Un calentador de almacenamiento o banco de calor (Australia) es un calentador eléctrico que almacena energía térmica durante la tarde, o por la noche cuando hay electricidad disponible a menor costo, y libera el calor durante el día según sea necesario. Alternativamente, los calentadores de almacenamiento solar están diseñados para almacenar energía solar en forma de calor, para liberarla durante la noche u otros períodos en los que se requiera, lo que a menudo lo hace más rentable que vender el excedente de electricidad a la red y comprarlo por la noche. [1]
Principio de funcionamiento
Los calentadores de almacenamiento se componen típicamente de ladrillos de arcilla u otro material cerámico ( grog ), de paredes de concreto o de recipientes de agua. También existen materiales especiales como la feolita . Este material sirve como medio de almacenamiento de calor. Hay elementos calefactores eléctricos incrustados en el material que se pueden encender para calentar el medio de almacenamiento y, por lo tanto, almacenar energía.
El calor almacenado se desprende de forma continua (mediante radiación térmica y convección ). Para acelerar la transferencia de calor , los calentadores de almacenamiento pueden venir equipados con ventiladores mecánicos que pueden mover aire a través del calentador; consulte la sección sobre calentadores de almacenamiento asistidos por ventilador .
Tipos de calentador de almacenamiento
Calentadores de almacenamiento de alta retención de calor
Los calentadores de almacenamiento de alta retención de calor (HHRSH) son los calentadores de almacenamiento más nuevos y avanzados del mercado. Dimplex fue pionero en esta tecnología con Quantum , lo que llevó a la creación de una nueva categoría en SAP . El software aprobado por el gobierno del Reino Unido que calcula el sistema de calefacción que se puede utilizar en un edificio nuevo o en una remodelación. Los calentadores de almacenamiento de alta retención de calor pueden retener más calor que los calentadores de almacenamiento tradicionales, con un mínimo de 45% de retención de calor 24 horas después de una carga completa. [2]Esto reduce significativamente el calor desperdiciado durante el día y se logra mediante un mejor aislamiento. Los calentadores de almacenamiento de alta retención de calor también incluyen controles inteligentes y monitorean las condiciones climáticas para estimar la demanda futura de calor, lo que los hace mucho más sensibles a los cambios en su entorno que los calentadores de almacenamiento tradicionales. [3] Todos los calentadores de almacenamiento de alta retención de calor también cumplen con el lote 20 , de acuerdo con las regulaciones de EcoDesign que entraron en vigor el 1 de enero de 2018.
Regulaciones
El lote 20 es una legislación de la UE que fue diseñada para eliminar las tecnologías de calefacción ineficientes del mercado y reducir la energía utilizada por los productos que calientan nuestros hogares. El objetivo de la legislación es lograr los objetivos generales de reducción de carbono del Reino Unido y ha estado en vigor desde el 1 de enero de 2018. Establece que todos los productos de calefacción eléctrica instalados fabricados a partir del 1 de enero de 2018 deben tener un termostato electrónico con un temporizador de día con inicio adaptativo o un sensor de ventana abierta. Los calentadores de almacenamiento deben incluir: un control electrónico de carga de calor con retroalimentación de temperatura ambiente y / o exterior o controlado por el proveedor de energía, un control electrónico de temperatura ambiente más un temporizador semanal y una salida asistida por ventilador. [4]Las características de cumplimiento adicionales opcionales son control de distancia, arranque adaptativo y detección de ventana abierta. Las existencias que no cumplan con las normas que se fabricaron antes de esta fecha aún pueden venderse.
Igualmente negativo desde un punto de vista medioambiental y sanitario es el hecho de que el amianto se ha utilizado en los calentadores de almacenamiento nocturno durante muchos años, cuyas fibras pueden llegar al aire y plantear considerables riesgos para la salud.
Aplicación
Los calentadores de almacenamiento generalmente se usan junto con un medidor de electricidad de dos tarifas que registra por separado la electricidad utilizada durante el período de menor actividad para que pueda facturarse a una tarifa más baja. Para poder disfrutar de las tarifas más bajas, la casa debe tener una tarifa eléctrica especial. En la mayoría de los países, los calentadores de almacenamiento solo son económicos (en comparación con otras formas de calefacción) cuando se usan con una tarifa tan especial. En el Reino Unido, la tarifa Economy 7 es adecuada.
Los calentadores de almacenamiento generalmente tienen dos controles: un control de carga (a menudo llamado "entrada"), que controla la cantidad de calor almacenado, y el control de tiro (a menudo llamado "salida"), que controla la velocidad a la que se libera el calor. Estos controles pueden ser controlados por el usuario o pueden funcionar automáticamente una vez que el usuario selecciona la temperatura ambiente objetivo en un termostato .
Los calentadores de almacenamiento también pueden incorporar un calentador eléctrico (utilizando calentadores de resistencia o bombas de calor ), que se puede usar para aumentar la producción de calor. Dicho calentamiento adicional, si es calentamiento por resistencia, es costoso, ya que ocurre durante la hora del día con tarifas altas.
Comparación con otros sistemas de calefacción
Ventajas
- Los calentadores de almacenamiento, aunque a menudo siguen siendo más caros que los sistemas de calefacción equivalentes a gas o aceite, son más baratos que hacer funcionar la misma cantidad de calefacción eléctrica utilizando electricidad a tarifas normales durante el día.
- Los usuarios de calefacción central de gas y algunos otros sistemas a menudo apagan la calefacción durante la noche como medida económica, con el resultado de que la casa hace frío por la noche y temprano en la mañana; pero debido a que los calentadores de almacenamiento nocturnos están encendidos por la noche, la casa todavía está caliente en esos momentos.
- El uso de calentadores de almacenamiento permite que las casas se ubiquen en áreas donde los sistemas de distribución de gas natural no están disponibles, sin requerir que los propietarios paguen facturas de calefacción eléctrica diurnas más altas.
- El costo de capital de la calefacción de almacenamiento nocturno es relativamente bajo y la instalación es mucho más fácil que la instalación inicial de calderas, tuberías y radiadores de gas. Esta es una ventaja importante al renovar edificios antiguos sin calefacción central existente.
- En comparación con los sistemas de calefacción central de gas, los calentadores de almacenamiento nocturno prácticamente no tienen costos de mantenimiento.
Desventajas
- El calentador pierde calor mientras se carga durante la noche. La habitación está cálida por la mañana, pero esto se debe a que se ha calentado en exceso toda la noche.
- El calor almacenado durante la noche se liberará en la sala de estar durante el día siguiente, independientemente de la necesidad (debido a la inevitable transferencia de calor a través del aislamiento del calentador de almacenamiento). Por lo tanto, si el propietario está inesperadamente ausente ese día (y, por lo tanto, no necesita que se caliente la casa) o solo está en casa una pequeña parte del día, la calefacción ya se ha comprado y ya está allí, y finalmente sale.
- El calentador de almacenamiento solo puede calentar con la energía almacenada la noche anterior. Por lo tanto, si el sistema se apagó o si el control de carga se estableció demasiado bajo, es posible que no haya suficiente energía para calentar las habitaciones, y esto solo se puede corregir para el día siguiente. Este es un problema, por ejemplo, cuando el clima se vuelve frío inesperadamente, o cuando regresan de unas vacaciones a altas horas de la noche, o los usuarios simplemente no piensan en cambiar la configuración porque tienen una temperatura agradable. Algunos calentadores alivian este problema al permitir también calentar durante el día, pero esto suele ser costoso (porque la electricidad se carga a la tarifa completa).Incluso en las mejores circunstancias, puede ser difícil juzgar con precisión cómo configurar los termostatos, ya que configurarlos demasiado bajos durante la noche puede hacer que el calentador no tenga un efecto percibido, mientras que configurarlos al máximo aumentará el costo de funcionamiento. De manera similar, en los sistemas en los que cada calentador debe configurarse individualmente, configurar incorrectamente el calentador de una habitación puede hacer que toda la casa se sienta demasiado fría.
- Es posible que muchos usuarios no comprendan completamente los controles. Un error común es dejar abierto el control de salida (o boost) durante la noche, de modo que los calefactores disipen el calor cuando deberían almacenarlo, con el consiguiente aumento del consumo y coste de la electricidad. Alternativamente, pueden establecer el control de entrada al mínimo por la noche en lugar de la salida, lo que puede significar que no hay calefacción para el día siguiente.
- Dimensionar un calentador de almacenamiento es un compromiso entre la intensidad y duración máximas esperadas de la ola de frío, y el costo y los requisitos de espacio del calentador. Si el calentador es demasiado grande, su costo será excesivo y afectará el área disponible del edificio; si es demasiado pequeño, el costo de la calefacción eléctrica suplementaria (durante el día) será excesivo.
- Los calentadores de almacenamiento son muy pesados y algo voluminosos, debido al material utilizado para almacenar el calor. Por lo general, ocupan más espacio en el piso que los radiadores utilizados en la mayoría de los demás sistemas de calefacción.
- En países donde la electricidad está desregulada y las compañías eléctricas pueden competir entre sí, como el Reino Unido , era posible que una empresa lograra el bloqueo del proveedor instalando una versión no estándar del medidor de tasa múltiple, en lugar de usar un estándar de la industria como Economy 7 . Si se instala un medidor no estándar, cambiar de proveedor de energía por un mejor precio podría ser prohibitivamente caro porque es posible que primero haya que reemplazar el medidor. [5]Sin embargo, luego de una investigación por parte de la Autoridad de Competencia y Mercados, se emitió una Orden para permitir a estos consumidores cambiar a una tarifa de tarifa única sin la necesidad de cambiar su medidor, o incurrir en cargos adicionales al cambiar a una tarifa única (como tener pagar dos gastos fijos). [6]
- Cuando se usa el ventilador para acelerar la transferencia de calor, la circulación de aire aumentará la cantidad de polvo en el aire en la habitación calentada. Esto puede ser un problema para las personas alérgicas. Por tanto, la calefacción central es una mejor fuente de calor para las personas alérgicas. [7] Esto se puede evitar al no usar el ventilador, pero entonces ya no es posible regular la transferencia de calor.
Usando calentadores de almacenamiento
Los calentadores de almacenamiento pueden ser rentables si se usan correctamente, pero requieren más atención que los sistemas de combustible.
Interruptores de encendido
Los calentadores de almacenamiento pueden proporcionar dos circuitos de energía, uno para las horas pico y otro para las horas pico, y dos interruptores de energía, que se apagan durante el verano cuando no se requiere calor. Durante otros meses, el interruptor de horas pico se puede dejar encendido en todo momento, y el interruptor de horas pico se usa cuando se ha almacenado energía insuficiente durante las horas pico. La cantidad de calor que se almacena se puede modificar usando los controles en la unidad del calentador de almacenamiento. Normalmente, el pico tendrá un fusible ya que es parte de otro circuito. La temporada baja será solo un interruptor, ya que tiene un circuito dedicado.
Controles básicos
Los calentadores de almacenamiento básicos tienen un interruptor de entrada y un interruptor de salida, llamado refuerzo de calor en algunos modelos.
La posición del interruptor de entrada se puede cambiar para reflejar qué tan frío se prevé que será el día siguiente. El interruptor de entrada es normalmente termostático , cortando la carga cuando la habitación alcanza una cierta temperatura durante la noche. [8]La configuración exacta necesaria dependerá del tamaño del calentador de almacenamiento, la temperatura ambiente deseada durante el día, la cantidad de horas que debe mantenerse y la tasa de pérdida de calor de la habitación en un conjunto de circunstancias dado. Es posible que se necesiten algunos experimentos para encontrar la relación entre la temperatura exterior pronosticada y la mejor configuración de entrada para una habitación en particular. La mayoría de los usuarios de calentadores de almacenamiento siguen pautas más simples; por ejemplo, en pleno invierno, a menudo es apropiado colocar el interruptor de entrada en su posición máxima. No es necesario tocar el interruptor de entrada a diario si el mismo tipo de clima prevalece durante semanas. No es necesario tocar el interruptor de entrada durante el día, ya que los calentadores de almacenamiento solo usan electricidad por la noche.
El interruptor de salida puede requerir atención durante todo el día. Antes de acostarse, el operador debe cambiar la salida a su configuración mínima. Esto mantiene la mayor cantidad de calor posible en los ladrillos. Lo suficiente se filtrará a la habitación para calentarla por la mañana. Solo en circunstancias excepcionalmente frías, el operador requerirá salida durante la noche. Es posible que el operador desee aumentar lentamente el interruptor de salida durante el día para tratar de mantener la temperatura en la casa. Aumentar la salida permitirá que el calor salga por convección del calentador. Si la casa está vacía durante el día, la salida debe dejarse al mínimo todo el día y luego cambiarse al regresar a la casa para dejar escapar más calor.
Muchos calentadores de almacenamiento también tienen un interruptor de salida automático controlado mecánicamente. En este caso, si el interruptor de salida manual no se ajusta al mínimo durante la noche, la compuerta se cerrará automáticamente (como si el interruptor de salida se hubiera ajustado al mínimo), y luego la compuerta se volverá a abrir después de un tiempo de retardo; este retardo de tiempo se mide por la caída gradual en la temperatura del núcleo del calentador y, por lo tanto, es más largo si la temperatura del núcleo comenzó más alta debido a una mayor carga. El retardo también puede estar sesgado por la configuración del interruptor de salida. [9] Algunos interruptores de salida que se configuran de esta manera están marcados como "temprano" y "tarde", así como "cerrado" y "abierto"; el ajuste mínimo "cerrado" corresponde a "temprano" y el ajuste máximo "abierto" corresponde a "tarde". Estos interruptores de salida pueden controlarse manualmente asegurándose de que estén cerrados por la noche y abiertos cuando se desee, o pueden dejarse en funcionamiento automático al no cerrarse por la noche.
Controles termostáticos
Un calentador de almacenamiento termostático regulará automáticamente la temperatura en una habitación durante todo el día. Sin embargo, es posible que el operador desee cambiar el interruptor termostático a la configuración mínima durante la noche para bajar la temperatura de la habitación. Si la habitación está vacía durante el día, es mejor mantener el termostato en la configuración mínima y luego aumentar la configuración cuando la habitación esté ocupada por la noche. Algunos calentadores termostáticos también utilizan electricidad en horas pico cuando no hay suficiente calor almacenado para mantener la temperatura solicitada; el usuario puede querer ser consciente de esto y reducir la configuración.
Calentadores de almacenamiento asistidos por ventilador
Los calentadores de almacenamiento asistidos por ventilador emplean un ventilador eléctrico para impulsar el aire a través del calentador en lugar de depender de la convección. El ventilador generalmente está controlado por un termostato que permite al usuario establecer la temperatura ambiente deseada. El uso del ventilador significa que estos calentadores pueden aislarse más que otros modelos y, por lo tanto, pierden menos calor debido a la transferencia de calor en momentos en que no se requiere calor (como cuando la habitación no está ocupada o por la noche).
Aspectos ambientales
Al igual que otras formas de calefacción eléctrica directa , los calentadores de almacenamiento no son necesariamente respetuosos con el medio ambiente porque la fuente de electricidad puede generarse utilizando combustibles fósiles , con hasta dos tercios de la energía en el combustible que se pierde en la central eléctrica y en las pérdidas de transmisión . [10] En Suecia, el uso de calefacción eléctrica directa se ha restringido desde la década de 1980 por esta razón, y hay planes para eliminarlo por completo (ver Eliminación del petróleo en Suecia) mientras que Dinamarca y Alemaniahan prohibido la instalación de calefacción eléctrica en edificios nuevos por razones similares (aunque en Alemania la prohibición se levantó en 2013). [10] [11]
En el Reino Unido, un calentador de almacenamiento obtiene una calificación de "Pobre" en Desempeño Ambiental en un Certificado de Desempeño Energético. Sin embargo, muchos países progresistas están desarrollando su sistema de generación de electricidad, principalmente, para incorporar fuentes de energía "más verdes", más sostenibles y renovables ; por lo tanto, el grado de "verde" de un sistema de calentador de almacenamiento dependería, en principio, de cómo se genere la electricidad utilizada. Por supuesto, este argumento se aplica a todas las formas de calefacción eléctrica, pero la capacidad de un sistema de calentador de almacenamiento para usar electricidad en momentos en los que, por ejemplo, la electricidad generada por el viento no podría usarse de otra manera, junto con una red inteligente puede dar a la calefacción de almacenamiento una ventaja. nuevo papel en el futuro.
En algunos países, el diseño actual del sistema de generación eléctrica puede resultar en un excedente de electricidad de las estaciones de energía de carga base durante los períodos de menor actividad, y los calentadores de almacenamiento pueden entonces hacer uso de este excedente para aumentar la eficiencia neta del sistema. sistema en su conjunto. Sin embargo, los cambios futuros en la oferta y la demanda, por ejemplo, como resultado de medidas de conservación de energía o un sistema de generación más receptivo, pueden revertir esta situación, y los calentadores de almacenamiento evitan una reducción en la carga base nacional. Otras tecnologías pueden incorporar respuesta a la demandaelectrónica para detectar cuando hay un cambio en la oferta y la demanda. Por lo tanto, se aseguran de que estas cargas solo utilicen electricidad fuera de horas pico. Los avances adicionales en la tecnología de suministro podrían proporcionar un sistema de tarifas de 'oferta y demanda' más personalizado para hacer que las tecnologías de detección de redes inteligentes, como la demanda dinámica, sean una perspectiva financiera más viable.
En comparación con otras formas de calefacción eléctrica, los calentadores de almacenamiento son más baratos de operar [12] e imponen cargas máximas más bajas. Las cargas máximas más altas provienen del calentamiento eléctrico instantáneo, como los calentadores de agua de inmersión , que crean cargas pesadas por períodos cortos, aunque los calentadores de agua instantáneos pueden usar menos electricidad en general. Las bombas de calor de fuente terrestre de alta eficiencia pueden usar hasta un 66% menos de electricidad que los calentadores de almacenamiento en calefacción al recuperar el calor del suelo, y se consideran preferibles a pesar de que usan electricidad durante todo el día. [10] No deben confundirse con las bombas de calor de aire acondicionado (A / C), que ahora se consideran un riesgo medioambiental en algunos países (en particular, en climas más cálidos). [13]
Cuando existen alternativas a la electricidad, los sistemas de calefacción central de agua caliente pueden utilizar agua calentada en el edificio o cerca de él mediante calderas de condensación de alta eficiencia , biocombustibles , bombas de calor o calefacción urbana . Lo ideal sería utilizar calefacción por agua caliente. Esto se puede convertir en el futuro para utilizar otras tecnologías, como paneles solares , lo que también proporciona protección para el futuro . En el caso de los edificios nuevos, los edificios de bajo consumo energético , como los construidos según el estándar de la casa pasiva , pueden eliminar casi toda la necesidad de sistemas convencionales de calefacción de espacios .
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Ver también
- Calefacción central
- Calefacción eléctrica
- Calentador (tipos de calentadores)
- Capacidad calorífica
- Almacenamiento termal
Referencias
- ^ "Heatpac - calentadores solares y de almacenamiento inteligente" . Consultado el 4 de junio de 2021 .
- ^ "Procedimiento de evaluación estándar del gobierno para la calificación energética de la edición de 2012 de viviendas" (PDF) . Junio de 2014 - vía BRE. Cite journal requiere
|journal=( ayuda ) - ^ "Calentadores de agua electrónicos" . Consultado el 10 de junio de 2015 .
- ^ "REGLAMENTO DE LA COMISIÓN (UE) 2015/1188 de 28 de abril de 2015 por el que se aplica la Directiva 2009/125 / CE del Parlamento Europeo y del Consejo con respecto a los requisitos de diseño ecológico para los aparatos de calefacción local" (PDF) . Diario Oficial de la Unión Europea . 21 de julio de 2015.
- ^ "Estoy atascado con Scottish Power debido al medidor que instaló | Money" . The Guardian . Consultado el 14 de diciembre de 2017 .
- ^ "Orden de investigación de mercado de energía (medidores restringidos) 2016" . GOV.UK . Consultado el 7 de agosto de 2019 .
- ^ Klima sucht Schutz: artículo de Nachtspeicherheizung sobre calentadores de almacenamiento (alemán)
- ^ Dimplex CXLSN Instrucciones de funcionamiento página 2
- ^ Dimplex CXLSN Instrucciones de funcionamiento página 3
- ^ a b c The Green Electricity Illusion (Tabla 3, página 15) Archivado 2007-07-11 en Wayback Machine , AECB , publicado 2005-11-11, consultado 2007-05-26.
- ^ EnEV 2009: § 10a Außerbetriebnahme von elektrischen Speicherheizsystemen. de: enev-online.org (en alemán)
- ^ "Calefacción de almacenamiento eléctrico" . Fundación Nacional de Energía (Reino Unido) . Consultado el 30 de diciembre de 2009 .
- ^ "Calefacción y refrigeración - yourhome.gov.au" . Archivado desde el original el 19 de enero de 2013 . Consultado el 27 de enero de 2013 .
