Armazenamento de energia térmica
4.1. Sistemas de armazenamento de calor sensível de curta duração 1 Tanque para armazenamento de energia com estratificação térmica
Os tanques estratificados termicamente têm a capacidade de armazenar frio e calor, usam suporte de armazenamento líquido, maioritariamente água, e seguem os seguintes requerimentos:
• Devem sustentar volumes de água separados e a diferentes temperaturas; • As perdas de calor do tanque devem ser minimizadas.
A estratificação natural, sem divisórias internas, segue a seguinte operação cíclica: A água quente com menor densidade flutua até à superfície do reservatório enquanto a água fria, de menor densidade, desce até à base do mesmo.
Este tipo de armazenamento é utilizado em vastas aplicações residenciais com integração de coletores solares (ver figura 21), a água da parte inferior do reservatório entra no coletor fria, onde é aquecida, voltando depois para o reservatório. A água quente é aproveitada para aquecedores, ar condicionado, e outros aparelhos que utilizem como fluido de trabalho água. Entretanto a água dentro do reservatório que arrefeceu no processo anterior de utilização doméstica, desce, e reinicia-se outro ciclo.
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Figura 21: Esquema de armazenamento térmico es
Outra configuração são os sistemas de armazenamento térmico estratificado de água fria, pertinentes em aplicações de refrigeração. A água
de baixo pico de tarifas de eletricidade é armazenada no reservatório e depois distribuída para as instalações nas horas de grande procura.
caso anterior, a estratificação é feita naturalmente devido às dife água, a quente no topo, e a fria na base do tanque,
Figura 22: Esquema de ciclo de armazenamento térmico estratificado de ág
Podem servir as mais diversas instalações: • Aeroportos;
• Hospitais;
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: Esquema de armazenamento térmico estratificado com coletor solar (Renewables, 2014
Outra configuração são os sistemas de armazenamento térmico estratificado de água fria, pertinentes em aplicações de refrigeração. A água gelada produzida nas horas de baixo pico de tarifas de eletricidade é armazenada no reservatório e depois distribuída para as instalações nas horas de grande procura. Mais uma vez, como no caso anterior, a estratificação é feita naturalmente devido às diferentes densidades da
opo, e a fria na base do tanque, figura 22.
: Esquema de ciclo de armazenamento térmico estratificado de água fria
Podem servir as mais diversas instalações:
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Renewables, 2014).
Outra configuração são os sistemas de armazenamento térmico estratificado de gelada produzida nas horas de baixo pico de tarifas de eletricidade é armazenada no reservatório e depois Mais uma vez, como no rentes densidades da
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• Bases militares; • Centros de dados.
Todas aplicações nas quais os produtos ou os mantidos arrefecidos continuamente no caso de falha de energia risco de avaria ou deterioração
4.1.2. Sistema de armazenamento térmico usando rochas
A rocha é um material m
mais baixa do que a da água. A vantagem da rocha sobre a água para sistemas de armazenamento térmicos acima dos 100
Uma técnica atrativa de armazenamento usa os dois armazenamento tirando partido das vantagens de cada um na figura 23, a água quente proveniente do coletor en
medida que arrefece, e chegando à base reentra para os coletores. O tanque de água fica cercado de rocha, por onde o ar circula para levar o calor para dentro de casa. A vantagem deste agregado é a capacidade térmica da água e grande área de rocha que leva a uma eficiente transferência de calor para o ar.
Usualmente, configurações do armazenamento cúbicas ou retangulares
desempenho. No entanto, em acumuladores de calor, um aumento da área de superfície corresponde a um aumento das perdas, sendo que é necessário manter a
superfície mínima, ou mesmo reduzi
Figura 23: Técnica de armazenamento que utiliza
Outra apresentação possível deste tipo de armazenamento combinado é a da figura 24. As diferenças entre
• Carga térmica da casa é maioritariamente assegurada pelo armazenamento de rocha;
• Estando o armazenamento de água coberto de rocha, as perdas térmicas da acumulação interior aquecem o ar fresco exterior para a ventilação.
Neste caso o ar fresco é aquecido previa recuperadas e a energia térmic
utilizada.
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plicações nas quais os produtos ou os dispositivos tenham de se mantidos arrefecidos continuamente no caso de falha de energia protegendo
risco de avaria ou deterioração (Tanks, 2010; Dinçer e Rosen, 2011). Sistema de armazenamento térmico usando rochas e água
A rocha é um material muito barato, no entanto a sua capacidade térmica é muito água. A vantagem da rocha sobre a água é que pode ser usada
mento térmicos acima dos 100 °C.
atrativa de armazenamento usa os dois meios como suporte de tirando partido das vantagens de cada um. Neste esquema
, a água quente proveniente do coletor entra na parte superior, afunda chegando à base reentra para os coletores. O tanque de água fica cercado de rocha, por onde o ar circula para levar o calor para dentro de casa. A vantagem deste agregado é a capacidade térmica da água e grande área de rocha que
erência de calor para o ar.
onfigurações do armazenamento cúbicas ou retangulares
desempenho. No entanto, em acumuladores de calor, um aumento da área de superfície corresponde a um aumento das perdas, sendo que é necessário manter a
superfície mínima, ou mesmo reduzi-la utilizando um retentor cilíndrico.
: Técnica de armazenamento que utiliza como suporte água e rocha (Dinçer e Rosen, 2011
Outra apresentação possível deste tipo de armazenamento combinado é a da As diferenças entre este e o outro formato são (Dinçer e Rosen, 2011
térmica da casa é maioritariamente assegurada pelo armazenamento de Estando o armazenamento de água coberto de rocha, as perdas térmicas da acumulação interior aquecem o ar fresco exterior para a ventilação.
Neste caso o ar fresco é aquecido previamente, as perdas são parcialmente recuperadas e a energia térmica a baixa temperatura contida no leito
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dispositivos tenham de ser protegendo-as assim do
a sua capacidade térmica é muito é que pode ser usada como suporte de Neste esquema apresentado tra na parte superior, afunda à chegando à base reentra para os coletores. O tanque de água fica cercado de rocha, por onde o ar circula para levar o calor para dentro de casa. A vantagem deste agregado é a capacidade térmica da água e grande área de rocha que onfigurações do armazenamento cúbicas ou retangulares têm bom desempenho. No entanto, em acumuladores de calor, um aumento da área de superfície corresponde a um aumento das perdas, sendo que é necessário manter a área de
retentor cilíndrico.
Dinçer e Rosen, 2011).
Outra apresentação possível deste tipo de armazenamento combinado é a da Dinçer e Rosen, 2011):
térmica da casa é maioritariamente assegurada pelo armazenamento de Estando o armazenamento de água coberto de rocha, as perdas térmicas da , as perdas são parcialmente a a baixa temperatura contida no leito de rocha é
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Figura 24: Esquema de armazenamento cilíndrico combinado água-rocha (Dinçer e Rosen, 2011).