Modelo simplificado de un depósito de almacenamiento con PCM

Abstract

Este trabajo presenta un método simplificado de modelado térmico de depósitos de almacenamiento de energía térmica con materiales de cambio de fase (PCMs) en su interior. El planteamiento desarrollado es muy similar en forma y metodología al concepto de “factor de bypass”, ampliamente utilizado en el campo de la climatización para estimar las condiciones de salida de un aire tratado cuando atraviesa una batería de acondicionamiento. El método propuesto es capaz de reproducir la respuesta térmica de un depósito con PCMs de forma robusta y relativamente precisa, sólo empleando los parámetros más relevantes del almacenamiento (diez en total). Parámetros de entrada muy fundamentales y bien conocidos, ya en las primeras etapas de diseño, donde el impacto potencial de las decisiones tomadas en el ahorro de energía es el mayor, y en donde no es habitual un conocimiento perfecto de todas las particularidades del depósito con PCM (conocimiento preciso de la geometría del depósito e intercambiador, propiedades termofísicas del PCM en función de su temperatura, etc.). Para estas etapas preliminares de diseño de la instalación, el método es especialmente útil y adecuado. Los resultados obtenidos de la simulación del modelo simplificado muestran un elevado grado de convergencia y exactitud con 21 ensayos experimentales de carga y descarga térmica de dos depósitos con PCMs, observándose discrepancias en el total de energía acumulada o extraída del depósito desde valores próximos al 1% hasta como máximo un 13% aproximadamente, según ensayo y material de cambio de fase. Los dos almacenamientos latentes, usaban cada uno de ellos un PCM diferente (orgánico e inorgánico),así como un tipo de intercambiador de calor diferente (de diferente geometría, configuración y material).