calor solar. integración de la energía solar con sistemas de climatización eficiente. vaillant

Energía Solar Térmica en instalaciones de alta eficiencia

Joaquín Sánchez, Diciembre 2011

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Vaillant Group de un vistazo

– Vaillant Group es una compañía internacional de éxito, que centra su actividad en las tecnologías de calefacción y aire acondicionado.

– Empresa familiar fundada en 1874.

– En 2010 el Grupo alcanzó ventas de cerca de 2.200 millones de euros, con 13.000 empleados.

– El mayor equipo de I+D de la industria, con 530 empleados en el total de los centros del Grupo Vaillant.

– 50 patentes cada año (más de 3.000 patentes)

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Presencia Internacional

Vaillant Group está presente de forma activa con pl antas de producción y desarrollo en los principales mercados europeos

1 Vaillant Group Oficinas Centrales2 Calderas Murales3 Calderas de Suelo4 Calentadores a gas5 Aparatos eléctricos6 Sistemas de aire acondicionado7 Otros productos (acumuladores,módulos, componenteselectrónicos)8 Joint venture9 Investigación y Desarrollo10 Productos domésticos11 Energías Renovables12 Radiadores

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Nuestros productos renovables y de alta eficiencia

Energía solar térmica

GeotermiaAerotermia

Acumuladores multi-energía

MicrocogeneraciónPellets

Calderas murales de condensación

Calderas pie de condensación

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Necesidades de calefacción según Calener. Sevilla

Sevilla: 3.295 h por debajo de los 15 ºC

Consumo energético vivienda 200 m 2 de superficie: aprox. 20.000 kWh/año

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Necesidades de calefacción según Calener. Sevilla

Granada: 4.745 h por debajo de los 15 ºC

Consumo energético vivienda 200 m 2 de superficie: aprox 29.000 kWh/año

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� Exceso de producción en períodos de alta radiación y bajo consumo.

� Distribución de la energía generada según los usos térmicos alimentados.

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•••• Chapter 1 •••• Chapter 2 •••• Chapter 3•••• Chapter 4 •••• Chapter 5 •••• Chapter 6

Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSH

Se pueden generar puntas de producción peligrosas p ara la instalación tanto a nivel técnico como de rendimiento global

Exceso de producción en periodo de alta radiación y bajo consumo

Un dimensionamiento del campo de captadores para conseguir un apoyo a la calefacción durante el invierno necesariamente produce excesos de energía que generará períodos de estancamiento durante el verano

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El exceso de producción genera:

� Estrés mecánico en los diferentes elementos de la i nstalación

� Deterioro prematuro del fluido solar debido a los p ermanentes cambios de estado.

� Pérdida de producción solar en periodos de estancamiento

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¿Es posible evitar los problemas derivados del exce so de producción?

� Uso de piscinas (exteriores)

� Sistemas de Drenaje Automático

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Sistemas de Drenaje Automático

� En situación de demanda energética y aporte solar el campo de captadores esta LLENO

� En situación de nula demanda energética o sin aporte solar el campo de captadores esta VACÍO

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Ventajas del uso de sistemas de Drenaje Automático frente a los sistemas convencionales tradicionales

� No existe estancamiento y, por tanto, la instalació n no sufre mecánicamente

� El mantenimiento necesario es menor y el cambio del líquido solar se retrasa frente a una instalación presurizada con vencional.

� No existen paradas de producción no deseadas debido a la presencia de estancamiento

La tecnología Drainback o de Drenaje Automático, de reconocido exito en las instalaciones de ACS individuales, puede garantizar el correcto aprovechamiento de la EST en instalaciones de SSH o de grandes de mandas de ACS

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Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSHDistribución eficiente de la energía generada

• A que uso hay que darle prioridad: Ejemplo Alicante

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

Uo*(Te - Ta)/RI

RE

ND

IMIE

NTO

Uo : Factor 10

Te : 25 ºC ---- Piscina45 ºC ---- ACS70 ºC ---- calefacción Rad40 ºC ---- calefacción SR

Ta: Tª ambiente (tablas)

RI: Radiación Incidente (tablas)

Desde el punto de vista energético, el principio bá sico que debe regir una instalación de EST con varios usos debe ser dar pri oridad al uso térmico más bajo.

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Alimentación independiente de los diferentes usos t érmicos

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Acumulación de energía centralizada en depósitos mu ltienergía

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Sistemas de energía solar térmica en vivienda indiv idual

La utilización de varios depósitosimplica complicaciones en su ejecución y de control.

En cambio, los depósitos multi-energía facilitan la utilización eficiente de la energía solar para varios usos (apoyo a calefacción) y simplifican la regulación del sistema.

Distribución eficiente de la energía generada

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•••• Chapter 1 •••• Chapter 2 •••• Chapter 3•••• Chapter 4 •••• Chapter 5 •••• Chapter 6


Uso optimizado de las fuentes de energía disponibles mediante estrategias de regulación que utilizan válvulas mezcladoras, bombas de velocida d variable y sensores de caudal y temperatura

1.)

2.)

Caldera

pellets

Caldera a

gas

Bomba

de calor

Distribución eficiente de la energía generada. Acum uladores de energía

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Depósito estratificador

� En los depósitos estratificadores el calor solar de mayor nivel térmico se almacena directamente en la parte superior (zona de disposición), de esta forma se evita que la caldera arranque tan a menudo. La estratificación se realiza de dos formas:

� estratificación pasiva : mediante los

elementos estratificadores dentro del depósito.

� estratificación activa : el depósito de

inercia se carga a diferentes niveles en función de la temperatura, para ello se utilizan válvulas diversoras comandadas por la regulación


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� El sistema es controlado por varias sondas.

� Si una temperatura baja del valor de consignase transmite una demanda de calor.

� Las fuentes de calor proporcionan los flujostérmicos en linea con la demanda.

� Dependiendo de su temperatura, los flujostérmicos se almacenan en las corres-pondientes capas del depósito.

� La unidad de ACS y los circuitos decalefacción controlados extraen el calornecesario en linea con la demanda deldepósito tampón.

� Si las sondas del depósito no detectanninguna demanda de calor, el sistemaintentará almacenar la energía solarpara su uso (el depósito tampón secarga hasta su temperatura máxima de95 C).

Funcionamiento de un depósito multienergía

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Instalaciones ‘high-flow’, ‘low-flow’ y ‘matched-fl ow’

� La estrategia de control “normal” de las instalacionesde energía solar es de tal forma que se pretendemantener la temperatura de captadores lo máscercana posible a la temperatura del depósito

� El caso de los depósitos estratificadores es una

excepción, normalmente trabajan en régimen “Low-flow” de esta forma el depósito alcanza rápidamente

una temperatura elevada en la parte superior

� Las instalaciones tipo “matched-flow” funcionan acaudal variable. El caudal varía en función deldiferencial de temperatura entre la salida de loscaptadores y el depósito solar.

Rango de caudales



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� La regulación carga el depósito en función de la disponibili dad de las fuentes decalor y de la demanda en las 3 zonas

� Se pueden ajustar las temperaturas de impulsión para optimi zar el uso de lafunción estratificadora del buffer

Gestión inteligente de la energía para maximizar el uso de las energías



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Ahorro Gas natural: 746,6 m³

Emisión de CO2 evitada:1.693,9 kg

Fracción solar cobertura ACS:65,8 %

fracción solar cobertura total: 24,7 %

Rendimiento del sistema:28,4 %

Ahorro Gas natural: 621,0 m³

Emisión de CO2 evitada:1.408,8 kg

Fracción solar cobertura ACS:81,6 %

fracción solar cobertura total: 21,6 %

Rendimiento del sistema:24,2 %

Granada

200 m2

Suelo radiante

6 captadores 2,33 m 2

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Muchas gracias por su atención!

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