Assessmen

0. Ob

Thethermodyn

Spe

Q2:depend on

Q3:argued scielonger hold

As expected  tassessmenstage. 

1. Bri

Seahot/cold wcool buildin

Hownumber of plants have2006 till 20Yet,  large sbetween  1storage woduring sumSTES  can  bsummer timof electricaheat pump

In gand  chemsubstancesare  therefothermal  coexpansion 

ntreportco

bjectives

e  objective namic quest

ecifically:  

 The claime the density

  The  claimeentifically (ads.  

indicated  into  be  carriet, due to th

iefstate‐

sonal thermweather to bngs. 

wever, the  large solar e been insta012. In Densolar therm10%  and 25ould  be  necmmertime dube  seen  as me and exceal energy insps or under c

general, theical  mechas that experore density onductivity coefficient, 

orrespondin

to  be  covetions arisen 

ed 93% effiy of the insu

ed  stratificaalso on long

n  UPC  offeed  out  by he strong re

of‐the‐ar

mal energy sbe used in th

number of thermal syalled worldwmark, only 

mal systems 5%.  To  increcessary.  Thue to a largea  solution ess of heat stead of solcertain circu

ermal energnisms.  Senrience a chaand  specifand  diffustability, re

ngtoSUBU

ECOVAT

ered  by  thduring the 

iciency needulation. 

ation  of  theger time sca

er,  this  repothe  use  of

estriction in 

rtinseaso

storage (STEhe next sea

installationstems (> 50wide  in thein 2013 9 pwithout seease  the  sois  is  especie solar fieldto  bridge demand duar thermal umstances d

y storage cnsible  heat ange in intefic heat. Othsivity,  vapoesistance to

UPC2014V0

TTherma

is  report  isKIC Review 

ds  to be ar

e water  layales, like mo

ort  correspf  simplifiedtime that n

onalther

ES) technoloson.  The st

ns with seas00 m2) is rise period 198plants have asonal storolar  fractionally  true wd capacity tothe  gap  beuring the winenergy and direct electr

an be classstorage  isrnal energyher  importaour  pressu thermal cy

0.1ENGsub

alAnalysi

s  to  give  a Committee

rgued bette

yers with dionths); if no

onds  to  thd  models  annot allows t

rmalener

ogy enablestored energ

sonal storagsing expone85‐2012;  obeen instalrage can onn of  these  swhen  it  como cover heatetween  the nter. Ecovatits conversrical heating

ified by stos  based  ony. The main ant propertre,  compatcling, and c

bcontracting

is

  detailed  se on the Pro

r with calcu

ifferent  temot the funct

e  proposednd  bibliogrto deal with

rgystora

 the producgy can then 

ge is still limentially, e.g.f which 138led with a tly produce systems,  th

mes  to  avoidting demanexcess  of t storage syion to thermg. 

orage mechan  the  chanproperties ties are: optibility  amoost.   

1

gfromVITO

scientific  anoject 067‐EC

ulations. Th

mperatures tioning of th

d  Phase  1  oaphic/knowh CFD simul

age

ction of heabe recovere

mited [GUA1 244 large s8 in the lasttotal area oa  limited se use of  lad  overheatid in winter.heat  produ

ystem introdmal energy 

anism  in sege  of  temof the mateerational  teong  materi

14/12/2014

OtoUPC

nswer  to  thCOVAT. 

his will sure

needs  to bhe system n

of  the  worwledge  baseations at th

t/cool durined to heat o

13] while thsolar thermt period sincof 81,000 molar fractioarge  seasoning  problem In this sensuction  durinduces the usby the use o

nsible,  latenperatures  oerial selecteemperatureials,  therm

he 

ely 

be no 

rk, ed his 

ng or 

he al ce 2. n, al ms se, ng se of 

nt of ed es, al 

Latetransition) usually  use(PCM). Latelower thanthe use of phase or thdischarge.  

Chesolar‐drivefuels that cuse of solaand  recycliwaste and 

All based on sthe Ecovat 

Am(UTES) comones. Exten

BTEor horizontand water space  betwgrouting mits high  iniFurthermolong time r

In Awell  to  wgroundwatextracted creversed dquality is nthe temperbe installed

1.1 

Wat(comparedAmong theexpects to 

Wat

ent  heat  stor heat of ed.  The  subent phase cn in equivalethese matehe degree o 

emical heat n  thermochcan be storr energy foing of wastof secondar

these mechsensible (liqstorage tan

ong  sensiblmprising aqunsive review

ES technologtal tubes. This used as thween  the  pmaterial in otial cost dure,  it has arequired bef

ATES technoork  [PIN11ter is extraccold water uring wintenecessary forature of thd to provide

Large wat

ter  is  consi with other e STES usinguse water a

ter  tank/pit

torage  is  bavaporizatio

bstances  suhange heat ent sensibleerials difficuof degradat

storage is ahemical proed and tranr processingte materialsry raw mate

hanisms  canuid or solidnks.  

le  heat  stouifer technows of these t

gy uses grouhe insertedhe transfer pipes  and  trder to enhue  to  the exlso  to be cofore achievi

ology wells ,XU14].  Duted from atabsorbs theer.  The heator them to whe groundwae additional 

ter tanks an

dered one  sensible heg water as mas storage m

t storages a

ased  on  laton  (liquid–vitable  for  s is high, so te heat units.ult such as tion they ma

a wide concocesses are nsported, sug energy‐ints: use of  soerials. 

n be used, d or a comb

rages, wateology (ATEStechnologie

und/soil as T tubes servfluid. To prthe  borehohance heat txpense of bonsidered  ting a quasi‐s

are used touring  summt least one ce heat and t capacity owork propeater is not sheat. 

nd pit‐stor

of  the besteat storage media can bemedium as w

are artificia

tent  heat  ovapour  transsolid‐liquid the size and. However, he low theray suffer aft

cept that caclassified auch as hydrtensive, higolar energy 

in principlebination of b

er  tanks, w) and borehes can be fo

TES.  The gre as heat exovide good ole  wall  is transfer. Onborehole hethe  low  thesteady state

o carry watemer  when  ccold well. Inis  injected of aquifers ierly [SCH03]sufficient en

rages  

t media  formedia) ande found largwell. 

l structures

of  phase  chsition). Thetransition  ad cost of thethere are a rmal conduter a certai

an be underas:  i) converrogen;  ii) prgh temperatfor detoxif

e,  in  STES, both) heat s

water  pits  ahole thermaund in [NOV

round is excxchangers, thermal cousually  fillene of the meat exchangrmal capace (about 3‐4

er to/from tcold  water n the procesin separates around 30]. It should nough to he

r energy  sto, in general,ge water sto

s usually ma

hange:  heate  solid–liquiare  called  Pe TES devicenumber of ctivity of mn number o

rstood in difrsion of  solrocessing ofture materiafication and

but  the mostorage, as 

and  undergral storage (BV10, PIN11, 

cavated andthe free sointact with ted  with  higain drawbagers and coity, around 4 years) [SCH

the aquifer.is  needed

ss of coolinge warm wel0‐40 kWh/mbe pointed eat a buildin

orage due  t, its  high voorage tanks 

ade of  stain

1

t  of  fusion d  transitionPhase  Chanes would, inf issues thatmost of PCMof periods o

fferent wayar energy  if chemical cals and iii) dd  recycling o

ost used onselected at

round  therBTES) are thXU14]. 

d drilled to iil is the storthe surroungh  thermal cks of this tmplex exca15‐30 kWhH03].  

. At least it d  for  cooling down the l nearby. Thm³ and acceout that in

ng so a heat

to  its high olumetric enand pit sto

nless steel o

14/12/2014

(solid–liqun  is  the monge Materia principle, bt would makMs in the solof charge an

ys. In [RIC10nto chemiccommoditiedetoxificatioof hazardou

nes are  thos this stage 

mal  storagehe most use

nsert verticrage mediunding soil, thconductivittechnology avation worh/m³ and  th

requires onng  buildingbuilding, thhis process eptable waten some caset pump migh

specific henergy densitrages. Ecova

or  reinforce

id st als be ke id nd 

0], cal es: on us 

se in 

es ed 

cal m he ty is rk. he 

ne gs, he is er es, ht 

at ty.  at 

ed 

concrete suvolume  is both mater

Theexcavationsummaries[NOV10] ansimilar to aexchangers

Theeconomic aincreases whigher the 

In gand  the  tothermal enOn  the  othsurface but

Regcostly onesthe costs o

1.2 

Thedifference increases  tcooling  sysexergetic ebeen  studiCON04, HAfactors assmixing proambient  ththermal br

Usuprofiles  unmeasurempossible  imparametersthe literatu

Aman equivalemixing and

urrounded bfilled with rials.  

ese  tanks  as.  Top  ands of the diffend in Pavlova mantle hes and not by

e constructioaspects. Fowith  the sizthermal eff

general, gravop  can  be  unergy than aher  hand, wt results mo

garding the s are those f those syst

Thermal s

ermal stratifin  density, the  thermastems  withefficiency ofied  intensivAL10]. Howesociated witoduced by  through  the idges along 

ually,  the  stnder  differeents of the mprovemens to quantifure. 

ong the diffent  loss of d  conductio

by a thick insome  filler 

are  built  und  lateral  werent projecv & Olesen[at exchangey direct inje

on of  such r  instance, e of  the deficiency.  

vel‐pit storaused  part  oa water tanwater  tank ore expensiv

cost of theinvolving wtems tend to

stratificatio

fication, theis  one  thel  efficiencyh  heat  storf  the TES  [Rvely  and  difever, stratifth  the  loss he  inlet  strtank  envethe tank w

tratification ent  thermalevel of temts  in  the  ofy  the degr

ferent studicapacity  (on during  th

nsulation. Amaterial  (u

ndergroundwalls  have cts involving[PAV11]. Ecoer heated taction of hot

large  strucconsidering

evice,  the  la

ages reduceof  the  residk design (dutechnology

ve due to th

se systems,water tanks o decrease 

on 

e natural sepe most  desiy  of  systemage)  but  aROS01].   Thfferent metfication is chof  stratificareams durinelope;  the  halls; among

of  a  therml,  fluid  dynmperature sptimisationee of  therm

es can be cr equivalenhe course o

A variation ousually  rock

  (pits)  or  cto  be  insug these largovat tanks aank, as the t water. 

tures must g  that  the  rarger  the vo

e the cost odential  areaue to the loy  does  not he tank cons

,  it was shoand water as the size o

paration of irable  prop where  thelso  reducehe  researchthods  for  itharacterisedation  in a  tng  the  load heat  condugst other cau

mal  storage namic  and stratification  process  ofmal stratific

ited that of nt  loss of  taof a cycle  (c

of the later ks) being  th

close  to  thulated  to  age structureare a variatiheat is tran

consider  thratio of  theolume  the  l

of the uppera  but  needsower volumeneed  exca

struction an

own by Pavlpits. Howevof the stora

fluid layers erty  in  a  Te  TES  is  inss  the  heat on  thermats  quantificad by its extrthermal  liquor withdra

uction  fromuses. 

is  represengeometric n appear tof  these  devation have 

f Bahnflet annk height) charging an

is the gravehe  storage m

he  ground avoid  heat es so far canion of this osferred thro

he optimizae volume  toower  the h

r part of thes more  voluetric capaciavation  opend the struct

ov and Olever, the studge is increa

 of differenES.  Thermastalled  (i.e. t  losses  andal  stratificatation  have reme weaknuid  storage awn phases  the  hot  la

nted by  theconditions.o be an attrvices.  In  thebeen defin

nd Musser [evaluating d dischargi

1

el‐pit storagmedia a  co

surface  to losses.  Co

n be found ioption in a cough wall m

ation of heao  the heat  theat  losses 

e storage, aume  to  stoty of the filerations  or ture is quite

nsen [PAV1dy also poinsed.  

t temperatual  stratificatsolar  thermd  increasestion within been  propness. Amoncan be me;  the heat ayers  to  th

e  transient   However, active tool e  last  decaed and can

[BAN98], whthe capacitng). The  los

14/12/2014

ge, where thmbination o

avoid  costmprehensivin Novo et aconfiguratiomounted hea

at  losses antransfer areand  thus  th

as it is burieore  the  samler materiasuch  a  large visible. 

11] that monted out th

ure due to ition  not  onmal  systems  the  overathe  tank ha

posed  [CRI0g the severentioned:  thlosses  to  the  cold  one

temperaturquantitativfor reportinde,  differenn be  found 

ho calculatey  lost due  tst capacity 

he of 

tly ve al. on at 

nd ea he 

ed me l). ge 

ost at 

ts nly ms, all as 3, ral he he es; 

re ve ng nt in 

ed to is 

defined as They also udistributionthe tank w

Davlevel of  tesimilar to ais calculateideally  fullyanalytical mbalance in the fully str

Varcompare ddifferent  leanalysis caThermodynprocess of consequenthis  degradexample ofconsideringthe exergy temperatustratificatioafter  a  cotransient n

A qfound in [H

Addthermal str

1.3 

 Theknowledgeassociated and design

Deson global mand‐error atransfer co

Themore effici

the capacitused the then inside thehich contain

vidson et almperature an energeticed as a funcy  stratified models.  Ththe tank, wratified situ

ious  worksifferent temevels  of  temnnot accounamics  provloss of strace, a degradation,  quaf this kind og both char of the discre  stratificon  the highmplete  cycature of the

uite compleHAN09]. 

ditional  comratification a

Modelling

e  design  ae  of  the  thwith  the bers.  

signs are vemass and enanalysis usinefficient in 

e  importancient  in  term

ty that cannermocline the tanks. The ns a therma

.  [DAV94] astratificatioc momentution of the tank  and  ce  complete

whereas the ation. 

  in  the  litemperature dmperature, unt  for  the vides  an  atification (dadation of  tantifying  itsof analysis. rging and dicharge procation  in  ther  the  valucle  of  charge process  

ete review a

mments on are introduc

g of therma

and  optimishermal  andbehaviour of

ry often basnergy balancng prototypconvection,

ce of one‐dms of CPU t

not be remohickness as thermoclin

al transition 

and Adams on by weighm). The dimlargest andcompletely ely mixed  tplug flow m

erature  repdistributioneven  if  thedegradationlternative  wdue to fluid the energy s  quality.  TIn his workscharging pcess to the che  performue of  the  eging  and  d

about the d

the particuced in the r

al storage t

sation  of  td  fluid  dynf  these dev

sed on simpces or one‐dpes to provi, pressure lo

imensional ime cost an

oved from aan illustrati

ne thicknesslayer betwe

and Davidshting  the emensionless  smallest vamixed  tanktank  situatiomodel is use

port  that  ans. Energy aese  tanks  hn of  the enway  to  evamixing, envstored. ExeThe  works  cks, he has dprocesses. Echarge procmance  of xergy  efficiischarging 

different wa

ularities of esults sectio

tanks 

thermal  stnamic  phenvices, make 

ple mathemdimensionalide the necoss coefficie

models  relnd suitable 

a tank due tive paramets is defined een warm a

son  [ADA93nergy  storeenergetic malues of thek).  These  idon  is  obtaied to predic

n  energy  analysis cannhave  equivaergy storedaluate  the  qvironment lorgy analysiscarried  outefined exerExergy efficicess. This pthe  storagency. Howeof  the  stor

ays of quant

Ecovat  regaon.  

ratified  stonomena  invoptimised 

matical model models), aessary  inforent, mixing 

ays  in  the for use  into

o an outlet ter to charaas the vertiand cool wa

3] proposeded by  its  vemomentum energetic mdeal  situationed  by mect tank temp

analysis  counot distingualent  energyd.  In  this sequality  of  tosses, etc.) s can be  tht  by  Rosen rgy efficiencency is thenarameter she  tank.  Thever,  this pre,  being  d

tifying therm

arding  the 

orage  tanksvolved.  Thedesign a ch

els (analyticnd/or expermation forparameters

fact  that  tho overall en

1

temperatuacterize the ical region oter volumes

d a way  to ertical  locat defined as momentumons  are  evaeans  of  a  gperature dis

uld  not  be uish betweey  quantitiesense,  the Sethe  stored creates enten a  tool  fo[ROS99,RO

cy over a clon defined ahows the  imhe  higher parameter  isdifficult  to 

mal stratific

exergy  ana

s  requires e  complex hallenge  for

cal methodonsive experr these mods, etc. ). 

hey are  comnergy‐system

14/12/2014

re limitatiotemperaturof fluid insids. 

measure  thion  (which MIX numbe (considerinaluated  usinglobal  energstribution fo

sufficient  ten tanks wits,  i.e.  energecond Law oenergy.  Thtropy and, bor evaluatinOS01]  are  aosed systems the ratio omportance othe  storags only usefconsider  th

cation can b

lysis  and  th

a  profounphenomen

r  researche

ologies baserimental triadels (i.e. hea

mputationalm simulatio

n. re de 

he is er ng ng gy or 

to th gy of he by ng an m, of of ge ful he 

be 

he 

nd na rs 

ed al‐at 

lly on 

programs wthe  focus stratificatio[KLE93], belevels.  Othproposed  inecessity oresults dep

On Stokes  andbehaviour fluid dynamof  these  syand  in spitare  still  veFurthermostorage tanthe transie[CON04, RO

2. De

Thestudy addre

i) ii)

 

In oreasonableconcept is 

To cthe  storagrequired fodimensionaproblem un

which allowof  attentioon  have  beeing  the deher  kind  of in  the  literaof empiricalpends on the

the other hd  energy  eof storage mics and heystems. Howe of the usery  costly. re, due to tnks, CFD&Hent heat tranOD09, ROD0

finitiono

e present  stesses the qu

RegardiRegardi

order  to ade  simplificathere used.  

carry out the  will  be  cor performinal modellinnder study. 

The mo[KLE93]dividedthis app

The  fludifferenhere  neconduct

w  long‐termn  of many en  developgree of straone‐dimen

ature  (e.g. l‐based  infoe accuracy o

hand, detailequations  stanks.  In theat transfer wever, detae of paralleYet,  there the lack of eT have beensfer proce09b, PAP09,

ofthecas

tudy  focuseuestions po

ing the efficing the strat

dress  the mtions  but w 

he performacarried  out.ng a thoroug  of  the  stThe main h

odel  used  f. As aforem  into differeproach, it is 

id  in  the  tnces  are  coeglected. Ation  betwe

m  simulationresearcher

ped.  Some atification dnsional  app[ZUR88,NEormation  toof the exper

ed models should  be he  last deca(CFD&HT) cailed numeel computerare  some 

empirical inen also usedss inside su, ROD13]. 

sesofstu

es on  the  thosed by the 

ciency of thetification of

main  issues which  allows

ance analys.  However, gh study oftore  and  a hypotheses c

for  simulatimentioned, tent  levels oconsidered

ank  has  a onsidered wlthough  theeen  the  dif

ns. For  this rs.  A  great of  these mdetermined proaches  toL99]).  The o evaluate mrimental coe

based on thcapable  ofades, detailecodes have rical  simulars and efficiworks  whformation ad in order touch equipme

dy.Aima

hermal and Kic Review C

e device, whf the storage

raised by  ts  estimating

is, a study oconsiderin

f the prototyseries  of  hconsidered 

ing  the  behthis is a oneof temperatd that the vo

one‐dimenwhereas  rade multi‐nodfferent  lev

reason, onnumber  of

models  are by  the cho

o  account  fmain  problmixing at  thefficients an

he multi‐dimf  describinged numericemerged asations demaient parallehich  take  aabout the ho obtain coent.  Among

andscope

exergetic  sCommittee 

hich is claime. 

the Kic Revg  the  long‐

of the chargng  the  limitype, the scohypotheses are: 

haviour  of e‐dimensiontures which olume of ea

sional  behadial  and  azimde model oels  of  tem

ne‐dimensiof  simplified based  in  thoice of  the for  mixing em  of  suchhe  inlets. Thnd their suit

mensional rg  the  thermal simulatios a powerfuand  large  cl algorithmsdvantage  oheat transferrelations cg of these w

e

study of  thewhich are s

med to be of

view Comm‐term  perfo

ging, idle antations  of  tope of this sin  order  t

the  tank  isnal model w can be or ch tempera

aviour,  i.e. muthal  temriginally  did

mperatures, 

1

onal modellimodels  to

he multi‐nonumber of at  the  inleh  kind  of mhus,  the vatability for s

resolution omal  and  flons using coul tool for thomputations,  long termof  CFD&HT r coefficienapable of cworks can b

e ECOVAT cspecifically: 

f 93% 

ittee a modormance  of 

nd dischargithe  computstudy is limito  simplify 

s  the multi‐where the tanot of the ature level is

only  axial mperature  vd  not  consithe  prese

14/12/2014

ing has beeo  account  foode  approactemperaturt  have  beemodels  is  thlidity of sucsuch models

of the Navieuid  dynamomputationhe predictional  resourcem simulationsimulation

nts in thermcharacterisinbe mentione

concept. Th

del based othe  ECOVA

ing phases otational  timted to a onthe  comple

‐node modank volume same size. s the same.

temperaturvariations  ader  the  axient  approac

en or ch re en he ch s. 

er‐mic al on es ns ns. al ng ed 

his 

on AT 

of me e‐ex 

el is In 

re re ial ch 

Regto eCFDcancauby impresu

2.1

A mmain chara

ECObelow the outer concand  dischamodules  odifferent si

considetank wa

Even ththat whimply alayers dto  the obtainethe othterm bea foreca

As  the neglectallow  tevaluattherma

The heataking aconvecttransferthermathe wat

Heat trthe tem

For  theimpose

garding the sevaluate proD&HT mode only considse of de‐strmodifying  tpact of an  inults, a qualit

Descriptio

more detaileacteristics d

OVAT concesizes of eacrete walls. Aarging  the of  heat  exczes of the E

ers axial conalls and the 

hough the then a high  high level due to advetank walls. ed numericaer hand, wehaviour of ast of the av

number  oed,  among he  quantifited,  multi‐dl behaviour

at exchangea uniform tative  thermar correlationl resistanceter surface. 

ansfer coefmperature d

e heat  lossed. 

second issuoperly the delisations shder axial coratification the water  tncreased cotative analy

on of the EC

ed descriptiimensions a

pt is proposch of them aAnother intstorage mechangers.  TECOVAT con

nduction befluid.  

ank  is dividnumber of of accuracyection, nor tIn  this  kindally does nohat this kinthe systemverage perfo

of  temperatother  simpcation  of  tdimensionar of the stora

ers at  the  tank side temal  resistancns and variae due to theThe heat lo

fficient betwifference, a

es  at  the di

e, the scopedegree of sthould be caonduction ain storage dthermal  cononductive hysis of the st

COVAT con

on of the Eand working

sed in 4 maiare given. Thernal wall wedium.  Thehis  modulancept (Table

tween the d

ded  into N ttemperatu

y, as the mothe laminar d of  approaot always red of model. Thus, the oormance du

ture  levels plifications, he  stratificl  models  cage should 

tank walls amperature fces  on  bothable thermae concrete losses to the 

ween the tare taken fro

ifferent  tan

e of this sturatification rried out.  Itnd the mixdevices. As nductivity  cheat betweetratification

ncept 

ECOVAT cong conditions

in dimensiohe main conwith embedse  inner  warity  is  whae 1).  

different lay

temperaturere  layers aodel used caor turbulenach,  the  inseproduce thling provideoutcomes ouring a perio

is  imposed1D modelsation  in  thconsidering be used ins

are considerfor each Ecoh  fluids  (byal propertiesayer existinenvironme

ank walls anom literatur

nk walls  an 

udy cannot geither ad hot  is  importaing  it produwill be obsecan  be  donen  layers.  In issue is giv

ncept can bs are briefly 

ons dubbed ncept consisded heat ex

walls  are  coat  allows  e

yers and the

e  layers  it hre  imposedannot consint boundarystantaneoushe actual bees is a fair aof such modod of time. 

d  and  adves  such  as  te  tank.  If  tthe  detai

tead. 

red with anovat layer. Ty  applying s on both sing betweennt are not c

nd the fluidre available 

overall hea

give a concloc experimeant  to remauces, whicherved later,ne  to  evaluan  the correen. 

be  found  in summarize

ECOVAT S,Msts of a cylinxchangers isnstructed  beasily  const

1

e heat trans

has to be bod  it does noder the mixy layers devs behaviourehaviour of agreement wdels should b

ection  mecthose  used this  propertled  fluid  d

n adapted  εThe model claminar+tuides) and th the serpenconsidered i

, although vcorrelation

at  transfer 

usive answeental set‐upark that  theh  is not by  f only sensitate  the  de‐esponding s

[BER14]. Hed. 

M, L and XLndrical buris the meansby  assemblructing  and

14/12/2014

sfer betwee

orne  in minot necessarixing betweeveloped closr of  the  flothe tank. Owith the lonbe devised a

chanisms  ahere  do  noty  has  to  bdynamic  an

ε‐NTU modeconsiders thrbulent  heahe conductivntine coil anin the mode

variable wits. 

coefficient 

er as in ordeps or detailee model usefar the majotivity analys‐stratificatioection  in  th

ereafter, th

L. In the tabed tank, wits for chargining  differend  assemblin

en 

nd ily en se ow On ng as 

re ot be nd 

el, he at ve nd el.  

th 

is 

er ed ed or sis on he 

he 

ble th ng nt ng 

 

Giveand heat trin the table

 

Tab

ECOVA

S 

M 

L 

 

In  tresistance foam  glassdynamicalland the flu

Takdirection, iindependework and bpoint  of  vilayers at dito be detethese devicbetween  thnear the w

en the dimeransfer areae as the pre

ble 2: Geome

AT model 

this  study, of  the diffes,  EPS,  sany evaluatedid as a func

ing  advanta.e. the totantly and /obe charged/iew. Howevifferent temrmined by uces.  In this he  tempera

walls, therma

ensions of tas are givensent study i

etric estima

Volume [m

1520.53 

4071.50 

19113.45 

the  walls erent  layersnd‐water, d within thection of the t

age  of  ECOl height of tr at differen/dischargedver,  the  levmperatures dusing detailstudy, onlyature  levelsal bridges ca

Table 1: Dim

ECOVAT mo

S 

M 

L 

XL 

he differentn in the Tablis carried ou

ation of the 

m3]  Totatrans[m2]

742.9

1413

4349

are  consids composingsoilmix  cone code evalutemperatur

OVAT moduthe tank is snt temperatd at differenvel  of mixinduring the cled models y a rough ess  can be givaused by th

mensions of

odel  He

t ECOVAT mle 2. Notice ut for the fir

volumes an

l  heasfer  are

99 

3.72 

9.54 

ered  as  layg  the  laterancrete,  etcuating also tre of the sto

larity,  thessegmented itures. This dnt temperatng  (loss  of  scharging/disor ad‐hoc estimation oven. Mixing he walls of t

f the ECOVA

eight[m] 

16 

16 

16 

16 

models, a gethat the ECrst three pro

nd heat tran

at a 

Lateral [m2]  

552.92

904.78

1960.35

yers  of  difal walls are c.).  Overall the heat traorage mediu

e models  ainto 5 levelsdistributiontures might stratificatioscharging phexperimentof the mixindue  to devhe heat exc

AT models 

Diameter[

11 

18 

39 

58 

eometric estCOVAT XL coototypes. 

nsfer areas o

surface 

5 

fferent  mattaken  intoheat  loss

ansfer coeffum. 

are  also  segs, which cann into differebe interestn)  that wohases and aation for thg due to thveloped  turchangers, co

1

[m] 

timation of oncept was 

of the proto

Top/bottomsurfaces [m

95.03 

254.47 

1194.59 

terials,  i.e.  account  (es  coefficienficient betw

gmented  inn be chargeent segmenting from a uld  be  prodalso in the idhe working che axial hearbulent bouonvective p

14/12/2014

their volumnot include

otypes 

m m2] 

the  therme.g. concretnts  are  theween the wa

n  the  verticd/dischargents which castratificatioduced withdle phase haconditions oat conductioundary  layelumes due t

me ed 

al e, en all 

cal ed an on in as of on rs to 

temperatuthe  boundcannot be c

2.2 

Theplatform  (ssystem or storage  tanusing this m

The

i)

ii)

iii)

 

In tbottom  waelement  omodelling constrains,node modesuch as  thocan be axiacan  receiveconsidereddetermined

At  econditions as  the bousystem  of convergencFor more d

2.3 

In ocarried out

Tes

re gradientsary  layers considered 

Methodol

e implementsee  [DAM11configuratink  for concmethodolog

e main adva

any basic ere‐used in othe  elemeconditions,1D  approaremains unEach elemewithout an

he present all,  embeddf  the  storathe  storage in the presel),  but  theose used  inal 2D  or fulle  a  special d).  Furthermd boundary 

each  time  sfrom the lin

undary condequations ce is attainedetails abou

Descriptio

order to studt. The defini

st1:Cool‐d

s or eventudescendingwith the lev

logy used 

tation of th1]) which aon.  This plaentrated sogy can be fo

ntages of a 

element proother systemnts  which , being solvch by  a 3Dnchanged anent of a givy need of re

implementaded  heat‐eage  more  te medium, sent study te  present mn  [ROD09] bly 3D. This itreatment

more,  eachconditions,

step,  the  gonked elemeditions  for  iis  a  Gaus

ed. Then, aft the genera

on of the te

dy the thermition of the 

downofth

al thermal ig  along  the vel of mode

e storage taallows  the  liatform has olar power und in [ROD

modular ob

ogrammed ims;  form  a  deed  indepen

D  approach)nd, ven  system e‐writing an

ation the stexchanger  lthan  one  mdifferent  l

the storage methodologby substituts one of the  from  the h  of  these , which can 

overning  eqents whereats neighbouss‐Seidel  likfter updatinal algorithm

ests. 

mal behaviotests is give

hestorage

inversion, flwalls  and 

ellisation use

ank methodinking betwbeen prevtanks with D13].  

bject‐orient

n a general

etermined ndently whic while  the 

can be  solvny part of th

orage tank ateral  wallsmodel  apprevels  of mmedium is y  can  reading  the obje advantagephysical  poelements be obtained

quations  ofas at the samurs.   The alke  algorithmng the variam the reader

our of the Een hereafter

e. In this tes

ow entrainirrupting  ined in the pr

dology has bween differeiously usedgood  resul

ed tool are 

l way can be

system  intech allows  threst of  the

ved using ahe code.  

is consideres,  top  wallroach  can  bodellisationtreated witily  be  exteect “multi‐nes of a modoint  of  view(objects)  id from the 

f  each  objeme time, thegorithm usm,  in  whichbles, the algr is referred

ECOVAT storr. 

st, the tank 

ments due tnto  a  layer resent study

been made ent elemend  for modelts. Validatio

 

e used in a 

eracts  onlyhe change oe  elements 

a different 

ed as the sul,  storage  mbe  considen  can  be  coth a one‐dimnded  to munode” by a ular methow  (i.e.  diffeis  capable neighbourin

ct  are  solvee outputs oed  for  the h  iterationsgorithm goed to [DAM11

rage, four d

is initially a

1

to jets effecat  similar 

y. 

within the ets  to perfolling  the beon and  resu

given confi

y  through  iof a given mwhich  form

parallelizati

um of differemedium,  ered.    For  eonsidered. mensional multi‐dimensCFD&HT mdology, as erent  hypotof  solving ng elements

ed  taking  tf each elemresolution os  are  carries to the ne1]. 

different tes

t a tempera

14/12/2014

cts caused btemperatu

existing NESrm a  specifehaviour of ults obtaine

iguration an

its  boundamodel  (e.g.m  the  syste

ion paradig

ent parts e.tc.  For  eacexample,  foDue  to  timmodel (multional modemodule whiceach elemenhesis  can  bitself  give

s (objects). 

he  boundament are useof  the whoed  out  untext time ste

sts have bee

ature of 90º

by re 

ST fic a 

ed 

nd 

ry a m 

m 

g. ch or me ti‐els ch nt be en 

ry ed ole til p. 

en 

ºC 

and  is submdays, accorstudy has bare shown 

Tesconstant teThe chargin12ºC. The exchangersexchangersheat exchamaximum thuge time the HTF. Ofluid circulaThe next  fprocess is 2

Aftetest consistWith theseflow rates these phas

Theworking cothis is not to the systedetail in th

Tesconcept.  Inlevel reachis still beingcirculating at constant

Tesconnectio

mitted  to hrding to [BEbeen carriefor ECOVAT

st 2: Fullemperatureng process dcharging  is s in the wals operating anger, up untemperaturwould be rence the firsating now tluid  layers 2000h.  

er that, the ts of dischae three phashave been es are taken

ECOVAT model 

S 

L 

e charging/donditions of the only poem in whiche results se

st 3: full cn  fact,  this thes an 80% og charged. through tht rate at the

st 4: heaton As the re

heat  losses ER14], from d out for ET M. 

cycle of ce and mass duration is 2accomplishl. The load oat differen

ntil the temre differencequired in ot (topmost hrough the are charged

 tank  is subrging the tases a compadapted fron from [BER

Volumethrough 

discharging the tank. O

ossible operh it is instalction. 

cycle chargtest  is similof the maxiIn this case,e lateral hee same time

t exchangesults of Tes

to  the enviwhich perfCOVAT S, M

charging/dflow rate th2000 hours,hed by circuof the tank nt heights,  tperature in e (75ºC levorder to raislevel is charsecond levd  in a  simil

bmitted to aank at constlete chargeom conversR14]  (all sum

Table 3: In

etric flow ra 1 layer [m3

6.50 

23.64 

of  this testOf course, drating modeled should b

ge/discharlar to test 2imum differ, as the folleat exchange.  

ger influests 2 and 3 

ronment  (sformance inM and L but

discharginghrough the , and the iniulating the htakes placethe hot  fluid the core ofel in the rase the temprged), the nel whereas ar  form as 

a cool‐downtant tempe/discharge ations withmmarised in

nlet conditio

ate 3/h] 

Char

t have beenue to the pes for this cbe found fo

rge. This  is 2, but  in thrence, the nowing levelers increase

ence on toutlined th

soil) at 12ºCndicators in t for compa

g.  In  this  teheat exchaitial tank unhot heat trae from top td  is  first cirf the tank ange 12‐80ºCperature in tnext heat exthrough thethe  topmo

n process orature and cycle is acc Ecovat comn the Table 

ons for tests

rge inlet tem[ºC]

80 

80 

n designed sossibilities toncept, butor each case

another pois case, oncnext level stls are beinges as more 

the chargehe importan

C during a  lKIC questioarison with 

est,  the  tanangers embeniform tempansfer fluid o bottom. Arculated  thrt the topmoC). Otherwithe tank at txchanger laye other leveost one. The

of 180 days.mass flow romplished. mpany, whi3). 

s 2 and 3 

mperature 

so as to mithe modulat the optime. This aspec

ossible opece the  temptarts being c charged, thlevels are b

e/dischargnce of the c

1

ong‐term pons where o[BER14] de

nk  is  initialledded in thperature is c(HTF) thro

As the tank rough  the  tost level is 9ise, it is supthe inlet temyer is activaels no fluid e whole du

. The third rates duringThe detailsle temperat

Dischatempe

mic one of ar heat exchum which bct has been

rating modperature  in charged buthe total mabeing charg

ge operatcharge/disch

14/12/2014

period of 18obtained. Thtailed resul

y  charged  ahe tank wallconsidered augh the heahas five heaopmost  lev92.6 % of thpposed thatmperature oted, with this circulatinration of  th

phase of thg 2000 hours of the mature levels o

arge inlet rature[ºC]

12 

12 

f the possibhangers offebetter adapn explained 

e of ECOVAthe topmot the top onss flow rateed in parall

tion; serieharge contr

80 he ts 

at ls. at at at vel he  a of he g. he 

his rs. ss of 

ble er, pts in 

AT ost ne ed el 

esol 

in terms ofto bottom most adeqstudy has bby the 1D minlet at 80ºbottom lay

Theindicated exchanger.(flow rate dsize).  

3. Re

3.1 

Thestorage  is performanECOVAT Mnegative exstore was apointed oulayers whein current sefficiency o

F

Beinend of the 

f energy/exe(charge) anuate  to obtbeen done multimode)ºC to buffeyer inlet at 1

e  developmsome  impo. Those condependence

sults

Test 1 res

e average  tegiven  in  Fce  indicato. As expectexponential wabout 80ºCut  that  in  [Bre simplifiestudy), resuof the device

igure 1 ‐ EC

ng the thercool‐down 

ergy managnd bottom ttain  the ouby using the. The situatr at 12ºC)  i12ºC to buff

ent  of  the ortant  conclusions aree, importan

ults 

emperatureFigure  1  forors  cited  byed the averwith time. A. This valueBER14] heatd (only oneulting in a sle.  

OVAT Test 1process. (r

mal efficienprocess to t

gement, theto top  (disctlet water  te heat exchtion has beemmediatelyfer at final c

heat  exchaclusions  one highlightence of concr

e variation ar  Ecovat  S,y  KIC  questiage temperAt the end o is a tad lowt  losses  thre layer of 30ight differe

1 results. (leright) Cumu

ncy of the dthat contain

 case of thecharge) has temperaturhanger moden simplifiedy followed bconditions o

anger modn  its  perfoed  in these rete distanc

and  cumula,  M  and  L.ions whererature in theof the cool‐wer than though  the  to00 mm insulnce in the o

eft) Averageulative heat 

device definned at the b

e heat exchabeen analy

res closest  tel in a five d to one chaby an equivof the charge

el  and  its ormance  acharge+disce between 

ative heat  lo  For  comp  obtained) e store duri‐down procehat obtainedop of  the dation considoverall heat

e temperatulosses per u

ed as the rabeginning of

angers connysed becausto  the  tank layer‐five earge of 200valent dische period). 

testing  agand  the  intcharge resuserpentine 

osses durinparison  withthese  resung the cooless the aved by [BER14evice were dered vs. tht losses and 

ure variationunit volume

atio of the f it,  

1

nected in sese  it  is knowlimit  temp

exchanger a0h (serpentharge period

ainst  a  one ter‐relationults on the wand water 

ng  the  cool‐h  [BER14] ults  are  plo‐down procrage tempe4]. However neglected he multilayea slightly lo

n along the e. 

energy cont

14/12/2014

ries from town to be thperature. Thpproach (notine top layed (serpentin

buffer  laye  buffer‐heawhole Ecovasurface, tan

‐down of  th(from  whertted  also  focess followserature in thr, it has to band  the waer considereower therm

cool‐down 

tained at th

op he his ot er ne 

er at at nk 

he re or s a he be all ed al 

he 

The

NotThese diffetop  are nelayers  whicespecially volumetric 

Anowalls of the

 

ECOVAT 

S 

M 

L 

Whthat even warea), the rwalls  is nenegligible. thereof maaspect woubetween th

As aEcovat walconductivit

e energy effi

Table

ECOVAT concept 

S 

M 

L 

tice that theerences caneglected  andch  form  thfor  those  o energy loss

other  issue e tank. In th

Qlos

[MJ

90.4

174.1

540.9

en  it comeswhen the  laratio by squarly  the  samHowever, aakes energyuld be consihe extra cos

a final commllparts  has ty  of  0.034 

iciency of th

 4: Cool‐dow

Qloss [M

e efficiency  be attributd  ii) here  the  compositof  larger  vses are lowe

to be consihe following

Table

ss 

] 

47  6

18  1

97  2

s to the disarger deviceuare meter me and  theanalysing thy  losses by hidered as anst of the bot

ment, the inbeen  analyW/mK. Alt

1

he ECOVAT 

wn test. Ene

MJ] 

90.47 

174.18 

540.97 

of ECOVATted to two hermal  reste  wall.  Noolumes,  in er. 

idered  is thg table, thes

e 5: Cool‐do

Qloss latera

[MJ]  [

68.03 

112.29 

243.31 

tribution ofe  is the oneof wall areae  influence ese losses iheat transfen improvemttom insulat

nfluence of tysed  by  conthough  the 

concepts S,

ergy losses a

Qloss/V

T M is lowerdifferent soistance of  tonetheless, which  due

he distributie losses are

own test. En

al wall 

[MJ/m2] 

0.123 

0.124 

0.124 

f the energye with  largea is the samof  the  temt is evidenter area throment in thesetion and the

the thermalnsidering  thjoint  gives

 

 M and L is 

and efficien

V [MJ/m3] 

0.06 

0.043 

0.028 

r than that ources: i) in the walls  isthe  efficiee  to  the  la

on of the ee given. 

ergy losses

Qloss to

[MJ] 

6.54 

18.05 

86.92 

y  losses threr energy  lome in all devmperature o that the poough the boe devices, be cost of the

l bridge cauhe  indicateds  a  relative

given in the

ncy of the EC

claimed at [BER14] en

s  consideredncy  of  the arger  volum

energy  losse

through wa

op wall 

[MJ/m2] 

0.069 

0.071 

0.073 

rough the wosses (due tvices as the f  the  fluid oor bottom ottom the labut of course energy sav

sed by the pd width  andly  low  insu

1

e following t

COVAT conc

 

81.50 

86.72 

91.22 

[BER14] (86nergy lossesd  accountindevices  is 

metric  therm

es through 

alls. 

Qloss bo

[MJ] 

15.90 

43.83 

21.073 

walls,  it can to a  larger structure oin  the wall insulation oargest of the it has to bved for this 

polymeric jod  depth,  anlation  comp

14/12/2014

table. 

cept 

6% vs. 90 %s through thng  for  all  thrather  hig

mal  capacit

the differen

ottom wall

[MJ/m2

0.167

0.172

0.176

be observeheat transfeof the layereresistance or the lack ohe three. Thbe a trade‐oconcept. 

oint betweend  a  thermpared  to  th

%). he he h, ty, 

nt 

] 

ed er ed is of his off 

en mal he 

wallpart, tha 1.5%). Ntank waterwould bypa

3.2 

The

Bein

In  tvolume, h state, i.e. t

Simexergy chacharged atcharging prthe temper

The(Figures 2 the time ra[BER14] to fully chargecharging  aevolution wheating‐upthe  layer temperatutank. For  tthrough thof upper la

TheTable  6.  Aexergetic  ephase  is giheating effexergetic elevel.  

he high wideverthelessr and  the  sass the wall

Test 2 + Te

e exergy effi

ng  

the  above  eand s are the state of t

milarly, an exnge during  the temperocess is frorature at wh

e obtained rand 3) and ange of 200which the qed, while Ecnd  dischargwithin  the  tp process, asaverage  tere mainly vest 2  (Figure wall. For yers contin

e  reported As  can  be  oefficiency  cving valuesficiencies arefficiencies 

th ratio bets,  the continand‐water parts insula

est 3 result

ciency of th

equations, Ξhe specific thermodyna

xergy efficiethe charginerature of thom the ideahich it is bei

results showexergetic e

00 h was selquestions frcovat L is stging  strategtanks. Apars in this casemperaturesaries in thare 2),  the ptest 3 (Figuues their he

energy  andobserved,  tomparing  t between 5re  related wshow  a  str

tween bothnuity‐integrbehind  the ation in a se

ts 

he whole cyc

Ξ

Ξ

Ξis  the  exeenthalpy aamic equilib

ency for theg process tohe inlet fluidl situation. ing charged

w a great defficiencies ected in corom KIC whetill far from gies  have  art  from  the e a heat excs  and  the t part of thpassive  layere 3), as all eating up to

d  exergy  effhe  energy the  injectio50% (Ecovatwith  the chong  link wi

 makes therity of  this  j wallpart  iserious way. 

cle can be d

Ξ

ergy  at  the nd entropy brium with t

e charging po that it wod. This wayIn other wo? 

ifference be(Table 6). Tmparison toere formulathis status.

a  direct  impheating evchanger covcontrol  stre buffer, rers slightly dthe active 

o the limit te

ficiencies  foefficienciesn  of  chargt L at test 2arge/dischaith  the  char

 influence ojoint  in avos a key aspe

defined as,

Ξ

Ξ

 

 

given  statewhereas ththe natural 

phase can buld theorety, it would gords, is the s

etween EcoThe focus heo the previoated. For thi. However, pact  on  thevolution,  it  ivering each rategy.  Duremaining almdiminish  thelayers mainemperature

or  the  fours  are  high ing  phase w2) to 80% (Earge  level orge/dischar

of the joint oiding any  leect  to avoid

es,  is  the  she sub‐indesurroundin

e defined aically be if tgive an ideasystem capa

ovat S and Lere should ous indicateis time rangit can be ree  temperatis also obselayer is switing  the  chmost unchaeir  temperantain their ae.  

r  cases  conand  similarwith  the  exEcovat S or of  the  tank.ge mode  a

1

very small (eakage betd a  therma

specific  exeex  ‘0’  indicags.  

as the ratio the tank woa of how cloable of stor

L temperatube given toed value froge, the Ecoveadily obserure,  energyerved  the  latch on/off darge  of  onanged for thature due  toactivity, the 

sidered  arer  to  test  1 xtraction  ofEcovat L at As outlinend  the ach

14/12/2014

(estimated ween  the  ial bridge  th

ergy, V  is  thates the dea

of the actuould be whoose or far thing energy a

ure diagramo Ecovat S, aom the repoat S is almorved how thy  and  exergayer by  layedepending one  layer,  thhe rest of tho heat  lossetemperatur

e  depicted results.  Thf  dischargint test 3). Thd above,  thieved  charg

in n‐at 

he ad 

al le he at 

ms as ort ost he gy er on he he es re 

in he ng he he ge 

 

Figu

Regof  the  equenergetic pin a more and  5,  theindicative rmore  comsignificantl

Case  Co

1  S‐

1b  S‐

1c  S‐

1d  S‐

2  S‐

3  L‐

3b  L‐

3c  L‐

3d  L‐

4  L‐

ure 2 ‐Test 2

garding the uivalent  turperformancor  less relee  mixing  efresults of an

mplex  showiy different t

onditions 

‐Test 2 

‐Test 2 Keff=

‐Test 2 Keff=

‐Test 2 Keff=

‐Test 3 

‐Test 2 

‐Test 2 Keff=

‐Test 2 Keff=

‐Test 2 Keff=

‐Test 3 

2:  Water ta

effective thrbulence me is slightly vant way dffect  of  then equivalening  local  btemperatur

Table 6: T

8

=1  8

=3  8

=10  7

8

9

=1  9

=3  9

=10  9

9

ank tempera(left) Eco

hermal condixing  for  ereduced, wepending oe  increasedt enhanced

behaviours re maps tha

Test 2 + 3 pe

 

80.53 

80.23 

80.09 

79.52 

80.49 

91.84 

91.83 

91.43 

90.80 

92.93 

ature evolutovat S. (right

ductivity tesnhanced  cowhile the chon the tank d  thermal  dd mixing by like  boundn those rep

erformance 

,

77.38

77.99

78.23

73.72

79.67

50.72

50.36

40.12

35.11

88.31

tion with timt) Ecovat L.

sts, the resuonductivity harge/dischasize and chdiffusion  is diffusion, aary  layers ported here.

results. 

me (each lin

ults indicatevalues  higarge exergeharge/dischclearly  obs convectivat  the  wa.  

1

,  

95.96 

96.43 

82.80 

67.64 

99.86 

36.99 

36.10 

27.22 

34.19 

58.64 

ne covers a 

e an importaher  than  3etic efficiencarge mode.served.  Thee effects coalls  that  wo

14/12/2014

100h range

ant influenc W/mK.  Thcy is affecte.  In Figuresese  are  onould be mucould  lead  t

 

). 

ce he ed 4 

nly ch to 

Figu

Figu

Fig

ure 3 ‐ Test 

ure 4 ‐ Test 

gure 5 ‐ Tesrang

3 : Water ta

2 Keff Ecova100h rang

st 2 Keff:  Wge). (left) Ec

ank temper(left) Eco

at S:  Waterge). (left) Ke

Water tank tecovat L Keff=

ature evoluovat S. (right

r tank tempeff=3W/mK

emperature=3W/mK. (r

tion with tit) Ecovat L.

erature evo. (right) Keff

e evolution wight) Ecovat

me (each lin

olution withf=10W/mK.

with time (et L Keff=10W

1

ne covers a 

 time (each. 

each line covW/mK. 

14/12/2014

100h range

 line covers

vers a 100h

 

e). 

s a 

h 

3.4 

As connected flowrate (owork as a s

Theperiod  (6.5reference bcenter  of  tdrawings fr

Thetemperatutransferredtank is heaan examplechange  in  tmode, the contributiolayer with bottom tan

Test 4 res

introduced in series, wotherwise fusingle tempe

e  reference 5m3/h),  andbuilding floothe  serpentrom the Eco

F

e obtained rre of each d by  layer. ted faster te,  look howtemperaturwater leave

ons in heat ttime.  The nk layer.  

ults 

previouslywhich is expeull charge werature buff

case has  tad  the  averor heating ctine  coil  toovat compan

Figure 6‐  EC

results (Figulayer, the  inIt  can be  imthan with thw, at  initial re  from 80ºes (layer 5, transfer frooutlet  serp

y,  in  this  caected to bewith all layerfer.  

aken Ecovarage  indicatcase. On theo  the  tank wny.  

COVAT S Tes

ures 6 and ntermediatemmediatelyhe consideretime, the  fiºC  to 50ºC, bottom) th

om each layepentine wat

ase  the  he the mode ors in paralle

t S at  the mted  flowrate other hanwater  surfa

st4‐charge: 

7) show thee  inlet/outley  identified ed charge mirst  layer  (towhile addi

he Ecovat wer have alsoter  tempera

eat  exchangof maximumel will be th

maximum  ite  for  the nd, an averaace  has  bee

baseline ge

e evolution et heat excthat with  t

methods in top) heat exng  the othe

with a tempeo been showature  rough

gers  of  them heat trane fastest) if

ndicated  flodischarge 

age concreteen  consider

 

eometry and

(charge+dichanger temthis  connectest 2 and txchanger  in er  layers coerature of awn, depictinhly  follows 

1

  five  layerssfer operatf the tank is

owrate  for period  (2.0e thickness red  from  th

d flowrate. 

scharge) ofmperatures ction methotest 3 (layerthe charge

ontribution about 18ºC.ng the evoluthe  temper

14/12/2014

s  have  beeion at a fixes expected t

the  chargin0  m3/h)  in between thhe  submitte

 

f the averagand the heod  the whor by layer). Ae mode has in  this serie. The relativution of eacrature of  th

en ed to 

ng a 

he ed 

ge at ole As a es ve ch he 

For has been into 2 m3/h)to top). Thecase  layer local tempehighest  temlayers, the temperatuis  expectetemperatuas a heat atemperatucondenser focus shouuseful  eneexample in(which is de

As abeen analyflow  rate,temperatu

Figure 

the discharncreased su. The rest oe leaving se1; with a reerature varimperaturesin‐tank watre. An impod  to  recovre after a caccumulatore; as long loses voltald be movergy  is  that n floor heatiesired to be

assumed asysed  in the   the  dischres also leav

7 ‐ ECOVAT

rge mode, oubstantially of conclusioerpentine wedesign of tiation withi. However, ter reduces ortant commver  the  maertain perior,  increasinas heat is eage as curred to the reawhich  coveng around 3e maximum 

 an interestdischargingharge  procve the tank 

T S Test4‐dis

one can readue to the ns are similater tempethe serpentn the tank, in  this  casits tempera

ment comesass  of  wateod of time (ng  the energextracted thent  is extracal water outers  the  tem30ºC), indeto reach th

ting and relg process.  Incess  is  accat lower te

scharge: bas

adily observreduction inlar to the chrature againtine circuit the outlet tse, as  long aature and ths at this poiner  stored  aas in Domegy stored dhe temperatcted  from  itlet temperamperature  lependently fhe limit in en

evant resuln the Figurecelerated, mperatures

seline geom

ve how the n flow rate harging pron follows thand considetemperatureas  the heathis is translant: Ecovat isat  one  temestic Hot Wadensity by  rture drops, t. From ouature needeevel neededfrom the manergy stored

t, the effece 8  it can bwhile  the s, following 

 

metry and flo

time needecomparing cess but in e last buffeering  in thae will probat  is extracteated to the s not an opemperature ater tanks). ising  its  temin an analor point of ved in the Ecd  in  the  paaximum temd density).

t of serpentbe observedcorresponthe tank te

1

owrate (2 m

ed to dischato the chargan inverse 

er layer in coat case  in thably extend ed  from  theoutlet serpen storage tat  the  clos Converselymperature vogous way aview, here  tcovat applicaarticular  apmperature o

tine water fd how with ding  serpemperature 

14/12/2014

m3/h). 

arge the tange process way (bottoontact, in thhe model ththe region e  tank uppepentine watetank where sest  possiby, Ecovat acvs.  the  initias an electrthe exergetation, that iplication  (foon the Ecova

flow rate haan  increaseentine  watedecay.  

nk (6 m his he at er er it 

ble cts al ric tic is, or at 

as ed er 

Fig

 

F

Fig

Anoidentificatithe naturalayer  separdominant simulated 

gure 8 ‐ ECO

igure 9 ‐ EC

gure 10 ‐ EC

other  intereon of the dl convectionrates  the  sefactor.  In in  order  to

OVAT S Test

COVAT S Tes

COVAT S Tes

esting aspecdominant hen within theerpentine  fFigures  9 o  visualize 

t4‐discharge

st4‐charge: m

st4‐discharg

ct of  the heeat transfere tank, but from  the  taand  10,  a the  possibl

e: baseline g

minimum com3/h).

ge: minimumm3/h).

eat exchangr resistancein other caank water, situation  wle  improvem

geometry an

oncrete geo

m concrete g

ger vs.  tank. Dependingases, for exathis  insulatwith  negligments  that 

nd maximum

ometry and 

geometry a

k  interactiog on the caample whenion‐like  congible  concrecan  be  de

1

m flowrate 

baseline flo

nd baseline

n analysis hse, the  limin an importncrete  layeete  thickneevised  in  th

14/12/2014

of 6.5m3/h.

owrate (6.5

e flowrate (2

has been  thiting factor tant concretr  acts  as  thess  has  beehe  Ecovat  b

. 

2 

he is te he en by 

addressingacceleratedis clearly  leThe reasonthe heat exwhen apply

A catimes with both chargconnectioncharge andare  the  kcharging/din parallel analyse the

  this  aspecd in an impoess  relevantn of this asyxchanger effying an imp

ase on the Ethose outliing and discn increase td discharge key  issue  tischarging oall  layers ate energy/ex

Figure 

ct.  If we  foortant way t, only exteymmetric befectiveness,rovement o

Ecovat L is fned in testscharging prohe charge astrategies tto  improveoption to obt the same xergy recove

11 ‐ECOVA

cus  on  the(from 1000ending  the ehaviour  is , and if this on the heat 

finally shows 2+3. The focesses, as and dischargogether wite  Ecovat  pbtain the fatime;  this ery within a 

AT L Test4‐ch

e  charge  pr0 h to 600 h)maximum  sbased on tvalue is alreexchange p

wn in Figureflowrates haapplied in tge rhythm ith the heat performancestest energhighlights tclear statem

harge: base

ocess,  it  ca). However,serpentine he  impact oeady saturaprocess.  

s 11 and 12ave been mhe cited tesin an imporexchanger e  to  eachgy exchangehe  flexibilitment of the

line geomet

an  be  seen, in the discwater outleof the wateated (maxim

2, in order taintained asts. The resurtant way, igeometry a  particulare ratio couldty of Ecovate Ecovat goa

try and max

1

  how  the  hharge proceet  temperater serpentinmum heat flo

to compare t the maximults show hondicating aand operatinr  case  need be to chart and the  imals in every 

ximum flow

14/12/2014

heating‐up ess the effeture  intervae flowrate ow rate give

the charginmum level foow the seriegain that thng conditioneds.  Anotherge/dischargmportance  tinstallation

rate. 

is ct al. in en) 

ng or es he ns er ge to . 

3.5 

As turbulent bconvective due to jets at similar teOnly  a  seconductivitThis has beW/mK no ichanges  inmakes  diff(dependen

Thevery compltime  scale challenging

Figure 1

Stratificat

already  intboundary laplumes dueffects cauemperatureensitivity  anty of water,een done inmportant d both  the eficult  to  takt on Ecovat

e quantificatlex task thaassociated

g  task and 

2 ‐ ECOVAT

tion analys

troduced  pyers near thue  to  tempeused by the e cannot be nalysis  can ,  substitutinn Tests 2+3 de‐stratificatexergy perfke  conclusiot size and ch

tion of the tt needs the with  largerestricted  t

T L Test4‐dis

sis 

reviously,  che walls, theerature graboundary laconsideredbe  carried

ng  the  real by raising ttion effectsformance  (uons  of  theseharge/discha

thermal strae use of CFDe  units makto  small  tim

scharge: bas

complex  floermal bridgdients or eayers desced with the led  out  withconvective

the conducts have beenup  to 4%  foe  results)  aarge strateg

atification dD and/or exkes  the  preme  ranges a

seline geom

ow  structurges caused bventual  thending alongevel of modeh  the  1D‐m effect by ativity from 0 observed, or Ecovat S;and  in  stratgy). 

degradation perimentatdiction  of  sand  certain 

metry and ma

res  like  miby the wallsermal  inversg the walls aellisation usmodel  by  ean  increase0.6 to 10 Walthough fo;  for Ecovattification  lev

in large‐sizion. Even instratificatioRa number

1

aximum flow

xing  due  ts of the heatsion,  flow eand irruptinsed in the penhancing ed axial diffW/mK. For raor higher vat  L  the  low vel  have  be

e heat storan the CFD can  and  its  drs. The CFD

14/12/2014

wrate. 

o  developet exchangerentrainmeng into a layeresent studthe  thermusive mixinange below lues relevancharge  lev

een  detecte

age tanks isase, the hugdisturbance D  researche

ed rs, ts er y. 

mal g. 1 nt vel ed 

s a ge a rs 

usually  looand/or des

Whthat  are  iqualitative 

Thewhich are tcompared boundariesinfluence h

In  pconvectionlateral waldegrade prwalls, descdegrade thqualitativecalculated 

Fig

For of the impoa  stronger both  aspeprotuberan

ok  for analysign statistic

at we can  indirectly  asand coming

e pure condthose predito  the convs.  This  hashas been det

passive  or n movementls, a boundrogressivelycending  flowhe existing sly  the  prevfor a very s

gure 13 ‐ Co

the Ecovatortant insulnatural  co

ects  togethnces on eac

sis of particcally station

introduce associated  wg from our k

uctive effecictable by svective effes  been  contected only

cool‐down t because oary  layer  is y the tank tew  structurestratificationvious  commmall tank (2

oolDown of represent

 case, the tation level.onvection mer  with  thch heat exc

cular  tank zary represe

and analyzewith  the  stknowledge 

cts produceimplified 1Dects occurrinnfirmed  by  for therma

mode,  theof the tempecreated all

emperaturees develop dn. Figure 13ments  for 200 l) in a la

small tank (ative time s

temperature However, t

movement  (he  geometrhanger  leve

zones, analyentative test

 at  this statratificationand experie

ed  in still strD  'multinodng  in storagthe  effect

al conductivi

e  heat  losserature diffl along the  level and sdue  to  the 3 from a resa  cool‐dowminar flow 

 

(200 l):  temstep during 

e differencethe large tahigher  Ra  nrical  particel) and  the 

yse  the prots to reduce

ge are som  and  its  dence in natu

ratified watde' codes, age  tanks dutive  thermaities 5 times

ses  throughferences bettank heightsomehow thexisting  te

search carriewn  process case (Ra=6x

mperature (lthe cool‐do

es are expenk height isnumbers). cularities  ofsmall aspec

oblem scalee the time sc

me commendisturbance.ural convect

ter (like thore well‐knoue  to  the  inal  conductis of water v

h  the  insutween the wt, creating vhe existing semperature ed out at CTstarting  a

x1011).  

eft) and velown process

cted to be s expected tUnfortunatef  the  Ecovct ratio  (he

1

d at  lower cale of the p

ts on  the E.  These  indtion process

ose  in  lakes,own to be tynteraction wvity  tests  wvalue. 

lation  creawall and thevertical movstratificationdifferencesTTC [ROD09t  isotherm

 

locity (right)s. 

relatively sto impact oely,  the  comvat  wallpareight/width)

14/12/2014

Ra numberproblem.  

Ecovat desigdications  arses. 

, basins,etcypically smawith  the solwhere  som

te  a  nature fluid. In thvements than. On the tos, which  als9b] illustrateal  conditio

) maps for a

mall becauson developinmbination  ort  (double ) of  the tan

rs, 

gn re 

.), all id 

me 

ral he at op so es n, 

a 

se ng of T k, 

makes  the high compu

Durheated/coostructures predominaDependingdifferent  leshows the 

Figu

A particboundary  lstratificatiothe design changing thHere,  a  cotemperatupossible fube the use[ALT05]. 

Anotheto‐water hone layer tuseful temheating nee

From pbeen alreaheat excha

end de‐strutational de

ring  the  choled  surfacis  strongly 

antly  laming  on  the  boevel with  thresults obta

ure 14 ‐  He

cularity of Elayer will pon, and diffof the wallhe directionombination re  differencture action of horizont

er innovativeeat pumps to the otherperature  leeds, thus st

previous comdy pointed anger design

ratification eemand CFD 

harge  and e,  creating dependentar  and  otoundary  layhe  core  regained at CTT

at‐Up: Tem

Ecovat is thaprobably peiculting thepart, havingn of the maof  smart wces, will  prs in the destal baffles t

e action alrto recover r. This actioevel and hearongly spre

mments andout the stron and cond

effect of  thstudies (eve

discharge a  vertical

t on  the  coher  whereyer  strengtgion.  Just asTC for a cha

perature ancavity (aspe

at only one netrate  in  t heating of g a protubeain plume frwallpart  desobably mitsign of Ecovto reduced 

ready considthe stratifi

on allows thating of theading the to

d from the eong influenditions  in  th

his convectiven in this ca

modes,  bo'plume‐like

onfiguration  turbulencth  and  the s an exampllenging tur

nd flow struect ratio 5, 

part of thethe higher the corresprance at therom verticasign  togetheigate  thosevat coming fthe de‐strat

dered by Eccation  levelhe cooling oe upper  layeotal amount

exergy and ce of the chhe developm

ve movemease with res

undary  laye'  flow mov,  creating  cce  (and  cotank  aspe

ple of  the mrbulent natu

     

uctures founRa=4.5x1010

 wall is beinlayer, destponding laye top of thel to some iner with  a  ree  undesiredfrom this phtification pr

covat designls within thof the Ecovaers to allowt of useful e

heat exchanharge/dischment of  the

ent only pretricted scop

yers  develovement.  Thcases whereonsequentlyect  ratio  thmentioned pural convect

nd in a turbu0). 

ng heated, troying  at  ceyer core rege heated regnclination tefined  cont mixing  effhenomenolorocesses, as

ners is the ue tank by tat lower layw this energenergy.  

nger‐fluid starge policy e  tank  strat

1

edictable bype as indicat

p  all  alonge  nature  oe  the bouny  mixing)  iese  plumesphenomenotion case [T

ulent natura

therefore thertain  levelgion. On thegion, could owards thetrol  to  redufects.  As  anogical assess already po

use of interransferring ers below ty to be del

tudies carrie(series‐paraification an

14/12/2014

y challenginted above).

g  the  laterof  these  flondary  layer s  enhances  interact on, Figure 1RI13].  

al convectio

he developel  the  existine other hanplay a role e tank centeuce wall‐flun  example  osment, couointed out b

r‐layer wateenergy frothe minimuivered to th

ed out, it haallel) and thd  the exerg

ng  

ral ow is d. at 14 

 

on 

ed ng d, in er. id of ld by 

er‐m m he 

as he gy 

recovery raout,  heat  eparameters

4. Con

Reg

atio. Again, exchangers s. 

nclusions

garding the e

The  coobetweefor  ECOinsulatethe extr

The  infwallparthe conbypass 

The fullcool‐docycles sto that store isphase. Tbetter t

In  the  lstore  sembeddexchangone heaavailablfound. Twhich ttherma

As  obseduring temperstoragetemperDomestrising  itlevel. Fwater othat  windepenmaximu

the combinconnectivi

s

efficiency (p

ol‐down  tesen 80 and 90OVAT  L.  Theed bottom wra cost of in

fluence  of  trts has beenntinuity‐intethe wallpar

l cycle testsown processshould be deat the inlets that whichThus, from than under T

light of  thoshould  be ded heat exger is the inat source atle  (at differThus, the behey will be l system as 

erved  in  ththe  discharrature  of  the  tank  wherature at  thtic Hot Watts  temperatrom our pooutlet  tempwhich  coverndently fromum to reach

nation of a sty)  and  a  r

performanc

st  showed 0%. The lowe  relative  iwall.  If  this nsulation an

the  therman analysed, egrity of thisrts insulatio

 have shows, charge anesigned so at of the heah can store that point oTest2 condi

ose  results, devised.  Foxchangers anlet of the st a single terent  tempeehaviour ofinstalled, ba whole. 

he  test  4  rerge  processhe  upper  laere  it  is  exe closest poter tanks). Cture  vs.  theoint of viewperature ners  the  temm the maxih the limit in

smart heat refined  con

e) of the EC

the  rather west value compact  of  taspect  is cd the cost o

l  bridge  cashowing  sm

s joint is a ken in a seriou

wn that evennd dischargeas the optimat exchangethe energy of view the sitions.  

optimum  cor  instanceare workingsecond one mperature ratures),  thf these deviceing their e

esults,  the s  in  series  syer  as  heatxpected  to ossible  temConversely, e  initial  temw, here  the eeded  in  themperature mum tempn energy sto

exchanger dtrol  strateg

COVAT conc

high  thermorresponds the  energy considered, of energy sa

used  by  thmall  impactey aspect tous way.  

n when highe phases armum strategrs. It has toat a tempestore worki

control  strate,  a  chargeg  in series,  iand so on,is used. Hohen  an optices cannot efficiency lin

water  outleshow  a  prot  is  extractrecover  th

mperature afEcovat incr

mperature  aexergetic  fe  Ecovat  aplevel  needperature on ored density

design (congy  are  expe

cept: 

mal  efficiencto ECOVATlosses  is  hshould be 

aved for this

he  polymerit on  the heo avoid a th

h efficienciere  importangy for achieo be borne ierature closng under Te

tegies  for  ce/discharge i.e.  the out might be awever, if dimum  for  sbe fully isolnked to the 

et  temperaogressive  deed  from  it.he  mass  ofter a certareases the eaway  from focus  shoulpplication,  ted  in  the the Ecovat

y). 

1

ncrete thicknected  to  op

cy of  the deT S whereas igher  throua comproms concept. 

c  joint  betweat  losses. Nermal bridg

s can be acnt. The chareving tempein mind thaser to that aest 3 condit

charging/disprocess  in

let of  the  tan optimumfferent heauch  situatiolated from tcontrol stra

ture  in  theecreasing,  f.  Ecovat  is f  water  stoain period oenergy storethe useful d be movethat  is, useparticular 

t (which  is d

14/12/2014

ness, coil laptimize  thes

evices, beinthe largest ugh  the  nomise betwee

ween  EcovaNeverthelesge that wou

hieved in thrge/dischargeratures closat an efficienat the chargtions behave

scharging  thn  which  thtopmost hem cycle if ont sources aon  should bthe system ategies of th

e  serpentinefollowing  thnot  an  opeored  at  onof  time  (as ed density btemperaturd  to  the  reeful energy applicatio

desired to b

y‐se 

ng is n‐en 

at ss, ld 

he ge se nt ge es 

he he at nly re be in he 

es he en ne in by re eal is n, be 

 

Reg

 

 

garding the t

Complethe  waplumes due  to enterinmodellican be substitubeen dbelow 1higher Ecovat S

From  thinfluencand conratio. Aheat exthe ene

From  pdegradeSome aas  mitimeasur

The userecoverthe othuseful  tdelivereenergy.

The impbetweethe  reqimportarelevandeployiof it is b

thermal stra

ex flow strulls,  therma due to temjets  effectg  into  a  layisation usedcarried out uting  the reone  in Test1 W/mK no values  relevS) and in str

he exergy ace of the chnditions  in A combinatioxchangers coergy quality.

previous  expe  the  tank ctions on thgation  actires to reduc

e of  inter‐lar the stratifier. This actitemperatured  to  the  h. 

portance ofen the maxiquired  usefance of gettnt as in otheng useful ebelow the u

 

atification:

ctures  like l  bridges  c

mperature grts  caused  byer  at  simild in the prewith the 1

eal convectits 2+3 by  raimportant dvant  changratification 

and heat exharge/dischathe developon of a smaonnectivity). 

perience,  astratificatiohe design oions  like  thce the de‐str

ayer water‐tcation levelion allows tre  level  andheating  nee

f Ecovat stramum storagful  temperating outlet wer storage dnergy from seful tempe

mixing due aused  by  tradients or by  the  bounlar  temperasent study. D‐model byive effect baising  the  cde‐stratificaes  in both level have b

xchanger‐buarge policy (pment of  thrt heat exch) and a refi

lthough  onon,  like coolf the heat ehe  implemratification 

to‐water hels within thethe cooling od heating ofeds,  thus  st

atification sge temperaature  for  eawater tempevices. In th the higheserature leve

to develophe walls  ofeventual thndary  layerature  cannoOnly a sen

y enhancingy an  increaconductivityation effectsthe exergy been detect

uffer  studie(series‐parahe  tank strahanger desined contro

ly  qualitativl‐down andexchangers entation  oeffect. 

eat pumps e tank by traof the Ecovaf  the uppertrongly  spre

should be reature (to  incach  applicaperatures athese applicat temperatuel gets more

ped turbulef  the  heat hermal inverrs  descendiot  be  consisitivity analg the thermaased axial dy  from 0.6 s have beenperforman

ted. 

s,  it has beallel) and thatification agn (concretl strategy a

vely,  some  heat‐up cogeometry af  baffles  a

are consideansferring eat lower layr  layers  to eading  the 

evised depecrease storaation.  If  thit the highesations, the cure down toe relevance.

1

nt boundarexchangersrsion, flow eng  along  thdered withysis of the al conductiviffusive mixto 10 W/mn observed,nce  (up  to 4

een observee heat exchand  the exete thicknessare expected

effects  areonvective  fland their coare  conside

ered  in Ecovenergy fromyers below tallow  this etotal  amou

ending on thage energy s  differencst temperatcapacity of to a situatio 

14/12/2014

y  layers neas,  convectiventrainmenhe walls  an  the  level  omixing effevity of watexing. This hamK.  For  rang although fo4%  lower  fo

ed  the  stronhanger desigergy  recoves, coil lay‐oud to  improv

e  foreseen  tow patternntrol, as weered  possib

vat design  tm one layer tthe minimuenergy  to bunt  of  usef

he differencdensity) ane  is  big,  thture  is not athe Ecovat on when mo

ar ve ts nd of ct er, as ge or or 

ng gn ry ut, ve 

to ns. ell ble 

to to m be ful 

ce nd he as of ost 

 

5. Ref

[ADA93] Dthe 1993 A

[ALT05]  Alstratificatio

[BAN98] Wwater ther

[BER14] va

[CON04]  Cstorage  tanEnergy, 77(

[CRI03] CrisstratificatioThermal Sc

[DAM11] Dwith a Obje

[DAV94] J.Hstorage tan

 [GUA13] MEnergy Stor

[HAL10] Hamethod  tofrom storag

[HAN09] HRenewable

[KLE93] Klefor stratifie

[NEL99]      Jstratified c

[NOV10] Nseasonal he397. doi:10

[PAP09] Pafields  in  an1161–1176

ferences

.E. Adams aAmerican So

tuntop  N., on in hot wa

W. P. Bahnflmal storage

n Berkel J. E

Consul,  R.,  Rnks  by mea(2), 179–19

stofari, C., Non  degree ciences, 42(5

Damle, R., Lect-Oriented

H. Davidsonnks. Journal 

Mateo  Guarage for Sol

aller, M. Y.,o  determinege heat loss

Han,  Y. M., e and Sustai

einbach, E., ed thermal s

J.E.B. Nelsohilled water

Novo, A. V.,eat storage0.1016/j.ape

apanicolaoun undergrou6. doi:10.10

and J.H. Davlar Energy S

Arslan M.,ater storage

et and A. Me tank. ASHR

ECOVAT the

Rodríguez, ans  of  thre1. doi:10.10

Notton, G., on  the  per5), 455–469

Lehmkuhl, Od Tool. In Pr

n, D.A. Adamof Solar En

dalfajara, Mlar District H

, Yazdanshee  stratificatses. Solar En

Wang, R.  Znable Energ

Beckman, Wstorage tank

on, A.R. Balr storage sy

 Bayon,  J.  in large baenergy.2009

u, E., & Beleund  therma16/j.solene

vidson. TanSociety Ann

  Ozceyhan e tanks. App

Musser.  (19RAE Transac

ermodynam

I.,  Perez‐Seee‐dimensio016/j.solene

Poggi, P., &rformances 9. doi:10.10

O., Colomerroceedings

ms, and J.Aergy Engine

Miguel  A.  LHeating  Eur

enas, E., Antion  efficiennergy, 84(6)

Z., & Dai,  Ygy Reviews, 

W., & Klein,ks. Solar Ene

akrishnan, ystems. App

R., Castro‐Fsins: Water9.06.033 

essiotis, V. al  storage  tr.2009.01.0

k stratificatual Confere

V.,  Kanoglplied Therma

98) Thermactions. 

ics, Concep

egarra,  C.  Donal  CFD  aner.2004.04.0

& Louche, a. of  a  solar16/S1290‐0

r, G., Rodrigof the ISES

.Miller. A coeering, 116:9

Lozano,  Luisrotherm Sem

dersen, E., ncy  of  ther), 997–1007

.  J.  (2009). 13(5), 1014

 S. (1993). Pergy, 50(2),

and  S.S Mulied Therma

Fresno, D., r tanks and 

(2009). Tratank under 017 

tion with a ence, pages 

lu M.  (2005al Engineeri

al performa

t evaluation

D., &  Soria, nd  heat  tra009 

(2003). Inflr  flat‐plate 0729(02)000

guez, I., (20S Solar Worl

oefficient to94–99, 1994

s M.  Serra, minar Advan

Bales, C., Smal  energy7. doi:10.101

Thermal  st4–1026. doi

Performanc 155–166. 

urthy  (1999al Engineeri

& Rodriguegravel–wat

nsient devevarious  cha

flexible min277–281, 1

5).  Effect  oing 25:2285

ance of a  fu

n. 2014 

M.  (2004)nsfer  nume

uence of thcollector.  I046‐7  

011). Energyld Congress

o character4.  

(2013)  Annces in Ther

Streicher, Wy  storage  p16/j.solener

tratification:10.1016/j.r

ce study of o

9). Parametrng , 19:89–

ez‐Hernander pits. App

elopment oarging mod

1

nifold.  In Pr993. 

of  obstacles5‐2298. 

ull‐fcale stra

.  Virtual  prerical  simul

he flow rate Internationa

y Simulations, Kassel, G

rizemixing  in

alysis  of  Larmal Energy

W., & Furbo,processes  inr.2010.03.00

 within  therser.2008.03

one‐dimens

ric  studies 115. 

ez,  J.  (2010plied Energy

f  flow and des.  Solar  E

14/12/2014

roceedings o

s  on  therm

atified chille

rototyping  olations.  Sola

and the tanal  Journal  o

n of BuildingGermany 

n solar wate

arge  Thermy Storage. 

, S.  (2010). ndependent09  

e water  tan3.001 

sional mode

on  thermal

0). Review oy, 87(2), 390

temperaturnergy, 83(8

of 

al 

ed 

of ar 

nk of 

gs

er 

al 

A tly 

k. 

els 

lly 

of 0–

re 8), 

[PAV11] Paof systems 

[PIN11] Pinmethods  foSustainable

[RIC10]  Intannual rep

[ROD09] RoTransient CHeat Trans

[ROD09b] Rof  the  cooJournal of T

[ROD13] Romethodolo414. doi:10

[ROS99] MInternation

 [ROS01] Ro185. doi:10

[SCH03]  ScGermany, I

[TRI13] Triaof a  turbulTransfer, 5

[XU14] Xu,energy stor

[ZUR88]  Y.models for

 

 

 

 

 

 

 

 

 

avlov, G. K., and applica

nel, P., Cruior  seasonale Energy Re

ternational ort 2009, Ed

odríguez, I.,Cooling Procfer, Part A: 

Rodríguez, Ioling  proceThermal Sci

odríguez, I.,ogy for the r0.1016/j.ape

. A. Rosen.(nal Journal, 

osen, M. (20.1016/S003

chmidt  T., MISES Solar W

as F.X., Gorolent differe7(1): 171‐18

,  J., Wang, rage. Solar E

H.  Zurigat,  stratified th

& Olesen, Bations. In IS

ckshank, C.l  storage  oviews, 15(7

Energy  Aged. C. Richter

, Perez‐Segacess of WatApplication

I., Castro, J.,ss  of  verticences, 48:7

, Pérez‐Segaresolution oenergy.2012

1999) Seco24:167–182

001). The e38‐092X(01)

Mangold D.World Congr

obets A., Péntially heat82. 

R. Z., &  Li, Energy, 103

K.J. Malonhermal stor

B. W. (2011ES Solar Wo

. a., Beausoof  solar  the7), 3341–335

ency  (IEA) r, 2010. 

arra, C. D., Oter Storage ns, 55(12), 1

, Perez‐Segacal  storage 708–721. 

arra, C. D., Lof molten sa2.11.008  

nd‐law anal2. 

xergy of str)00036‐6 

., Muller‐Steres, Gotebor

érez‐Segarrated cavity o

Y.  (2014). 3, 610–638. 

ey,  and A.Jrage tanks. J

1). Seasonal orld Congres

oleil‐Morrisoermal  energ59. doi:10.1

Solar  Powe

Oliva, A., &Tanks unde

1051–1074. 

arra, C. D., Otanks  und

Lehmkuhl, Oalt storage t

lysis of aqui

ratified ther

einhagen Hrg, Schwede

a, C.D., Olivof aspect  ra

A  review odoi:10.1016

J. Ghajar.  (1Journal of S

ground solss 2011. 

on,  I., & Wigy  in  reside1016/j.rser.2

er  and  Che

 Jaramillo, Jer Heat Losdoi:10.1080

Oliva, A. (20der  laminar

O., & Oliva, tanks for CS

fer energy s

rmal energy

H.,  (2003)  Seen 

va A., (2013)tio 5.  Inter

of available 6/j.solener.

1988) A  comolar Energy

ar thermal 

ills, A.  (201ential  applic2011.04.013

mical  Energ

J. E. (2009).sses to the E0/10407780

009).Unstear  natural  co

a. (2013). MP plants. Ap

storage syst

y storages. S

easonal  the

). DNS and national  Jo

technologi2013.06.00

mparison  sty Engineerin

1

energy stor

1. A  reviewcations.  Ren3 

gy  Systems

. NumericalEnvironmen0903014418

ady numericonvection. 

Modular obpplied Energ

tems. Energ

Solar Energy

ermal  energ

regularizatiurnal of He

es  for  seas6 

tudy of oneng , 111:204–

14/12/2014

rage – revie

w of availabnewable  an

,  SolarPACE

 Study of thnt. Numeric8  

cal simulatioInternation

bject‐orientegy, 109, 402

gy – The 

y, 71(3), 173

gy  storage 

on modellineat and Ma

onal  therm

edimension–210.

ew 

ble nd 

ES 

he cal 

on al 

ed 2–

3–

in 

ng ss 

al 

al