تقوم خزانات تخزين الطاقة الحرارية بتخزين الطاقة الحرارية في صورة مياه مبردة. ينتج النظام المياه المبردة ويخزنها خلال ساعات انخفاض الطلب، ثم يطلق سعة التبريد المخزنة خلال فترات ذروة الطلب. ومن خلال تحويل إنتاج التبريد بعيدًا عن ساعات ذروة التشغيل، يساعد خزان تخزين الطاقة الحرارية على موازنة أحمال نظام التبريد وتحسين إدارة الطاقة بشكل عام. يستخدم الخزان فرق الكثافة الطبيعي بين المياه المبردة ومياه الرجوع الأكثر دفئًا لتكوين طبقات حرارية. وتبقى المياه الباردة في الجزء السفلي من الخزان، بينما تبقى المياه الأكثر دفئًا في الجزء العلوي. وتفصل طبقة حرارية فاصلة مستقرة بين منطقتي درجات الحرارة وتحافظ على كفاءة أداء التخزين.

خلال فترات انخفاض الطلب، يتم تخزين المياه المبردة التي ينتجها نظام التبريد داخل خزان تخزين الطاقة الحرارية. وعندما يزداد الطلب على التبريد، يتم تصريف المياه المبردة من الجزء السفلي من الخزان وتزويد المنشأة بها. وفي الوقت نفسه، تدخل مياه الرجوع الأكثر دفئًا من الجزء العلوي للخزان. ويؤدي فرق الكثافة بين المياه ذات درجات الحرارة المختلفة إلى تكوين طبقات حرارية طبيعية مع الحد من اختلاط طبقات المياه الباردة والدافئة. وللحفاظ على طبقة حرارية فاصلة واضحة، نستخدم تصميمًا متطورًا لموزعات التدفق في أنابيب المدخل والمخرج. وتتحكم موزعات التدفق في سرعة المياه وتوزيع التدفق للحفاظ على حركة سلسة للمياه داخل الخزان وتقليل الاضطراب.