Evaluación del concepto de calefacción KfW70

V ~ r³, A ~ r². V/A crece más rápido que A. Las pérdidas de calor en relación al volumen se vuelven infinitesimalmente pequeñas en un almacenamiento infinitamente grande (es el límite teórico).

Sí y no, V/A crece con r (como tú calculas correctamente), pero A también crece con r^2 (tú mismo lo dices), eso significa que las pérdidas de calor aumentan linealmente con r.
Es decir, con el doble de radio tienes cuatro veces la cantidad, pero también el doble de pérdidas. La proporción es mejor, pero la pérdida absoluta sigue siendo mayor. (Asumiendo un cilindro, estimación aproximada con la superficie lateral mucho mayor que las tapas)

Un almacenamiento infinitamente grande desgraciadamente también tiene una superficie infinitamente grande por donde pierde calor, y cómo se compensarían ahora pérdidas de energía infinitas... bueno XD

Sí, es verdad, pero cuidado, para mí lo interesante son las pérdidas en relación al calor almacenado. El término fuente del balance (el calor suministrado eléctricamente por la bomba de calor, que debería ser independiente de la relación superficie-volumen) para mí es irrelevante.

Sí importa, porque las pérdidas absolutas son mayores. Si almacenas 500L, pero solo necesitas 250L, las otras 250L sin usar se enfrían también y tienen que ser calentadas. A pesar de una mayor eficiencia, se pierde más energía absoluta. El cálculo solo funciona si realmente se aprovechan los 500L con más frecuencia. Para el balance cuenta al final (energía usada)/(agua caliente utilizada), y con pérdidas absolutas mayores hay que usar más energía.

Por ejemplo, para pasar de 200L a 500L necesitas un radio aproximadamente 1.6 veces mayor, lo que significa unas pérdidas de energía 1.6 veces mayores para 2.5 veces la cantidad de agua. Esa energía extra simplemente se pierde. Sin si ni casi; también sin "es menos energía por litro". Si el almacenamiento se enfría más rápido de lo que se consume el agua caliente, un tanque un poco más pequeño sería más eficiente.
Si en lugar del radio consideras la altura del cilindro, la ventaja desaparece, porque al duplicar el volumen casi duplicas la superficie (esto es a menudo el caso real, no se coloca un tanque pequeño y gordo por razones de espacio).

¿Tu bomba de calor tiene una interfaz adecuada o hay que construir algo? ¿Existe algo así para ingenieros (es decir, en Excel)?

Hay tanto una interfaz como algo para fabricar uno mismo. Por ejemplo, para el consumo eléctrico prefiero una solución casera antes que confiar en los valores de la bomba de calor.
No sé qué quieres tener en Excel.

Francamente, no estoy seguro de cómo se comporta el almacenamiento en las bombas de calor. Seguro que el tamaño del depósito debe adaptarse al sistema (casa) y probablemente haya algún tipo de punto óptimo.

Aun así, respecto al punto anterior, una comparación. Si compras dos vinos calientes. Uno se sirve en un vaso de 200 ml y el otro se sirve en diez vasos de chupito de 20 ml. Y supongamos que la temperatura al inicio es igual en todos, que la proporción diámetro-longitud de todos los vasos (grande y pequeños) es igual y que el coeficiente de transferencia de calor de todos los vasos también, entonces el vino caliente en el vaso grande se mantiene caliente más tiempo que el vino caliente que se reparte en los vasos pequeños. ¿Estás de acuerdo?

Si luego entiendo si 1) un depósito es siquiera útil (BeHaElJa?) y 2) si es así, de qué tamaño (y para qué en realidad: agua caliente o almacenamiento para calefacción), por supuesto, es otra historia.

La bomba de calor y el acumulador no son necesariamente los mejores amigos. Por propia experiencia: la casa es tan lenta que ni siquiera se puede subir o bajar la temperatura rápidamente

El acumulador, hasta donde sé, no debería compensar las diferencias de temperatura en la casa. Más bien, la bomba de calor debería, por ejemplo, calentar durante el día (temperatura externa alta) y descansar por la noche (temperatura externa baja). Durante este proceso se extrae calor de manera constante, por la noche del acumulador, que luego se vuelve a llenar durante el día. Ejemplo simple: así es como entiendo yo la función del acumulador en la bomba de calor.

Aun así, un comparación sobre el punto anterior. Si compras dos vasos de vino caliente. Uno se sirve en un vaso de 200 ml y el otro se sirve en diez vasos pequeños de 20 ml cada uno. Y supongamos que la temperatura al inicio es igual en todos lados, que la relación diámetro-longitud de todos los vasos (grandes y pequeños) es igual y que el coeficiente de transferencia de calor de todos los vasos también es igual, entonces el vino caliente en el vaso grande se mantiene caliente más tiempo que el vino que está repartido en los vasos pequeños. ¿Estás de acuerdo con eso?

Sí, estoy de acuerdo. Y ahora bebes 40 ml de vino caliente y a la mañana siguiente los 160 ml restantes en el vaso grande están fríos y ya no saben bien. Si solo pediste dos vasos de chupito llenos de vino caliente, en total ahorraste.
Con los tanques de almacenamiento hice un cálculo rápido con las dimensiones reales de tanques verdaderos: 500 l con h de 15,7 dm y r = 3,25 dm y 200 l con h=11 dm y r=2,5 dm. El grande tiene aquí 2,5 veces el volumen útil y 1,8 veces la superficie. Por lo tanto, potencialmente puede mantener el calor un 38% más tiempo, pero pierde en ese mismo período 1,8 veces más energía en términos absolutos que el tanque pequeño. Creo que la dificultad está en distinguir entre calor y energía térmica. Un tanque más grande mantiene el calor por más tiempo, pero en términos absolutos tiene mayores pérdidas de energía. Esto significa que cualquier sobredimensionamiento implica un aumento en los costos operativos.

Para la calefacción con suelo radiante no es necesario un tanque buffer. El solado almacena mucha, mucha más energía que unos pobres 500 l de agua.
Si se carga el tanque a la temperatura de impulsión de la calefacción, por supuesto que la energía no alcanza para calentar toda la noche si hace frío (y para agua caliente definitivamente está demasiado frío). Si se calienta el tanque con una bomba de calor aire-agua a una temperatura muy alta para almacenar energía para la noche, se obtiene un coeficiente de rendimiento increíblemente bajo porque el salto térmico es demasiado grande. La bomba de calor funciona mejor si trabaja directamente en el circuito de calefacción, incluso si por la noche en invierno hace 10 grados más frío que durante el día, la temperatura de impulsión del suelo radiante seguramente es más de 10 grados inferior a la temperatura de carga necesaria del tanque (suelo radiante máximo ¡¡35 grados!!, tanque fácilmente por encima de 50 grados para poder garantizar la temperatura de impulsión durante toda la noche).

Y ahora bebes 40ml de vino caliente y a la mañana siguiente los otros 160ml en el vaso grande están fríos y ya no saben bien. Si ahora solo pediste 2 vasos de chupito llenos de vino caliente, habrás ahorrado en total.

Me parece que estamos un poco descoordinados. Ignoras que al acumulador también se le suministra calor, la calefacción lo mantiene a temperatura y compensa las pérdidas. En otro punto tienes razón: si solo quiero o necesito 2 chupitos (2 x 20 mL), también pido solo esos dos y no el quíntuple. (Aquí solo se trata de elegir el tamaño óptimo del acumulador, seguro que dependerá de las circunstancias...). Si quiero que el licor se mantenga caliente el mayor tiempo posible, preferiré un (!) vaso de 40 mL, pero no dos (!) vasos de 20 mL. Explicación: véase arriba.

Para la calefacción con suelo radiante no se necesita acumulador. [...]

¡Gracias, eso tiene sentido para mí! He vuelto a mirar en el folleto, el acumulador de Rotex es principalmente para agua caliente, pero también se puede usar como apoyo a la calefacción. Lo que suceda concretamente entonces probablemente dependerá del control, que por supuesto no conozco.

Fuente: folleto Rotex

Me parece que estamos hablando un poco sin entendernos.

También me parece así con el "pasarse el uno al otro". Tú hablas a veces de calor como temperatura, yo hablo de calor como energía.

Ignoras que al acumulador también se le aporta calor, la calefacción lo mantiene a temperatura y compensa las pérdidas.

¡Eso es justamente lo que ignoras! Las pérdidas son, como te calculé arriba, mayores con un acumulador más grande. Un acumulador 2,5 veces más grande necesita 1,8 veces la cantidad de calor para compensar las pérdidas y mantener la temperatura.

En otro punto tienes razón: si solo quiero o necesito 2 chupitos (2 x 20 mL), entonces solo pido esos dos y no cinco veces esa cantidad. (Aquí solo se trata de elegir el tamaño óptimo del acumulador, seguro que dependerá de las circunstancias ...). Si quiero que el chupito se mantenga caliente el mayor tiempo posible, preferiré un (!) vaso de 40 mL, pero no dos (!) vasos de 20 mL. Explicación: véase arriba.

Puede ser. Pero en la metáfora no se tiene en cuenta que la bomba de calor puede aportar agua caliente con la misma eficiencia en cualquier momento.
El acumulador grande mantiene la temperatura (¡ojo, no confundas ahora!) más tiempo, pero lo paga con una pérdida absoluta de energía térmica mayor.
Si aún no te queda claro por qué los acumuladores grandes no son rentables, puedo calcularte exactamente las cantidades de energía para calentar, con tiempos, pérdidas y temperaturas.

¡Gracias, eso me queda claro! He echado otro vistazo al folleto, el acumulador de Rotex es principalmente para agua caliente sanitaria, pero también puede usarse para apoyo de la calefacción. Lo que pase concretamente dependerá probablemente del control, que por supuesto no conozco.

El "problema" siempre es que al almacenar agua caliente se pierde energía. Eso significa que con suelo radiante y bomba de calor, usar el acumulador para calefacción es en realidad siempre menos eficiente que usar la bomba de calor directamente. La única excepción podrían ser pequeños picos de frío cortos, en los que se usaría el calor del acumulador en vez de la resistencia eléctrica (ocurrirá raramente). Pero si el pico de frío dura más tiempo o se quiere agua caliente sanitaria, se pierde eficiencia porque el acumulador tiene que volver a calentarse a la misma temperatura de la fuente.
Además, hay otro problema: la "estratificación" del agua caliente (caliente arriba, más fría abajo). Me imagino que esto se ve perturbado por el funcionamiento de la calefacción, de modo que el acumulador tiene que recargarse más frecuentemente que cuando se usa solo para agua caliente sanitaria.