Máximo rendimiento de refrigeración con bajo consumo energético
Un Contenedor de almacenamiento de hielo es un dispositivo de almacenamiento de energía térmica que provoca la congelación del agua de forma controlada. La energía almacenada durante el cambio de fase se utiliza posteriormente para proporcionar grandes cantidades de refrigeración en un espacio compacto. Esto permite gestionar los picos de carga, reduce los costes de funcionamiento y permite un diseño más eficiente de los sistemas de refrigeración.
Sus ventajas de un vistazo
- Refrigeración rápida y fiable gracias a temperaturas constantes del agua helada a partir de 0,5 °C
- Reducción de los picos de carga y menores costes de electricidad gracias al uso de electricidad nocturna
- Construcción compacta e higiénica (acero inoxidable, fácil limpieza)
- Reequipamiento flexible en sistemas de refrigeración existentes
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¿Qué es un Contenedor de almacenamiento de hielo?
Un Contenedor de almacenamiento de hielo es una solución de almacenamiento de energía térmica que congela deliberadamente el agua y almacena la energía térmica latente resultante. Esta energía se libera cuando es necesario mediante una descongelación selectiva y se utiliza como energía de refrigeración en forma de agua helada (aprox. 0,5 °C). Esto permite amortiguar los picos de carga, reducir los costes energéticos y mejorar la eficiencia de las enfriadoras y las bombas de calor.
Principio de funcionamiento del Contenedor de almacenamiento de hielo
El corazón del Contenedor de almacenamiento de hielo es una unidad evaporadora instalada dentro de un depósito de agua. Durante la carga, un sistema de refrigeración conectado elimina el calor del agua, haciendo que se forme hielo uniformemente en las placas del evaporador. En la operación de refrigeración, este hielo se funde de forma controlada mediante agua caliente de retorno o de proceso. El resultado es una temperatura constante del agua helada, incluso bajo una demanda muy variable.
Fases de la conversión de energía
- Congelación (fase de carga): La enfriadora extrae calor; se forma hielo en las placas.
- Enfriamiento (fase de descarga): El agua de retorno descongela el hielo, generando agua helada a aprox. 0,5°C.
- Eficiencia de almacenamiento: Hasta 84,9 kWh/m³ de capacidad de almacenamiento mediante la utilización de la entalpía de fusión del agua.
Eficiencia económica y ventajas del almacenamiento de hielo
El uso de sistemas de almacenamiento de hielo ofrece ventajas tanto económicas como técnicas a las empresas.
Reducción de los costes operativos
- Utilización de tarifas eléctricas nocturnas de bajo coste para la carga
- Evitación de los costosos picos de carga
- Mejora del coeficiente de rendimiento (COP) de las enfriadoras gracias a temperaturas exteriores nocturnas más bajas
Reducción de las inversiones
- Basta con enfriadoras más pequeñas, ya que el almacenamiento amortigua los picos de carga
- Se evita el sobredimensionamiento innecesario de las enfriadoras
- Posibilidad de adaptación a los sistemas existentes
Ventajas operativas
- Temperaturas del agua constantemente bajas hasta el final del ciclo de descongelación
- Corto tiempo de reacción ante un aumento repentino de la demanda
- Higiénico y de fácil mantenimiento: componentes de acero inoxidable, diseño abierto, fácil limpieza
Contenedores de almacenamiento de hielo combinados con bombas de calor
La conexión de un Contenedor de almacenamiento de hielo con una bomba de calor amplía enormemente sus aplicaciones:
- En modo calefacción: La bomba de calor utiliza el acumulador de hielo como fuente de calor eficiente
- En modo refrigeración: El acumulador sirve como depósito de inercia para la refrigeración de procesos o locales.
- En combinación con energía solar térmica o energías renovables: Es posible el almacenamiento estacional de energía
Gracias a esta solución híbrida, es posible ahorrar hasta un 50% de energía en la industria y el comercio.
Campos de aplicación de los Contenedores de almacenamiento de hielo
Los Contenedores de almacenamiento de hielo se utilizan en diversas industrias en las que se requiere una refrigeración fiable o tecnologías combinadas de calefacción y refrigeración:
- Industria láctea y alimentaria (por ejemplo, refrigeración de leche y agua de elaboración de cerveza)
- Industria de bebidas
- Aire acondicionado para oficinas y edificios comerciales
- Refrigeración de procesos en las industrias química y farmacéutica
- Gestión energética en combinación con fuentes de energía renovables
Combinación con energía solar
La integración de sistemas térmicos solares con un Contenedor de almacenamiento de hielo permite:
- Amortiguación estacional de energía para calefacción y refrigeración
- Aprovechamiento de la alta eficiencia de los colectores solares térmicos (hasta un 80% de eficiencia)
- Mayor aplicación en edificios en los que no se dispone de sondas o aguas subterráneas
Se crea así un sistema de energía regenerativa que cubre tanto las necesidades de calefacción como de refrigeración.
Resumen técnico – Almacenamiento de hielo
Para ingenieros y planificadores, el siguiente resumen ofrece los datos técnicos y las propiedades más importantes de un vistazo:
- Capacidad de almacenamiento: 50 - 2000 kWh de energía frigorífica
- Temperatura del agua helada: constante a aprox. 0,5 °C
- Densidad de almacenamiento: hasta 84,9 kWh/m³ a ΔT = 6 K
- Calor latente del agua 333 kJ/kg
- Material: Acero inoxidable para un funcionamiento duradero e higiénico
- Tipos de construcción / dimensiones:
- Sistema compacto: 0.5 × 2.3 × 1.5 m
- Tipo A: 2,5 × 2,3 × 2,2 m
- Tipo B: hasta 10 × 2,3 × 2,2 m
- Refrigerante: Adecuado para todos los fluidos y modos de funcionamiento habituales, incluido el funcionamiento con salmuera
- Integración: Como unidad independiente o en sistemas de refrigeración existentes
Conclusión – Almacenamiento de hielo
Un Contenedor de almacenamiento de hielo es una solución energéticamente eficiente, económica y sostenible para la refrigeración y calefacción en la industria y el comercio. Disminuye los costes de funcionamiento, reduce los picos de carga y ofrece la máxima fiabilidad operativa, especialmente cuando se combina con bombas de calor, energía solar y tarifas eléctricas de bajo coste.
Preguntas frecuentes sobre el almacenamiento de hielo
Al utilizar un enfriador de película descendente como preenfriador, se reduce la cantidad de hielo necesaria, lo que se traduce en temperaturas más bajas del agua que entra en el depósito de almacenamiento de hielo. El agua se suministra primero al depósito inferior, inicialmente a un tubo mezclador, y luego circula por una bomba hasta el enfriador de película descendente a un caudal constante. Para garantizar la máxima calidad de los alimentos y los productos lácteos, el rendimiento de la refrigeración no debe disminuir durante los picos de demanda.
Un sensor situado entre las placas del intercambiador de calor permite ajustar el espesor de hielo deseado. El sensor envía una señal a un controlador de espesor de hielo, que proporciona la señal de encendido/apagado a la enfriadora para su funcionamiento. Si el almacén de hielo ya se entrega con una enfriadora instalada por nosotros, el sensor de espesor de hielo ya ha sido probado. Sin embargo, tras un funcionamiento prolongado, pueden surgir condiciones que no pudieron simularse durante la prueba. Por lo tanto, puede ser necesario reajustar el espesor del hielo.
Los colectores solares térmicos ofrecen una eficiencia mucho mayor, de hasta el 80%. En comparación, los módulos fotovoltaicos sólo tienen una eficiencia de entre el 14 y el 22%. Por lo tanto, con un sistema solar térmico se necesita mucha menos superficie de instalación, lo que supone una clara ventaja frente a la fotovoltaica. El uso de un Contenedor de almacenamiento de hielo en combinación con la energía solar permite el almacenamiento intermedio estacional de energía para el uso de bombas de calor. Cuando no se permiten sondeos del terreno, no se dispone de suelo, no se pueden utilizar aguas subterráneas o se excluye el uso de una bomba de calor aire-agua, el almacenamiento en hielo es una buena opción. Además, la refrigeración activa de las habitaciones en verano puede ser un argumento atractivo, sobre todo teniendo en cuenta el aumento de las temperaturas estivales. Esto también puede representar una alternativa razonable en viviendas residenciales. El Contenedor de almacenamiento de hielo se alimenta de energía solar y calor ambiental, que procede del aire que rodea los colectores solares, del calor natural del suelo y, posiblemente, de otras fuentes como la recuperación de calor de aguas residuales. Además, se puede aprovechar la considerable energía de cristalización de 93 kWh/m³ liberada durante el cambio de fase del agua al hielo.
Los colectores o absorbedores solares se utilizan como principal fuente de calor y para la regeneración del Contenedor de almacenamiento de hielo. Estos colectores permiten temperaturas de funcionamiento muy eficientes y eficaces. Si se utilizan colectores no acristalados o ventilación activa, también puede aprovecharse el calor del aire ambiente. La condensación en la superficie del colector contribuye significativamente a la ganancia de calor. Cuando se utilizan colectores acristalados y/o selectivos, el calor solar también puede utilizarse a temperaturas más elevadas directamente para la calefacción de locales y/o el agua caliente sanitaria.
Los Contenedores de almacenamiento de hielo son cada vez más populares como solución alternativa para almacenar el calor estacional en diversos edificios residenciales y comerciales. En vista de la reducción de la demanda de calefacción y el aumento de las necesidades de refrigeración con energías renovables, la tecnología de almacenamiento de hielo en combinación con la energía solar es cada vez más importante.
¿Qué ventajas tienen banco de hielos?
- La temperatura del agua helada se mantiene constante hasta el final del período de descongelamiento
- El volumen interno y por tanto la carga de refrigerante son más bajos
- El retorno de aceite está asegurado por el diseño de las placas
- La separación constante entre las placas permite el fácil acceso, a diferencia de los sistemas de tubos
- El uso de tanques existentes es posible (en caso de no ser de acero inoxidable pueden ser facilamente forrados internamente)
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