Suena a magia, pero funciona: el hielo se convierte en calor. No solo un poco, sino tanto que el calentador de almacenamiento de hielo puede calentar una casa entera. Un tanque de agua está enterrado en el suelo, una bomba de calor de agua salada extrae tanta energía del agua que se congela. Así es como se crea la energía térmica. Lea más sobre la función del calentador de hielo, si vale la pena y cuánto cuesta.
¿Generar energía a partir del frío helado? ¡Funciona con un calentador de almacenamiento de hielo!
¿Cómo funciona un calentador de almacenamiento de hielo?
Un calentador de almacenamiento de hielo consta de dos componentes principales: un sistema de almacenamiento de hielo y una bomba de calor de agua salada. La bomba de calor de agua salada generalmente se conoce en relación con la perforación de tierra o los colectores de superficie. Al perforar el suelo, la salmuera absorbe la energía del suelo y la transfiere a la fuente de energía agua en la bomba de calor. Se utiliza un principio similar en combinación con un banco de hielo. Esto se basa en el principio del calor de cristalización o solidificación: cuando el agua se congela, se libera energía.
En el jardín, completamente desapercibido, se encuentra el banco de hielo para la calefacción del banco de hielo y genera energía para Your-Best-Home.net.
El requisito previo más importante para el calentamiento del almacenamiento de hielo es el almacenamiento de hielo que le da su nombre. Es una cisterna de hormigón no aislada que está enterrada en el suelo, por debajo de la línea de congelación. Dentro de la cisterna hay dos tubos en espiral por los que se alimenta la salmuera líquida anticongelante. Una de las bobinas es el intercambiador de calor de extracción, la otra el intercambiador de calor de regeneración. Además, todo el banco de hielo está lleno de agua en estado líquido.
Generacion de energia
La energía se extrae del agua líquida a través del intercambiador de calor de extracción hasta que se congela (principio de cristalización). Como el agua se expande cuando se congela (ejemplo más conocido: explosión de botellas de agua en el congelador), las espirales se colocan de tal manera que el agua se congela de adentro hacia afuera y la cisterna no se daña. Durante el llamado cambio de fase, es decir, el cambio en el estado físico del agua de líquido a hielo, se libera tanta energía como se requiere para calentar el agua de 0 a 80 grados. Para que puedas imaginarlo mejor: un tanque de almacenamiento de hielo con un volumen de 10 metros cúbicos genera la misma cantidad de energía que unos 110 litros de gasóleo para calefacción.
Calefacción eficiente
La energía que ahora se obtiene del agua se alimenta a la bomba de calor a través de la salmuera y se utiliza allí para la preparación de agua caliente y la calefacción de habitaciones. Las bombas de calor de agua salada son muy eficientes con un coeficiente de rendimiento anual de alrededor de 4,5. Genera 4.5 kilovatios hora de energía en la casa a partir de 1 kilovatio hora de energía de la salmuera.
Descongelar el hielo
Afuera, el agua helada de la cisterna se vuelve a descongelar y está lista para volver a emitir energía. La descongelación se realiza completamente por sí sola, con el suelo circundante dando calor al hielo a través de la pared de la cisterna o con el apoyo del intercambiador de calor de regeneración. Con la ayuda de esto, por ejemplo, la energía del aire ambiente cálido puede introducirse en el depósito de hielo, lo que acelera la descongelación del hielo. Los absorbedores de aire solares son una alternativa al aire ambiente cálido. Se trata de colectores solares que absorben energía solar además del aire ambiente y la dirigen al intercambiador de calor de regeneración. Cuanto más rápido se descongele el hielo, antes podrá comenzar de nuevo el proceso de generación de energía.
1 = bomba de calor de agua salada, 2 = almacenamiento de hielo, 3 = absorbedor de aire solar. Juntos, los tres componentes dan como resultado un sistema eficiente para calentar una casa.
Calentador de almacenamiento de hielo: las diferentes variantes
Como se describió anteriormente, la mayor parte de la energía se transfiere a la salmuera y, por lo tanto, a la bomba de calor cuando el agua en el tanque de almacenamiento cambia de fase. Esto supone que el contenido de la memoria está lleno de algo capaz de cambiar su estado agregado. El agua es el medio más común aquí, pero también hay otros "materiales de cambio de fase", es decir, materiales de cambio de fase. La ventaja de utilizar un material diferente es que puede tener un volumen menor en comparación con el agua y la menor capacidad de almacenamiento asociada con el mismo rendimiento energético.
Según el tipo de almacenamiento de calor y el medio de almacenamiento, se distingue entre tres tipos diferentes de almacenamiento: sensible, latente y termoquímico.
- Sensible: Si se suministra calor, la temperatura del medio de almacenamiento aumenta.
- latente: el medio generalmente se vuelve líquido o sólido cuando se suministra calor.
- termoquímico: se añade o se extrae agua del material de almacenamiento.
| Tipo de almacenamiento | Requerimiento de espacio | Medio de almacenamiento | Temperatura de trabajo | Densidad de energia |
|
Sensible: | alto |
agua hormigón |
por debajo de 100 ° C 0 - 500 ° C |
aprox. 60 kWh / m³ aprox.30 kWh / m³ |
|
Latente: | alto |
Agua helada Hidrato de sal parafina |
0 - 20 ° C 30 - 80 ° C 10 - 60 ° C |
Agua: aproximadamente 20 kWh / m³. hasta aprox.120 kWh / m³ hasta aprox.120 kWh / m³ |
|
Termoquímico: | bajo |
Hidruro de metal Gel de sílice Zeolita |
280-500 ° C 40-100 ° C 100-300 ° C |
hasta aprox.500 kWh / m³ hasta aprox.300 kWh / m³ hasta aprox.500 kWh / m³ |
Ventajas de la calefacción por almacenamiento de hielo
- Uso de energía libre: calor ambiental, energía geotérmica y energía de cristalización
- temperatura constante en el suelo: esto permite un proceso de generación de calor permanente y rentable
- tecnología ecológica con materias primas regenerativas (ideal para la construcción sostenible)
- bajo mantenimiento (solo la bomba de calor requiere mantenimiento)
- refrigeración pasiva posible en verano
- No se requiere permiso de perforación (en comparación con una bomba de calor de agua salada con una sonda geotérmica)
Desventajas del calentador de almacenamiento de hielo
- altos requisitos de espacio en el área exterior para almacenamiento
- Altos costos de adquisición
Así es como se ve dentro de un banco de hielo: la salmuera, que extrae el calor del agua, corre a través de las tuberías.
¿Cuáles son los costos de un calentador de almacenamiento de hielo?
Los costos de funcionamiento de un calentador de almacenamiento de hielo son muy manejables: solo se cobran por la bomba de calor de agua salada. Aquí puede esperar alrededor de 22 centavos por kilovatio hora, según la tarifa reducida de la bomba de calor. Los costos de adquisición, sin embargo, son mucho más altos. Una bomba de calor de agua salada está disponible desde unos 8.000 euros incluida la instalación. La tienda de hielo cuesta alrededor de 10.000 euros. Dependiendo del tamaño del volumen, será correspondientemente más caro. Un tercer factor importante son los movimientos de tierra externos para la instalación de almacenamiento. Dependiendo de la naturaleza del suelo, comienza en unos 5.000 euros, pero los costes también pueden rondar los cinco dígitos.
Compare la eficiencia y los costos de la calefacción con almacenamiento de hielo con otros tipos de calefacción en nuestra descripción general de calefacción compacta.
Este calentador de almacenamiento de hielo suministró energía al State Garden Show 2018 en Lahr.
Características especiales al instalar el calentador de hielo
Calentador de almacenamiento de hielo para una casa
El requisito previo más importante para la calefacción de almacenamiento de hielo: suficiente espacio exterior para el almacenamiento. También se debe asegurar que el área por encima del banco de hielo no se construya. También debe ser consciente del hecho de que cuando el hielo se derrite, la tierra alrededor del tanque de almacenamiento se enfría porque emite su calor al tanque de almacenamiento. Esto puede hacer que diferentes plantas crezcan mejor o peor.
El espacio normal de la bomba de calor es necesario para la bomba de calor de agua salada en la sala técnica. Los sistemas con todos los componentes en una torre hidráulica requieren solo un poco más de espacio que un refrigerador. Además, necesitan perforar la base hacia el exterior para que las tuberías de salmuera puedan llevarse al almacén de hielo. Dado que el banco de hielo solo se recomienda junto con una temperatura de flujo de calefacción baja, este tipo de calefacción no es adecuado para radiadores. Por tanto, es necesaria la calefacción de superficies, como la calefacción por suelo radiante.
Una bomba de calor de salmuera con torre hidráulica, un componente importante del calentador de almacenamiento de hielo, ahorra mucho espacio.
Calefacción de almacenamiento de hielo para un asentamiento o una nueva área de construcción
Los bancos de hielo también son adecuados para nuevas áreas de desarrollo o un edificio residencial. Al igual que en la calefacción local o urbana, la construcción de un nuevo edificio va acompañada de la obligación de utilizar el sistema de almacenamiento de hielo como fuente de energía. Se crea un enorme sistema de almacenamiento de hielo para todos los edificios juntos y todas las casas conectadas reciben la energía generada por la respectiva bomba de calor de agua salada.
