Parece mágica, mas funciona: o gelo se transforma em calor. Não apenas um pouco, mas tanto que o aquecedor de gelo pode aquecer uma casa inteira. Um tanque de água está enterrado no solo, uma bomba de calor de água salgada extrai tanta energia da água que congela. É assim que a energia térmica é criada. Leia mais sobre a função do aquecedor de gelo, se vale a pena e quanto custa.
Gerar energia com o frio congelante? Funciona com um aquecedor de gelo!
Como funciona um aquecedor de gelo?
Um aquecedor de armazenamento de gelo consiste em dois componentes principais: um sistema de armazenamento de gelo e uma bomba de calor de água salgada. A bomba de calor de água salgada é geralmente conhecida em conexão com a perfuração de terra ou coletores de superfície. Ao perfurar o solo, a salmoura absorve a energia do solo e a transfere para a fonte de energia água na bomba de calor. Um princípio semelhante é usado em combinação com um banco de gelo. Isso se baseia no princípio do calor de cristalização ou solidificação: quando a água congela, a energia é liberada.
No jardim - completamente despercebido - está o banco de gelo para o aquecimento do banco de gelo e gera energia para Your-Best-Home.net.
O pré-requisito mais importante para o aquecimento de armazenamento de gelo é o armazenamento de gelo que dá nome. Esta é uma cisterna de concreto não isolada enterrada no solo - abaixo da linha de gelo. No interior da cisterna existem dois tubos em espiral através dos quais é alimentada a salmoura à prova de gelo. Uma das bobinas é o trocador de calor de extração e a outra o trocador de calor de regeneração. Além disso, todo o banco de gelo é preenchido com água em estado líquido.
Geração de energia
A energia é retirada da água líquida através do trocador de calor de extração até que ela congele como resultado (princípio de cristalização). Como a água se expande quando congela (exemplo mais conhecido: garrafas de água explodindo no freezer), as espirais são colocadas de forma que a água congele de dentro para fora e a cisterna não seja danificada. Durante a chamada mudança de fase, isto é, a mudança no estado físico da água de líquido para gelo, exatamente tanta energia é liberada quanto necessária para aquecer a água de 0 a 80 graus. Para que você possa imaginar melhor: um banco de gelo com volume de 10 metros cúbicos gera a mesma quantidade de energia que cerca de 110 litros de óleo para aquecimento.
Aquecimento eficiente
A energia que agora é obtida da água é alimentada na bomba de calor através da salmoura e usada para a preparação da água quente e aquecimento ambiente. As bombas de calor de água salgada são muito eficientes, com um coeficiente de desempenho anual de cerca de 4,5. Você gera 4,5 quilowatts-hora de energia em casa com 1 quilowatt-hora de energia da salmoura.
Descongelando o gelo
Lá fora, a água congelada da cisterna descongela novamente e está pronta para emitir energia novamente. O descongelamento ocorre tanto por si só, com o solo circundante liberando calor para o gelo através da parede da cisterna, quanto com o apoio do trocador de calor de regeneração. Com a ajuda disso, por exemplo, a energia do ar ambiente quente pode ser alimentada no depósito de gelo, o que acelera o degelo do gelo. Os absorvedores de ar solares são uma alternativa para aquecer o ar ambiente. São coletores solares que absorvem energia solar além do ar ambiente e os alimentam no trocador de calor de regeneração. Quanto mais rápido o degelo do gelo, mais cedo o processo de geração de energia pode recomeçar.
1 = bomba de calor de água salgada, 2 = armazenamento de gelo, 3 = absorvedor de ar solar. Juntos, os três componentes resultam em um sistema eficiente de aquecimento de uma casa.
Aquecedor de gelo: as diferentes variantes
Conforme descrito acima, a maior parte da energia é transferida para a salmoura e, portanto, para a bomba de calor quando a água no tanque de armazenamento muda de fase. Isso pressupõe que o conteúdo da memória está preenchido com algo capaz de alterar seu estado agregado. Água é o meio mais comum aqui, mas também existem outros "materiais de mudança de fase", ou seja, materiais de mudança de fase. A vantagem de usar um material diferente é que ele pode ter um volume menor em comparação com a água e a menor capacidade de armazenamento associada com o mesmo rendimento energético.
Dependendo do tipo de armazenamento de calor e do meio de armazenamento, é feita uma distinção entre três tipos diferentes de armazenamento: sensível, latente e termoquímico.
- Sensível: Se o calor for fornecido, a temperatura do meio de armazenamento aumenta.
- latente: O meio geralmente se torna líquido ou sólido quando o calor é fornecido.
- termoquímico: a água é adicionada ou retirada do material de armazenamento.
| Tipo de armazenamento | Necessidade de espaço | Meio de armazenamento | Temperatura de trabalho | Densidade de energia |
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Sensível: | Alto |
água concreto |
abaixo de 100 ° C 0 - 500 ° C |
aprox. 60 kWh / m³ aprox. 30 kWh / m³ |
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Latente: | Alto |
Agua gelada Hidrato de sal parafina |
0 - 20 C ° 30 - 80 ° C 10 - 60 ° C |
Água: aprox. 20 kWh / m³. até aproximadamente 120 kWh / m³ até aproximadamente 120 kWh / m³ |
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Termoquímico: | baixo |
Hidreto metálico Gel de sílica Zeólito |
280-500 ° C 40-100 ° C 100-300 ° C |
até aproximadamente 500 kWh / m³ até aproximadamente 300 kWh / m³ até aproximadamente 500 kWh / m³ |
Vantagens do aquecimento de armazenamento de gelo
- Uso de energia livre: calor ambiente, energia geotérmica e energia de cristalização
- temperatura constante no solo - isso permite um processo de geração de calor permanente e econômico
- tecnologia amiga do ambiente com matérias-primas regenerativas (ideal para construção sustentável)
- baixa manutenção (apenas a bomba de calor requer manutenção)
- resfriamento passivo possível no verão
- Nenhuma licença de perfuração necessária (em comparação com uma bomba de calor de água salgada com uma sonda geotérmica)
Desvantagens do aquecedor de armazenamento de gelo
- elevados requisitos de espaço externo para o tanque de armazenamento
- Custos de aquisição altos
Isto é o que parece dentro de um banco de gelo: a salmoura, que extrai o calor da água, corre pelos canos.
Quais são os custos de um aquecedor de armazenamento de gelo?
Os custos de funcionamento de um aquecedor de armazenamento de gelo são muito administráveis - existem apenas alguns para a bomba de calor de água salgada. Aqui você pode esperar cerca de 22 centavos de dólar por quilowatt-hora, com base na tarifa reduzida da bomba de calor. Os custos de aquisição, porém, são muito maiores. Uma bomba de calor de água salgada está disponível por cerca de 8.000 euros, incluindo a instalação. A geleira custa cerca de 10.000 euros. Dependendo do dimensionamento do volume, é correspondentemente mais caro. Um terceiro grande fator é a escavação externa para a instalação de armazenamento. Dependendo da natureza do solo, começa por volta dos 5.000 euros, mas os custos também podem ser da ordem dos cinco dígitos.
Compare a eficiência e os custos do aquecimento de armazenamento de gelo com outros tipos de aquecimento em nossa visão geral do aquecimento compacto.
Este aquecedor de armazenamento de gelo forneceu energia ao State Garden Show 2018 em Lahr.
Recursos especiais ao instalar o aquecedor de gelo
Aquecedor de gelo para uma casa
O pré-requisito mais importante para o aquecimento de armazenamento de gelo: espaço externo suficiente para o armazenamento. Também deve ser assegurado que a área acima do banco de gelo não seja reconstruída. Você também deve estar ciente do fato de que, quando o gelo descongela, o solo ao redor do tanque de armazenamento fica mais frio porque libera seu calor para o tanque. Isso pode fazer com que diferentes plantas cresçam melhor ou pior.
O espaço normal da bomba de calor é necessário na sala técnica para a bomba de calor de água salgada. Sistemas com todos os componentes em uma torre hidráulica requerem um pouco mais de espaço do que um refrigerador. Eles também precisam de perfurações para o exterior para que os tubos de salmoura possam ser conduzidos ao depósito de gelo. Uma vez que o banco de gelo só é recomendado em conexão com uma temperatura de fluxo de aquecimento baixa, este tipo de aquecimento não é adequado para radiadores. O aquecimento de superfície, como o piso radiante, é portanto necessário.
Uma bomba de calor de salmoura com torre hidráulica, um componente importante do aquecedor de armazenamento de gelo, economiza muito espaço.
Aquecimento de armazenamento de gelo para um assentamento ou uma nova área de construção
Bancos de gelo também são adequados para novas áreas de desenvolvimento ou edifícios residenciais. Semelhante ao aquecimento local ou distrital, a construção de um novo edifício é acompanhada pela obrigatoriedade de utilização do sistema de armazenamento de gelo como fonte de energia. Um enorme sistema de armazenamento de gelo é criado para todos os edifícios juntos e todas as casas conectadas são abastecidas com a energia gerada pela respectiva bomba de calor de água salgada.
