© minister of natural resources canada 2001 – 2006. curso de análisis de proyectos de energía...

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Curso de Análisis de Proyectos de Energía LimpiaCurso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia

Crédito Fotográfico: Conserval Engineering

Sistema de Calefacción Solar de Aire, Québec, Canadá

Análisis de Proyectos de Análisis de Proyectos de Calefacción Solar de AireCalefacción Solar de Aire



ObjetivosObjetivos

• Revisar los fundamentos de los Revisar los fundamentos de los

sistemassistemas

de Calefacción Solar de Airede Calefacción Solar de Aire

• Ilustrar las consideraciones claveIlustrar las consideraciones clave

para el análisis de proyectos de para el análisis de proyectos de

Calefacción Solar de Aire Calefacción Solar de Aire

• Introducir el Modelo de Proyecto de Introducir el Modelo de Proyecto de

Calefacción Solar de Aire RETScreenCalefacción Solar de Aire RETScreen®®


• Aire caliente de Aire caliente de ventilaciónventilación

• Aire de proceso calienteAire de proceso caliente

…pero también…

Revestimiento contra la intemperie

Pérdida de calor reducida a través de las paredes

Reducida estratificación de calor del ambiente

Mejor calidad de aire

Menores problemas depresión negativa

¿Qué brindan los sistemas de ¿Qué brindan los sistemas de Calefacción Solar de Aire?Calefacción Solar de Aire?

Crédito Fotográfico: Arctic Energy Alliance

Crédito Fotográfico: Enermodal Engineering

Escuela, Yellowknife, Canadá

Colector Solar


Operación del Sistema de Operación del Sistema de Calefacción Solar de AireCalefacción Solar de Aire

1.1. El absorbente perforado oscuro El absorbente perforado oscuro capta la energía solarcapta la energía solar

2.2. El ventilador lleva aire a través El ventilador lleva aire a través del colector y el doseldel colector y el dosel

3.3. Los controles regulan la Los controles regulan la temperaturatemperatura

Deflectores Calentamiento auxiliar

4.4. El aire es distribuido en todo el El aire es distribuido en todo el edificioedificio

5.5. Se recupera la pérdida de calor Se recupera la pérdida de calor por las paredespor las paredes

6.6. Se rompe la estratificación de Se rompe la estratificación de calor del ambientecalor del ambiente

7.7. Deflector “by-pass” para el Deflector “by-pass” para el veranoverano

11

55

44

33

22

66

77SISTEMA DE DUCTOS DE

DISTRIBUCIÓN

SEPARACIÓN DE AIRE

ESPACIO DEAIRE

ABSORBENTE DE CALOR SOLAR

ESPACIO DE AIRE BAJO PRESIÓN NEGATIVA

LÁMINA PERFILADA PROPORCIONACAPA LÍMITE DE VIENTO

UNIDAD DEVENTILACIÓN

EL AIRE EXTERIOR ES CALENTADO AL PASAR A TRAVÉS DEL ABSORBENTE

LAS PÉRDIDAS DE CALOR POR LA PARED RECUPERADAS POREL AIRE DE INGRESO


Sistemas Sistemas Comerciales/Residenciales de Comerciales/Residenciales de Calefacción Solar de AireCalefacción Solar de Aire

• Se añade calor Se añade calor convencional como convencional como sea requeridosea requerido

• No hay rompimiento No hay rompimiento de la estratificación de de la estratificación de calor del ambientecalor del ambiente

• Ciclo economizador Ciclo economizador permite usar más aire permite usar más aire frescofresco

• Dos tipos de sistemasDos tipos de sistemas

Ventilación dedicada (departamentos y escuelas) Calefacción, enfriamiento y ventilación con 10-20% de aire fresco

• El colector del sistema conecta los ventiladores convencionales y El colector del sistema conecta los ventiladores convencionales y ductosductos


Sistemas Industriales deSistemas Industriales deCalefacción Solar de AireCalefacción Solar de Aire

• El control de la El control de la temperatura: mezcla temperatura: mezcla aire fresco y aire aire fresco y aire recirculado adiciona recirculado adiciona calor si es necesariocalor si es necesario

• Rompimiento de la Rompimiento de la estratificación de estratificación de calor del ambiente: calor del ambiente: el aire frío se mezcla el aire frío se mezcla con el aire del techo con el aire del techo raso y descienderaso y desciende

• Para ventilación de aire en fábricas, almacenes, etc.Para ventilación de aire en fábricas, almacenes, etc.

• Sistema de ductos perforados distribuyen aire al nivel del Sistema de ductos perforados distribuyen aire al nivel del

cielo rasocielo raso


Sistemas de Calefacción Solar Sistemas de Calefacción Solar de Aire para Procesos de Calorde Aire para Procesos de Calor

• El colector se monta en cualquier El colector se monta en cualquier superficie convenientesuperficie conveniente

• La salida del colector en ducto hacia el La salida del colector en ducto hacia el procesoproceso

• La temperatura puede ser reguladaLa temperatura puede ser reguladaporpor Calentadores convencionales Deflectores “By-pass”

• Secado de cultivosSecado de cultivos Requiere baja temperatura

para evitar daño a la cosecha

• Aire precalentado para procesosAire precalentado para procesosindustrialesindustriales

Crédito Fotográfico: Conserval

Engineering

Cobertizo de Secado de Té, Java Occidental, Indonesia


Recursos Solares vs. Recursos Solares vs. Demanda de Calor para Demanda de Calor para VentilaciónVentilación

0

2

4

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

2

4

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0

2

4

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Iqaluit, Canadá, 64ºN

Moscú, Rusia, 55ºN

Buffalo, EE.UU., 43ºN

Lanzhou, China, 36ºN

0

2

4

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Yakarta, Indonesia, 6ºS

Hora

s P

ico d

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or

Día

en

el P

lan

o d

el C

ole

cto

r

Meses con temperatura promedio <10ºC están sombreadas

Vertical, superficies frente al ecuador excepto Yakarta (horizontal)

Fracción de meses usados

0

2

4

6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12


Sistemas de Calefacción Solar Sistemas de Calefacción Solar de Aire Costos y Ahorrosde Aire Costos y Ahorros

Costos de Inversión:Costos de Inversión: Colector: 100 $ a 250 $/m2

Sistema de Ventilación: 0 $ a 100 $/m2

Total: 100 $ a 350 $/m2

menos el costo de revestimiento convencional

Energía Colectada:Energía Colectada:

1 a 3 GJ/año

0 $ 20 $ 40 $ 60 $

0,17 $/m3 0,45 $/m3

0,30 $/L 0,70 $/L

0,05 $/kWh 0,12 $/kWhElectricidad

Diesel

GasAhorros

Anualespara 2 GJ de Salida

1 m2 de colector


Consideraciones para un Consideraciones para un Proyecto de Calefacción Solar Proyecto de Calefacción Solar de Airede Aire• El más efectivo en costos en nuevas construcciones y renovaciónEl más efectivo en costos en nuevas construcciones y renovación

Crédito por el revestimiento Asegura que los sistemas de ventilación existentes se acomoda fácilmente

al Sistema de Calefacción Solar de Aire

• Muchos de los colores oscuros tienen un grado de absorción de Muchos de los colores oscuros tienen un grado de absorción de 0,80-0,950,80-0,95 Las consideraciones arquitectónicas pueden ser muy importantes

• Una alta ocupación lleva Una alta ocupación lleva a ser más efectivo en a ser más efectivo en costoscostos

• Puede ser instalado Puede ser instalado alrededor de puertas y alrededor de puertas y ventanasventanas

• Pueden usarse Pueden usarse ventiladores y ductos ventiladores y ductos existentesexistentes

• Bajo o sin costos de Bajo o sin costos de mantenimiento mantenimiento adicionalesadicionales

Photo Credit: NRCan

Componentes del Sistema deCalefacción Solar de Aire

Ventilador de Escape Ducto Distribuidor de Aire

Reflector “By-pass” derecirculación de Aire

Deflector Frontal

Deflector “By-pass”de Verano

Dosel

Ventilador

Absorbente dePlaca Perforada


Ejemplos: Canadá y Estados UnidosEjemplos: Canadá y Estados Unidos

Sistemas de Calefacción de Aire de Sistemas de Calefacción de Aire de VentilaciónVentilación

• Calidad de aire mejorada a bajo costoCalidad de aire mejorada a bajo costo

• Tamaños en el rango de unos pocos mTamaños en el rango de unos pocos m22 a 10.000 m a 10.000 m22

• Los ductos deben ser ubicados cerca del muro sur (para Los ductos deben ser ubicados cerca del muro sur (para el hemisferio norte)el hemisferio norte)

• Períodos Típicos de Retorno de la inversión de 2 a 5 añosPeríodos Típicos de Retorno de la inversión de 2 a 5 años

• Los sistemas industriales Los sistemas industriales frecuentemente tienen el frecuentemente tienen el período de retorno más rápidoperíodo de retorno más rápido

Crédito Fotográfico: Conserval Engineering

Edificio de Viviendas, Ontario, Canadá

Salón de Clase Portátil, Ontario, Canadá

Colector Marrón en EdificioIndustrial, Connecticut, EE.UU.

Crédito Fotográfico: Conserval Engr.


Ejemplo: IndonesiaEjemplo: Indonesia

Sistemas de Calor de ProcesosSistemas de Calor de Procesos

• Sistemas de caudal Sistemas de caudal normalmente constante normalmente constante con controles muy con controles muy simplessimples

• Usado para el secado de Usado para el secado de cosechas que son cosechas que son recogidas a lo largo del recogidas a lo largo del añoaño

• Mejor si la estación Mejor si la estación soleada coincide con la soleada coincide con la cosechacosecha

Crédito Fotográfico: Conserval

Engineering

Cobertizo de Secado de Té, Java Occidental, Indonesia


Modelo de Proyecto de Modelo de Proyecto de Calefacción Solar de Aire Calefacción Solar de Aire RETScreenRETScreen®®

• Análisis de producción de energía de todo el mundo, de costos de Análisis de producción de energía de todo el mundo, de costos de ciclo de vida y de reducciones de emisiones de gases de efecto ciclo de vida y de reducciones de emisiones de gases de efecto invernaderoinvernadero Aire de Ventilación Calor de Proceso Recuperación de Calor Rompimiento de la estratificación de

calor del ambiente

• Solo 12 puntos de datos paraSolo 12 puntos de datos paraRETScreenRETScreen®® vs. 8.760 para vs. 8.760 paramodelos de simulación horariamodelos de simulación horaria

• Actualmente no cubiertos:Actualmente no cubiertos: Sistemas avanzados HRV

(ventilador de recuperación de calor) Sin Tecnología Solarwall®

Sistemas de ventilación desbalanceada


Ver el e-LibroAnálisis de Proyectos de Energía Limpia: RETScreen®

Ingeniería y Casos

Capítulo de Análisis de Proyectos de Calefacción Solar de Aire

RETScreenRETScreen®® Cálculo de Energía de SistemasCálculo de Energía de Sistemasde Calefacción Solar de Airede Calefacción Solar de Aire

Calcular la energía solar

utilizable

Sistemas Industriales:3 iteraciones

Calcular la eficiencia del

colector

Calcular la elevación de la temperatura y

el factor de utilización solar

Ahorros de la energía solar

colectada

Ahorros de la energía por

calor recuperado

Ahorros de la energía por

rompimiento de estratificación

Ahorros totales:calefacción de aire de proceso

Ahorros totales:calefacción de aire

de edificios comerciales/ residenciales

Ahorros totales:calefacción de

aire de edificios industriales


Ejemplo de Validación del Modelo de Ejemplo de Validación del Modelo de Proyecto de Calefacción Solar de Aire Proyecto de Calefacción Solar de Aire RETScreenRETScreen®®

RETScreen SWift Diferencia

[kWh/m2/d] [kWh/m2/d]

1,23 1,21 2%1,64 1,79 -8%1,39 1,28 9%

1,40 1,64 -15%2,00 2,20 -9%2,03 1,93 5%

Industrial (Elevación de Alta Temp.)Industrial (Alta Eficiencia)Comercial (Alta Eficiencia)

Comparación con SWiftTM

Toronto, Ontario, Canadá

Winnipeg, Manitoba, Canadá

Industrial (Elevación de Alta Temp.)Industrial (Alta Eficiencia)Comercial (Alta Eficiencia)


ConclusionesConclusiones

• El Sistema de Calentamiento Solar de Aire provee calentamiento El Sistema de Calentamiento Solar de Aire provee calentamiento para aire de procesamiento y ventilaciónpara aire de procesamiento y ventilación

• Las locaciones alrededor del mundo tienen energía solar Las locaciones alrededor del mundo tienen energía solar disponible cuando se requiera calefacción de aire para disponible cuando se requiera calefacción de aire para ventilaciónventilación

• El Sistema de Calentamiento Solar de Aire sirve como El Sistema de Calentamiento Solar de Aire sirve como revestimiento contra la intemperie y se alimenta con sistemas de revestimiento contra la intemperie y se alimenta con sistemas de ventilación convencionalesventilación convencionales

• Para el Sistema de Calentamiento Solar de Aire, RETScreenPara el Sistema de Calentamiento Solar de Aire, RETScreen®® calculacalcula Energía colectada, eficiencia, y elevación de temperatura Pérdidas de calor por los muros recuperadas Pérdidas de calor reducidas debido al rompimiento de la estratificación de

calor ambiental

• RETScreenRETScreen®® es un análisis anual con cálculo de recursos es un análisis anual con cálculo de recursos mensuales que pueden lograr precisión comparable a modelos de mensuales que pueden lograr precisión comparable a modelos de simulación horariasimulación horaria

• RETScreenRETScreen®® puede brindar significativos ahorros de costos en puede brindar significativos ahorros de costos en estudios de factibilidad preliminaresestudios de factibilidad preliminares


¿Preguntas?¿Preguntas?

Módulo de Análisis de Proyectos de Calefacción Solar de AireRETScreen® International Curso de Análisis de Proyectos de Energía

Limpia

www.retscreen.netwww.retscreen.netPara mayor información por favor visite el sitio web RETScreen en

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