Latent heat thermal energy storage units in HVAC systems for energy management

Abstract

L'objectiu d'aquesta tesi és estudiar l'aplicació de tancs d'emmagatzematge d'energia tèrmica en una bomba de calor convencional. En aquesta tesi s'inclou un estudi experimental on dos tancs d'emmagatzematge d'energia són acoblats a una bomba de calor aigua-aigua amb l'objectiu d'emmagatzemar energia tèrmica per després utilitzar-la per cobrir la demanda de refrigeració d'un cubicle, produint un desplaçament de la corba de la demanda d'hores puntes a hores valls. En aquest estudi s'analitza el comportament tèrmic del tanc i es realitza una comparativa entre la utilització de PCM i aigua com a medis d'emmagatzematge d'energia tèrmica. En aquesta tesi també s'inclou una descripció de sistemes similar publicats a la literatura, un estudi teòric on es descriu un model matemàtic per simular la descàrrega del tanc i un anàlisi d'incerteses dels paràmetres d'entrada, i finalment, un estudi de corrosió de diferents metalls quan treballen en contacte amb PCM aptes per ser utilitzats en sistemes actius de climatització.

El objetivo de esta tesis es estudiar la aplicación de tanques de almacenamiento de energía térmica en una bomba de calor convencional. En esta tesis se incluye un estudio experimental en donde dos tanques de almacenamiento de energía son acoplados a una bomba de calor agua-agua con el objetivo de almacenar energía térmica para posteriormente utilizarla para cubrir la demanda de refrigeración de un cubículo, produciendo un desplazamiento de la curva de la demanda desde las horas punta a las horas valle. En este estudio se analiza el comportamiento térmico del tanque i se realiza una comparativa entre la utilización de PCM i agua como medios de almacenamiento térmico. En esta tesis también se incluye una descripción de sistemas similares publicados en la literatura, un estudio teórico en donde se describe un modelo matemático para simular la descarga del tanque y un análisis de incertidumbres de los parámetros de entrada, y finalmente, un estudio de corrosión de diferentes metales cuando éstos trabajan en contacto con PCM aptos para ser utilizados en sistemas activos de climatización.

The objective of this thesis is to study the application of thermal energy storage tanks (TES) in a standard heat pump. This thesis includes an experimental study where two TES tanks are coupled to a water-to-water heat pump in order to accumulate thermal energy for later use. The system is used for shifting the cooling load of a small house-like cubicle, shifting the load from on-peak to off-peak periods. The thermal behaviour of the TES tank and a comparison between PCM and water as energy storage medium are evaluated in this study. Moreover, this thesis also includes a state-of-the-art review of similar studies found in the literature, a theoretical study where a mathematical model is developed to predict the thermal behaviour of the TES tank during discharging process, an uncertainties analysis of the input parameters, and finally, a corrosion study of different metals when work in contact with potential PCM to be used in HVAC systems.