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 la electricidad está disponible a un costo menor, y libera el calor durante el día según sea necesario. Alternativamente, los calentadores de almacenamiento solares están diseñados para almacenar energía solar en forma de calor, para liberarla durante la noche u otros períodos en los que se necesita, lo que a menudo lo hace más rentable que vender el excedente de electricidad a la red y volver a comprarla por la noche. [1]
Los acumuladores de calor suelen estar compuestos de ladrillos de arcilla u otro material cerámico ( grog ), de paredes de hormigón o de recipientes para agua. También existen materiales especiales como la feolita . Este material sirve como medio de almacenamiento de calor. Hay elementos calefactores eléctricos integrados en el material que se pueden conectar para calentar el medio de almacenamiento y, de este modo, almacenar energía.
El calor almacenado se emite de forma continua (a través de la radiación térmica y la convección ). Para acelerar la transferencia de calor , los calentadores de almacenamiento pueden venir equipados con ventiladores mecánicos que pueden mover el aire a través del calentador; consulte la sección sobre calentadores de almacenamiento asistidos por ventilador.
Los acumuladores de calor de alta retención (HHRSH) son los acumuladores de calor más nuevos y avanzados del mercado. Los acumuladores de calor de alta retención pueden retener más calor que los acumuladores tradicionales, con un mínimo del 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 acumuladores de calor de alta retención también incluyen controles inteligentes y monitorean las condiciones climáticas para estimar la demanda de calor futura, lo que los hace mucho más sensibles a los cambios en su entorno que los acumuladores tradicionales. Todos los acumuladores de calor de alta retención también cumplen con el Lote 20 [3] , de acuerdo con las regulaciones de EcoDesign que entraron en vigencia el 1 de enero de 2018.
El lote 20 [3] es una legislación de la UE 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 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 un temporizador de 24 horas y 7 días 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 temporizador semanal y una salida asistida por ventilador. [4] Las características de cumplimiento adicionales opcionales son el control de distancia, el inicio adaptativo y la detección de ventana abierta. El stock no conforme que se fabricó antes de esta fecha aún puede venderse.
Desde el punto de vista de la salud ambiental , el amianto se ha utilizado durante muchos años en calentadores de almacenamiento nocturno, cuyas fibras pueden llegar al aire y tener un impacto negativo considerable en la salud .
Los acumuladores de calor se utilizan normalmente junto con un contador de electricidad de dos tarifas que registra por separado la electricidad utilizada durante el período de menor demanda, de modo que se pueda facturar a una tarifa más baja. Para poder disfrutar de las tarifas más bajas, la casa debe estar sujeta a una tarifa eléctrica especial. En la mayoría de los países, los acumuladores de calor sólo son económicos (en comparación con otras formas de calefacción) cuando se utilizan con una tarifa especial de este tipo. En el Reino Unido, la tarifa Economy 7 es la 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 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 deseada en un termostato .
Los calentadores de almacenamiento también pueden incorporar un calentador eléctrico (utilizando calentadores de resistencia o bombas de calor ), que se puede utilizar para aumentar la producción de calor. Este calentamiento adicional, si es por resistencia, es costoso, ya que se produce durante las horas del día en que la tarifa es alta.
Los calentadores de almacenamiento pueden ser rentables si se utilizan adecuadamente, pero su control puede ser más complicado que el de los sistemas alimentados con combustible.
Los acumuladores de calor generalmente requieren dos circuitos de energía, uno para la electricidad en horas punta y otro para las horas valle, y dos interruptores de energía, que se apagan durante el verano cuando no se necesita calor. Durante los demás meses, el interruptor de horas valle se puede dejar encendido en todo momento, y el interruptor de horas pico se utiliza 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 de acumuladores de calor. Normalmente, el de horas pico tendrá un fusible, ya que es parte de otro circuito. El de horas valle será solo un interruptor, ya que tiene un circuito dedicado. Algunas instalaciones funcionan solo con electricidad en horas valle y no se pueden encender 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 predice que será el día siguiente. El interruptor de entrada normalmente es termostático , cortando la carga cuando la habitación alcanza una cierta 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 se necesita mantenerla y la tasa de pérdida de calor de la habitación en un conjunto determinado de circunstancias. Puede ser necesario experimentar un poco 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 girar el interruptor de entrada a su posición máxima. No es necesario tocar el interruptor de entrada a diario si prevalece el mismo tipo de clima durante semanas seguidas. 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 irse a dormir, el operador debe cambiar la salida a su ajuste mínimo. Esto mantiene la mayor cantidad de calor posible en los ladrillos. Se filtrará suficiente calor a la habitación para calentarla por la mañana. Solo en circunstancias excepcionalmente frías el operador necesitará la salida durante la noche. El operador puede desear 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 permitir que escape 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 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 estar sesgado por la configuración del interruptor de salida. [8] Algunos interruptores de salida que se configuran de esta manera están marcados como "temprano" y "tardío", así como "cerrado" y "abierto"; el ajuste mínimo "cerrado" corresponde a "temprano" y el ajuste máximo "abierto" corresponde a "tardío". 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 al no cerrarlos por la noche.
Un calentador termostático de almacenamiento regulará automáticamente la temperatura de una habitación durante el día. Sin embargo, el operador puede desear cambiar el interruptor termostático a la posición mínima durante la noche para reducir la temperatura de la habitación. Si la habitación está vacía durante el día, es mejor mantener el termostato en la posición mínima y luego aumentar la posición cuando la habitación está ocupada por la noche. Algunos calentadores termostáticos también utilizan electricidad en horas punta cuando no hay suficiente calor almacenado para mantener la temperatura solicitada; el usuario puede desear estar al tanto 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 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 necesita calor (como cuando la habitación no está ocupada o por la noche).
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 del combustible perdido en la central eléctrica y en pérdidas de transmisión . [10] En Suecia, el uso de la calefacción eléctrica directa ha estado restringido desde la década de 1980 por este motivo, y hay planes para eliminarlo por completo (véase Eliminación progresiva del petróleo en Suecia ), mientras que Dinamarca y Alemania han 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, los sistemas de calefacción por acumulación obtienen una calificación de "Malo" en cuanto a su desempeño ambiental en el Certificado de desempeño energético. Sin embargo, muchos países progresistas están desarrollando sus sistemas de generación de electricidad, principalmente, para incorporar fuentes de energía "más ecológicas", más sostenibles y renovables ; por lo tanto, el grado de "ecología" de un sistema de calefacción por acumulación dependería, 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 calefacción por acumulación de utilizar electricidad en momentos en los que, por ejemplo, la electricidad generada por el viento no podría utilizarse de otro modo, puede, en combinación con una red inteligente, otorgar a la calefacción por acumulación un nuevo papel en el futuro.
En algunos países, el diseño actual del sistema de generación eléctrica puede dar lugar a un excedente de electricidad de las centrales eléctricas de carga base durante los períodos de baja demanda, y los calentadores de almacenamiento pueden entonces aprovechar este excedente para aumentar la eficiencia neta del 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 sensible) pueden revertir esta situación, y los calentadores de almacenamiento evitar 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 ese modo, garantizan que estas cargas solo utilicen electricidad fuera de las horas punta. 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 pico más bajas. Las cargas pico más altas provienen de la calefacción eléctrica instantánea, como los calentadores de agua de inmersión , que crean cargas pesadas durante períodos cortos, aunque los calentadores de agua instantáneos pueden usar menos electricidad en general. Las bombas de calor geotérmicas de alta eficiencia pueden usar hasta un 66% menos de electricidad que los calentadores de almacenamiento en calefacción al recuperar calor del suelo, y se consideran preferibles a pesar de que usan electricidad durante todo el día. [10] Las bombas de calor de fuente de aire brindan aumentos de eficiencia similares y generalmente son más fáciles y más baratas de instalar para uso doméstico. No deben confundirse con las bombas de calor de aire acondicionado (A/C) que proporcionan refrigeración con una mayor huella de carbono y ahora se consideran una responsabilidad ambiental en algunos países (en particular, los de clima más cálido). [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 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 Passivhaus pueden eliminar casi por completo la necesidad de sistemas de calefacción de espacios convencionales .
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