¡bienvenidos! proyecto edea energÍa solar...
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¡Bienvenidos!
PROYECTO EDEA
ENERGÍA SOLAR TERMICA
Viessmann, S.L.Viessmann Werke
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Principios de la Técnica Solar
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gg
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Tk
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Tk
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Eg:Intensidaddeirradiación= 800 W/m²
CONCEPTOS BÁSICOS
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Angulo de inclinación
Inclinación óptima: igual a la latitud del lugar cuando la demanda energética es constante ( latitud + 10º si la demanda es preferente en invierno y latitud – 10º si la demanda es preferente en verano)
Angulo acimutal
Orientación óptima: SUR
Sur acimut = 0°.
Desviaciones de hasta 45° respecto a la dirección sur son aceptables.
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Colectores Solares Térmicos:
Curva de Rendimiento
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Balance Energético
E útil colector
= E incidente
– E pérdidas
E incidente
= SEg
S = Superficie del colector
= transmitancia de la cubierta
= absortancia de la placa absorbedora
Eg
= Radiación Incidente
E pérdidas
= S[kº1(t
c– t
a) + kº
2(t
c-t
a)2]
kº1,
kº2
= coeficientes globales de pérdidas
tc = tª media de la placa absorbedora, t
a = tª ambiente
E útil
= S[Eg– kº
1(t
c– t
a) - kº
2(t
c-t
a)2]
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Los coeficientes de pérdida de calor yel rendimiento óptico definen la curvade rendimiento de los colectores.
(serán distintos según la superficie ytemperatura de de referencia)
0
= rendimiento óptico.
tiene en cuenta las pérdidas deradiación por reflexión yabsorción.
k1 y k2 = coef. de pérdidas decalor.
tienen en cuenta las pérdidas porconducción térmica, radiacióntérmica y convección.
Eg:Intensidaddeirradiación= 800 W/m²
A: Superficie totalB: Superficie de absorciónC: Superficie de apertura
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Tk
E
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Curvas de RendimientoRendimiento instantáneo del colector: η = E útil / (SEg)
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Colectores Solares Térmicos: Componentes
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COMPONENTES
Colector de salida
Alimentación Superficie de absorción con recubrimiento altamente selectivo
Aislamiento térmico
Carcasa estanca de aluminio anodizado o lacado
Vidrio solar especial
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ABSORBEDOR
Misión:
Recibir la radiación solar, transformarla en calor ytransmitirla al fluido calorportador
Propiedades:
Revestimiento con alto grado de absorción de los rayos solares y bajo grado de reflexión y de emisión de radiación térmica (pinturas y superficies selectivas).
Pérdida de carga: Debe ser reducida en el caso de funcionamiento por termosifón. En el caso de circulación forzada no es un factor crítico
Evitar la corrosión interna:Evitar pares galvánicos
Capacidad térmica reducida: poca cantidad de fluido calorportador dentro del colector.
Circulación homogénea del fluido calorportador: configuración y diámetro de los tubos.
Transmisión del calor de la placa absorbente al fluido calorportador: conductividad y espesor de la placa, separación entre los tubos y sus diámetros, régimen laminar o turbulento, propiedades térmicas del fluido calorportador, soldaduras y acoplamientos a presión. Puentes térmicos.
Entradas y salidas del fluido calorportador en el absorbedor: Pérdidas de carga reducidas, sistema de conexión entre colectores o entre colector y tuberías del circuito.
Absorbedortipo meandro
Absorbedortipo parrilla
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CONJUNTO ABSORBEDOR:
-Serpentín
- Buen equilibrio hidráulico- Más captadores por batería- Posibilidad de Bajo Flujo- Buen comportamiento frente a la ebullición
-Conexión en paralelo
- Sin restricciones CTE
-Altamente selectivo
Soldadura Láser
EMBUTICIÓN
- La soldadura láser aporta mayor superficie de contacto incrementando la conductividad térmica y garantizando la durabilidad de la unión.
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AISLAMIENTO TÉRMICO
Misión:
Reducir las pérdidas térmicas posteriores, laterales y puentes térmicos
Propiedades:
Conductividad térmica baja
Resistente a la temperatura:
Sin desprendimiento de vapores que puedan condensar posteriormente en la cubierta.
Que no se degrade al someterse a altas temperaturas
Resistentes a la humedad.
Condensación nocturna
Sin apelmazamiento
Aislamiento
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Gama Solar Térmica
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VITOSOL FCARACTERÍSTICAS GENERALES
Colectores Térmicos planos
Seguridad funcional y larga vida útil
Alto rendimiento
Marco de aluminio lacado
Aislamiento parte posterior y lateral
Vidrio de bajo contenido de hierro
Absorbedor de cobre con recubrimiento selectivo Sol Titan y serpentín en forma de meandro, doble soldadura láser
Cortos tiempos de montaje
Sistema de conexión Viessmann
Unión cubierta-carcasa mediante junta continua
Dos posibilidades de colocación, vertical y horizontal
Homologación CE según EN 12975
Certificado Solar Keymark
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Vitosol F . Ejemplos de instalación.
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VITOSOL 200T Colector térmico de tubos de vacío de flujo directo
Seguridad funcional y larga vida útil
Alto rendimiento
Absorbedor con recubrimiento selectivo Sol Titan
Aislamiento altamente eficaz de la caja colectora
Transporte fácil. Cortos tiempos de montaje. Sistema de conexión Viessmann.
Unión sencilla y segura de los tubos mediante conexión enchufable
Conexión de impulsión y retorno por el mismo lado de la caja colectora, minimizando el gasto en tubería
Homologación CE según EN 12975
Certificado Solar Keymark
Los tubos de vacío se pueden girar para la orientación hacia el Sol
CARACTERÍSTICAS GENERALES
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Tecnología de colectores de tubo de vacío de flujo directo
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Vitosol T. Ejemplos de instalación
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VITOSOL 300 TCARACTERÍSTICAS GENERALES
Colector solar térmico de tubos de vacío según el
principio Heatpipe para una óptima fiabilidad
Seguridad funcional y larga vida útil
Alto rendimiento
Absorbedor con recubrimiento selectivo Sol Titan
Transporte fácil. Cortos tiempos de montaje.
Sistema de conexión Viessmann
Intercambiador de doble tubo Duotec: Eficaz
transmisión de calor, conexión de los tubos en
seco
Aislamiento térmico altamente eficaz de la caja
colectora
Homologación CE según EN 12975
Certificado Solar Keymark
Los tubos de vacío se pueden girar para la
orientación hacia el Sol
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Tecnología de colectores de tubo de vacío heatpipe (Vitosol T)
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Vitosol 300-T. Ejemplos de instalación.
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Optimización de todo el sistema
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CALIDAD DE LAS INSTALACIONES
-Diseño
-Ejecución
-Explotación
Un buen diseño tiene en cuenta la integración de la
instalación con el edificio, la selección de captadores de
altas prestaciones y larga vida útil, una correcta evaluación
de demandas y pérdidas energéticas, métodos de cálculo
precisos, previsión de espacios para mantenimiento y
sustitución de componentes...
La calidad en la ejecución mejora el funcionamiento y
reduce los costes de mantenimiento.
Durante la explotación de la instalación, el seguimiento de
prestaciones, la vigilancia del funcionamiento y la
realización de mantenimiento preventivo aseguran una
larga vida útil y un rendimiento optimizado de la
instalación.
La falta de calidad puede dar lugar a reclamaciones y
sanciones, dando lugar a la pérdida de imagen de los
agentes implicados.
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Dimensionado de Instalaciones Solares Térmicas
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Tipo de Instalación.
Temporalidad
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Demanda del Sistema Solar
Distribución de demandas energéticas en un edificio residencial La Demanda de A.C.S. es prácticamente
constante a lo largo del año.
Las necesidades de Calefacción estándesfasadas con el periodo de mayor ofertade energía auxiliar.
Las instalaciones solares para A.C.S. sedimensionan para obtener una coberturasolar anual entre 30% y 75% (dependiendode la zona climática).
Las instalaciones para A.C.S. y calefacciónbuscan un objetivo del 20%-30% decobertura solar para calefacción,produciendose excedentes energéticos enlos meses estivales (estancamiento).
Estos excedentes pueden desviarse porejemplo a una piscina descubierta.
Si podemos apoyar también a larefrigeración, no se producen excedentesen verano incluso si aumentamos el aportesolar, dando más cobertura a la calefacción.
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Dimensionamiento de la Instalación Solar
A partir del predimensionado, se hacen simulaciones variando el nº de colectores, la acumulación solar y otros parámetros hasta lograr el resultado deseado.
Resultado simulación dinámica
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Cálculo de componentes y subsistemas
Conexión hidráulica de baterías de colectores: Vitosol 200-T (colector de tubo de vacío de flujo directo)
Conexión en serie, funcionamiento a bajo caudal (40 l/h m2) / funcionamiento a caudal elevado (60 l/h m2)
Conexión de un lado
Conexión de lado alternante Fachadas:
Conexión por abajo
Indicación: A una batería se pueden conectar en serie un máx. de 5 colectores (15 m2 en el caso de Vitosol 200 T 3 m2.). Observar limitaciones
C.T.E. respecto a conexión en serie según zonas climáticas.
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Cálculo de componentes y subsistemas
Distancia entre baterías de colectores:
z = h x (cos + k x sen )
k = 1 / tan (61º – Latitud)(PCT IDAE)
d = h x k
k = 1 / tan (61º – Latitud)(PCT IDAE)
Distancia a obstáculos:
Modelo SV Modelo SH
Bilbao
25 5253 2331
35 6151 2729
45 6862 3045
50 7141 3168
60 7534 3343
Madrid
25 4777 2120
35 5506 2443
45 6067 2692
50 6279 2786
60 6559 2910
Sevilla
25 4416 1959
35 5016 2225
45 5463 2424
50 5625 2496
60 5819 2582
VITOSOL F
Distancia z entre baterías de
colectores, en mm
Ángulo de inclinación
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Cálculo de componentes y subsistemas
Distribución de tuberías (equilibrado): Retorno invertido Válvulas de equilibrado
CTE: Debe concebirse inicialmente un circuito de por sí equilibrado. Si no fuera posible,el flujo será controlado por válvulas de equilibrado.
Cuando tenemos colectores con caudales distintos, estos trabajan en distintos puntos de la curvade rendimiento (unos estarán más calientes que otros), obteniendo resultados del sistemacompleto inferiores a los esperados.
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Cálculo de componentes y subsistemasEquipamiento de seguridad:
El circuito de colectores se debe asegurar de forma que, a la máxima temperatura posible del colector, no pueda salir medio portador de calor por la válvula de seguridad. Esto se consigue dimensionando correctamente el depósito de expansión y ajustando la presión de la instalación.
Depósito Tampón: Se recomienda su montaje si elvolumen de las tuberías entre la batería decolectores y el V.E. es inferior al 50% de lacapacidad de admisión del V.E.. Montar el depósitotampón para una longitud de tuberías total inferior a10 metros o con centrales térmicas en cubierta.Instalar el depósito tampón y el V.E. en la impulsión.Vol. depósito tampón = 1,5 x Vol. colectores.
Válvula de seguridad: Debe poder evacuar la potenciamáxima de los colectores (900 w/m2). Utilizarúnicamente válvulas de seguridad para un máximo de 6bares y 120 ºC, y con distintivo “S” (solar).
Termostatodeseguridad.
Válvulatermostáticade mezcla.
Diámetro ramal conexión del V.E. al cto. primario:D = 15 + 1,5 x (0.9 x superficie colectores).
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Cálculo de componentes y subsistemasIndicaciones sobre el medio portador de calor:
Tras el montaje, enjuague correctamente la instalación. Después derellenar la instalación con Tyfocor, purgar correctamente y evitar largosperiodos de estancamiento. Tyfocor LS
MAG
En caso de parada de la instalación, el sistemahidráulico debe haber sido diseñado de forma quecuando se alcance la temperatura de ebullición,debe ser posible extraer de los colectoresprácticamente la totalidad del medio portador decalor, por medio de las primeras burbujas de calorque se formen.
Debe ser posible que el V.E. o depósito tampón recojan el medio portador de calor.
- Protección contra congelación: hasta -28 ºC.- Bajo ningún concepto debe mezclarse con agua.- Comprobar anualmente valor de PH y temperatura de protección antihielo.
El medio portador de calor “Tyfocor LS” no se debe exponer atemperaturas permanentes de más de 170 ºC. Las altas temperaturas, encombinación con sustancias estrañas (como oxígeno, escoria y virutas),pueden provocar una pirólisis del medio portador de calor. Ello puedeprovocar la aparición de lodos o incrustaciones en el circuito de energíasolar.
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Selección del tipo de montaje.
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Elementos de montaje:Ganchos de cubierta
Tejas Pizarra Tejas planas Placas onduladas
Ángulo de fijación (cubiertas de chapa) Pieza de fijación (cubiertas de chapa)
Carril de montaje Chapa de montaje
Pieza de fijación (colector)
Soportes para cubiertas planas
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La necesidad de dotar a los edificios de
instalaciones de energía solar térmica obliga
a los proyectistas a prever, desde las
primeras fases de diseño del edificio, el
tamaño y ubicación de la instalación solar,
así como el impacto visual en la envolvente
del edificio.
C.T.E. Grados de integración:
-Caso General: Captadores
independientes a la envolvente del
edificio.
-Superposición arquitectónica:
Captadores paralelos a la envolvente
del edificio.
-Integración arquitectónica:
Captadores con doble función
energética y arquitectónica y además
sustituyen elementos constructivos
convencionales o son elementos
constituyentes de la composición
arquitectónica.
Integración Arquitectónica
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Aunque en un principio, los colectores de tubo de vacío se desarrollaron para
aplicaciones con temperaturas de uso más elevadas (calefacción, refrigeración...), la
flexibilidad de montaje y la integración armoniosa con el edificio, los hace interesantes
para aplicaciones de baja temperatura (ACS, piscinas...) y en situaciones de falta de
espacio para la ubicación del campo solar.
Integración arquitectónica con tubos de vacío
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Ejemplos: caso general
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Ejemplos: superposición arquitectónica
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Ejemplos: Integración arquitectónica
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VITOSOL F: montaje en tejados inclinados
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Calidad en la ejecución
-Colectores y estructuras: distancias
mínimas (sombras y mantenimiento) nivel, fijaciones, acción viento,
corrosión...
-General materiales y componentes:
resistir temperaturas y presiones
máximas alcanzables.
-Tuberías: soldaduras, pendientes,
dilataciones, puentes térmicos, purgas,
sectorización, seguridad, aislamiento, propagación del vapor...
-Equilibrado hidráulico
-Vaso de expansión: Presión de llenado en frío, limitación de temperatura
- Medio portador de calor: enjuague antes del llenado, filtros, eliminación aire
circuito, evitar reposiciones, evitar
situaciones de estancamiento
prolongadas y llenados en caliente.
-Sistema de control: Programación
correcta, comprobación funcionamiento, ajuste de parámetros...
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Ejemplo de planificación:
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Ejemplo de planificación:
Mayor aprovechamiento del espacio en la cubierta en el caso de montaje horizontal.
Menor carga por m2 de cubierta por:
Peso propio del colector y accesorios de montaje
Lastre a colocar para contrarrestar momento deslizamiento y vuelco
Colectores más adecuados para cubiertas:
Con pesos adicionales importantes (enfriadoras,...)
Tipo sandwich (en industrias,...)
De edificios existentes (reformas)
Ventajas Vitosol 200-T
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Calidad en la explotación
Plan de vigilancia y mantenimiento preventivo
(inspecciones visuales y
controles de funcionamiento de
componentes)
Control continuo: temperaturas,
presiones, funcionamiento.
Evaluación de prestaciones:
medición de energías, monitorización
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Mantenimiento preventivo
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Esquemas Hidráulicos
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Refrigeración por absorción con energía solar térmica
El compresor térmico de la máquina de absorción requiere dos tipos de energía:
• Calor para el generador
• Trabajo para la bomba de la solución.
PRESIÓN
TEMPERATURA
vapor
vapor
válvula de expansión
de solución fuerte
ABSORBEDOR
9 1
3 4
5
6
7
10
CAMBIADOR
Pulverización válvula de
expansión
de refrigerante
bomba de
solución débil
8
EVAPORADOR
CONDENSADOR GENERADOR
TORREAGUA
TORRE ENERGÍA
Diagrama de Dühring
2
la máquina de absorción requiere dos tipos de energía:- Calor para el generador - Trabajo para la bomba de la solución.
La aportación de calor solar (agua caliente) se realiza en el generador de equipos de simple efecto (permiten accionamiento mediante energía térmica a baja temperatura) y de doble efecto (mediante la mejora del rendimiento del sistema de captación).
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Refrigeración por absorción con energía solar Térmica
VENTAJAS
*Ahorro energético.* Amplia variedad de fuentes de energía a utilizar.* Mantenimiento: gran longevidad del sistema (excepto bomba, no elementos mecánicosen movimiento: desgaste mínimo).
* Presiones más bajas.*Conservación del medio ambiente:
- Utilización más efectiva y racional de la energía primaria.- Evita consumo energía eléctrica (reduce producción CO2 y NOX.- No refrigerantes con destrucción capa de ozono.- Escasa producción de ruido.
INCONVENIENTES
* Mayor coste de fabricación (estructura más compleja).* Gamas de frío más limitadas.* Poco desarrollo en el uso del aire como fluido de disipación de calor.* Peor rendimiento: Gran disipación de calor mayores torres de refrigeración.
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MM
CIRCUITOS DE CALOR
M
XXX kW
CALDERA
TORRE DE REFRIGERACIÓN
XXX kW
MAQUINA DE ABSORCION
M
EQUIPO DE TRATAMIENTO
XXX L
M
T
M
T
CIRCUITOS DE FRIO
M MM
ENFRIADORA
XXX kW
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¡Muchas gracias!