o desempenho do armazenamento e é desejável porque suporta a previsibilidade da carga e descarga.

Aplicações de tanques

Os tanques de armazenamento de energia térmica podem ser integrados em sistemas de água refrigerada. Isto pode ser útil quando a demanda de refrigeração varia ou quando a flexibilidade operacional é necessária.

Sistemas de arrefecimento de água e arrefecimento de distrito

Muitos sistemas de arrefecimento urbano usam tanques TES para equilibrar a produção e o consumo em várias instalações, incluindo edifícios comerciais e industriais.Data Centersinstalações governamentais, bases militares, aeroportos, campi universitários eInstalações de energia.

Necessidades de refrigeração críticas

Algumas instalações usam água refrigerada armazenada para ajudar a manter a refrigeração durante a manutenção planejada ou o tempo de inatividade inesperado do equipamento de refrigeração.

Capacidade de armazenamento e tamanho básico

A capacidade de armazenamento e o tamanho de um tanque de armazenamento de energia térmica dependem de como o sistema de água refrigerada deve funcionar.Em vez de seguir regras fixas, a capacidade está alinhada com padrões de demanda de refrigeração e horários de operação.

Horário como métrica de planejamento

A capacidade do TES é frequentemente discutida usando toneladas (ou uma unidade de energia térmica equivalente), que representam a quantidade de energia de arrefecimento armazenada em vez do tamanho físico do tanque sozinho.Esta métrica conecta a capacidade de armazenamento aos objetivos de desempenho do sistema, como redução de carga máxima ou flexibilidade operacional.

Tamanho típico do tanque

O tamanho de um tanque de armazenamento de energia térmica pode depender significativamente da aplicação e das condições no local. Por exemplo, um sistema menor pode ter um tanque de algumas dezenas de milhares de galões, enquanto um grande campus ou uma usina de arrefecimento distrital pode exigir um tanque de vários milhões de galões.

Opções de design e restrições do site

Opções de designMuitas vezes são alteradas para se adequar às limitações específicas do local, como espaço, altura e equipamentos existentes.O design do tanque TES também pode variar para ajudar os sistemas de água refrigerada novos ou existentes a trabalharem juntos.

O que uma solução de tanque TES normalmente inclui

Um projeto de tanque TES geralmente inclui vários elementos de âmbito que suportam a operação confiável de água refrigerada.Cada um desses componentes é escolhido com base nas metas de desempenho e condições no local para que não haja complexidade desnecessária adicionada.

Engenharia e Design

O projeto começa com aEngenharia e Designde um sistema que esteja alinhado com o sistema de água refrigerada, a capacidade de armazenamento necessária e o espaço no local.Esta parte do projeto especifica o método de integração do tanque TES no sistema de refrigeração existente ou futuro.

Produção e ereção

Os tanques sãoFabricadosA fase de construção do projeto envolve a montagem da estrutura do tanque de forma controlada, garantindo que seja compatível com as condições de operação esperadas.

Fundação, revestimentos e isolamento

O projeto não se preocupa apenas com a estrutura física do tanque, mas também com o planejamento da fundação, proteçãoCoatingsEstas características reduzem o ganho de calor, salvaguardam a estrutura do tanque e garantem uma longa vida útil.

Difusores internos e sistemas de tubulação

Os conjuntos de difusores internos e os tubos relacionados são geralmente incluídos para gerenciar o fluxo de água durante o carregamento e descarga.

Materiais usados no armazenamento de energia térmica

Água

A água é o meio mais comum usado em tanques de armazenamento de energia térmica para sistemas de água arrefecida.A água é onipresente, relativamente barata e possui excelentes características de armazenamento térmico nas faixas de temperatura usadas para o conforto e arrefecimento de processos.Os sistemas TES à base de água são particularmente adequados para situações onde grandes quantidades de energia de arrefecimento são necessárias para serem armazenadas e liberadas de forma controlada.

Gelo

O armazenamento de gelo é uma abordagem alternativa que armazena a energia de resfriamento fazendo gelo a temperaturas mais baixas.Porque o gelo tem mais energia de resfriamento por unidade de volume do que a água refrigerada, esses sistemas podem reduzir o tamanho do tanque de armazenamento.TES baseado em gelo é normalmente usado onde o espaço é limitado ou onde os sistemas são projetados para operar a temperaturas de abastecimento mais baixas.

Mudança de fase de materiais

Os materiais de mudança de fase, muitas vezes referidos como PCMs, armazenam energia térmica à medida que mudam de estado, como de sólido para líquido. Esses materiais podem oferecer uma maior densidade de armazenamento de energia em comparação com a água sozinha.

Principais benefícios dos tanques TES

Redução de custos por meio da transferência de carga

Os tanques de armazenamento de energia térmica permitem que a produção de arrefecimento ocorra durante as horas de pico, quando a demanda elétrica e as taxas são mais baixas.

2 – Melhorar a eficiência energética

Ao operar o equipamento de refrigeração em condições mais favoráveis, os tanques TES ajudam os sistemas a funcionar de forma mais eficiente.

Fiabilidade e estabilidade de temperatura

A água refrigerada armazenada suporta um ambiente de temperatura mais consistente.Esta estabilidade é especialmente importante para instalações com equipamentos sensíveis ou requisitos de conforto rigorosos.

Expansão de capacidade e adiamento de equipamentos

Os tanquesPode ser uma grande ajuda para aumentar a capacidade de carga de arrefecimento, fornecendo arrefecimento adicional ao equipamento existente.Se o armazenamento for uma opção, é possível que as instalações adiem a decisão de adicionar uma nova capacidade de arrefecimento, dependendo do projeto do sistema e da estratégia operacional.

5 – Apoio à sustentabilidade

A redução da demanda de pico de eletricidade é uma ótima maneira de fornecer ajuda para a realização de metas de gestão de energia mais amplas. Ao adiar a produção de refrigeração para períodos fora do pico, os tanques TES podem ser uma ferramenta para as operações de refrigeração estar em linha com o uso de energia que é eficiente e sustentável.

Principais Takeaways

Um tanque de armazenamento de energia térmica (TES) é um tanque de armazenamento isolado que retém água refrigerada para uso posterior em um sistema de resfriamento. Ele opera em um ciclo de três etapas de carregamento, descarga e recarga para transferir a produção de resfriamento para longe dos períodos de pico de demanda. É típico para tanques TES para ser parte de um grande sistema de água refrigerada, uma rede de resfriamento de distrito e uma instalação com necessidades essenciais de resfriamento.