В работе рассмотрены вопросы моделирования тепловых процессов в тепловом накопителе с одновременным подводом и отводом энергии. Балансовое соотношение между подводимой и отводимой энергией позволяет выделить три состояния устройства: заряд (увеличивается количество расплавленного теплоаккумулирующего материала), разряд (увеличивается количество затвердевшего теплоаккумулирующего материала и стабильное. Предложены расчетные зависимости для определения параметров накопителя и его эксергетического КПД для четырех возможных конструктивных схем системы «тепловой накопитель - двигатель Стирлинга».