Un calentador de almacenamiento o banco de calor (Australia) es un calentador eléctrico que almacena energía térmica durante la tarde o la noche, cuando hay electricidad disponible a un costo menor, y libera el calor durante el día según sea necesario. Alternativamente, los calentadores solares de almacenamiento están diseñados para almacenar energía solar en forma de calor, para ser liberada durante la noche u otros períodos cuando sea necesario, lo que a menudo los hace más rentables que vender el excedente de electricidad a la red y volver a comprarlo por la noche. [1]
Los calentadores de almacenamiento suelen estar compuestos de ladrillos de arcilla u otro material cerámico ( grog ), paredes de hormigón o recipientes de agua. También existen materiales especiales como la feolita . Este material sirve como medio de almacenamiento de calor. En el material se encuentran elementos calefactores eléctricos que se pueden conectar para calentar el medio de almacenamiento y así almacenar energía.
El calor almacenado se desprende continuamente (mediante radiación térmica y convección ). Para acelerar la transferencia de calor , los calentadores acumuladores pueden venir equipados con ventiladores mecánicos que pueden mover aire a través del calentador; Consulte la sección sobre acumuladores de calor con ventilador.
Los calentadores acumuladores de alta retención de calor (HHRSH) son los calentadores acumuladores 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 gobierno del Reino Unido aprobó un software que calcula el sistema de calefacción que se puede utilizar en un edificio nuevo o en una renovación. Los calentadores acumuladores de alta retención de calor pueden retener más calor que los calentadores acumuladores tradicionales, con un mínimo de retención de calor del 45 % 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 acumuladores 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 acumuladores tradicionales. [3] Todos los calentadores acumuladores de alta retención de calor también cumplen con el Lote 20 [4] , en línea con las regulaciones de EcoDesign que entraron en vigor el 1 de enero de 2018.
El lote 20 [4] es una legislación de la UE diseñada para eliminar del mercado las tecnologías de calefacción ineficientes 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 está vigente 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 funcionamiento las 24 horas, los 7 días de la semana. Temporizador diurno con inicio adaptativo o sensor de ventana abierta. Los calentadores de almacenamiento deben incluir: un control electrónico de carga de calor con retroalimentación de la 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. [5] Las características de cumplimiento adicionales opcionales son el control de distancia, el inicio adaptativo y la detección de ventanas abiertas. Las existencias no conformes fabricadas antes de esta fecha aún se pueden vender.
Desde el punto de vista de la salud medioambiental , desde hace muchos años se utiliza amianto en los acumuladores de calefacción nocturnos, cuyas fibras pueden llegar al aire y suponer un impacto negativo considerable para la salud .
Los calentadores acumuladores se suelen utilizar junto con un contador de electricidad de dos tarifas que registra por separado la electricidad utilizada durante el período de menor actividad para poder facturarla 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 acumuladores sólo son económicos (en comparación con otras formas de calefacción) cuando se utilizan con una tarifa tan especial. En el Reino Unido la tarifa Economy 7 es adecuada.
Los calentadores de almacenamiento suelen tener dos controles: un control de carga (a menudo llamado "entrada"), que controla la cantidad de calor almacenado, y un 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 (que utiliza calentadores de resistencia o bombas de calor ), que se puede utilizar para aumentar la producción de calor. Este tipo de calefacción adicional, si se trata de calefacción por resistencia, es costosa, ya que ocurre durante las horas del día con tarifas más altas.
Los calentadores de almacenamiento pueden ser rentables si se usan adecuadamente, pero el control puede ser más complicado que los sistemas alimentados con combustible.
Los calentadores de almacenamiento generalmente requieren dos circuitos de energía, uno para las horas pico y otro para las horas valle, y dos interruptores de energía, que se apagan durante el verano cuando no se necesita calor. Durante el resto de meses, el interruptor de horas valle se puede dejar encendido en todo momento, utilizándose el interruptor de horas punta cuando no se ha almacenado suficiente energía durante las horas valle. La cantidad de calor que se almacena se puede modificar utilizando los controles de la unidad del calentador de almacenamiento. Normalmente el pico tendrá un fusible ya que forma parte de otro circuito. El de menor actividad será solo un interruptor, ya que tiene un circuito dedicado. Algunas instalaciones funcionan únicamente con electricidad fuera de las horas pico y no pueden encenderse durante el día.
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 pronostica que será el día siguiente. El interruptor de entrada normalmente es termostático , cortando la carga cuando la habitación alcanza una determinada temperatura durante la noche. [7] 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 determinado de circunstancias. Es posible que sea necesario realizar algunos experimentos para encontrar la relación entre la temperatura exterior prevista 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, suele ser apropiado girar el interruptor de entrada a su posición máxima. No es necesario tocar el interruptor de entrada diariamente si el mismo tipo de clima prevalece durante semanas seguidas. No es necesario tocar el interruptor de entrada durante el día, ya que los acumuladores sólo utilizan electricidad durante la noche.
El interruptor de salida puede requerir atención durante 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. Se filtrará suficiente cantidad a la habitación para calentarla por la mañana. Sólo en circunstancias excepcionalmente frías el operador requerirá producción 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 durante todo el día y luego aumentarse al regresar a la casa para dejar escapar más calor.
Muchos calentadores acumuladores también tienen un interruptor de salida automático controlado mecánicamente. En este caso, si el interruptor de salida manual no se configura al mínimo durante la noche, la compuerta se cerrará automáticamente (como si el interruptor de salida se hubiera configurado al mínimo) y luego la compuerta se volverá a abrir después de un retraso de tiempo; este retraso de tiempo se mide por la caída gradual de la temperatura central del calentador y, por lo tanto, es más largo si la temperatura central comenzó más alta debido a una mayor carga. El retraso también puede verse influenciado por la configuración del interruptor de salida. [8] Algunos interruptores de salida configurados de esta manera están marcados como "temprano" y "tarde", así como "cerrados" y "abiertos"; el ajuste mínimo "cerrado" corresponde a "temprano" y el ajuste máximo "abierto" corresponde a "tarde". Estos interruptores de salida se pueden controlar manualmente asegurándose de que estén cerrados por la noche y abiertos cuando se desee, o se pueden dejar en funcionamiento automático sin cerrarlos por la noche.
Un calentador termostático de almacenamiento regulará automáticamente la temperatura de una habitación durante todo el día. Sin embargo, es posible que el operador desee cambiar el interruptor termostático al ajuste mínimo durante la noche para bajar la temperatura ambiente. Si la habitación está vacía durante el día, es mejor mantener el termostato al mínimo y luego aumentarlo 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; Es posible que el usuario desee ser consciente de esto y reducir la configuración. [9]
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 suele estar 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, perder 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).
Al igual que otras formas de calefacción eléctrica directa , los calentadores acumuladores 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 perdida en la central eléctrica y en pérdidas de transmisión . [10] En Suecia, el uso de calefacción eléctrica directa ha estado restringido desde la década de 1980 por esta razón, y hay planes para eliminarla por completo (ver Eliminación gradual del petróleo en Suecia ), mientras que Dinamarca y Alemania han prohibido la instalación de calefacción eléctrica. La calefacción 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" de 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 "ecología" de un sistema de calefacción acumulador dependerá en principio de cómo se genera 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 que, por ejemplo, la electricidad generada por el viento no podría usarse de otro modo, puede, junto con una red inteligente, brindarle a la calefacción de almacenamiento una ventaja adicional. nuevo rol en el futuro.
En algunos países, el diseño actual del sistema de generación eléctrica puede dar como resultado un excedente de electricidad procedente de las centrales eléctricas de carga base durante los períodos de menor actividad, y los calentadores de almacenamiento pueden entonces utilizar 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 de un sistema de generación más receptivo) pueden revertir esta situación, ya que los calentadores acumulativos impedirán una reducción en la carga base nacional. Otras tecnologías pueden incorporar electrónica de respuesta a la demanda para detectar cuándo hay un cambio en la oferta y la demanda. De este modo, se aseguran de que estas cargas utilicen únicamente electricidad fuera de las horas pico. Mayores avances en la tecnología de oferta 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 acumuladores son más baratos de utilizar [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 durante períodos cortos, aunque los calentadores de agua instantáneos pueden consumir menos electricidad en general. Las bombas de calor geotérmicas de alta eficiencia pueden utilizar hasta un 66% menos de electricidad que los calentadores de almacenamiento en calefacción al recuperar el calor del suelo, y se consideran preferibles aunque utilicen electricidad durante todo el día. [10] Las bombas de calor de fuente de aire ofrecen aumentos de eficiencia similares y, en general, son más fáciles y económicas de instalar para uso doméstico. Estas no deben confundirse con las bombas de calor del aire acondicionado (A/C), que proporcionan refrigeración con una mayor huella de carbono y ahora se consideran un pasivo ambiental en algunos países (en particular en los de climas más cálidos). [13]
Cuando existen alternativas a la electricidad, los sistemas de calefacción central de agua caliente pueden utilizar agua calentada dentro o cerca del edificio mediante calderas de condensación de alta eficiencia , biocombustibles , bombas de calor o calefacción urbana . Lo ideal es utilizar agua caliente sanitaria. Esto se puede convertir en el futuro para utilizar otras tecnologías, como paneles solares , proporcionando así también protección para el futuro . En el caso de los edificios nuevos, los edificios de bajo consumo energético , como los construidos según el estándar Passive House, pueden eliminar casi por completo la necesidad de sistemas de calefacción convencionales .
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