Sistemas de refrigeración solar

En los últimos años se ha producido un crecimiento evidente de las necesidades de refrigeración en

los edificios, tanto por una mayor exigencia de las condiciones de confort como por un aumento de las cargas térmicas. Habitualmente la demanda de refrigeración es cubierta por electricidad, hecho que provoca puntas de consumo considerables en las redes de distribución eléctricas durante los meses de verano. No obstante, existen tecnologías para refrigerar accionadas por fuentes térmicas, como la energía solar. Cuando se utiliza un sistema de refrigeración solar, además de las ventajas propias del uso de una fuente de energia renovable, cabe destacar la coincidencia entre la máxima demanda y la máxima producción (máxima radiación solar). Este tipo de sistema es adecuado para edificios del sector terciario, con demanda intensiva de refrigeración y de calefacción (hoteles, centros comerciales u oficinas). En toda Europa está reapareciendo la tendencia a aplicar sistemas de refrigeración accionados mediante energía solar térmica debido a diferentes motivos, entre los que destaca la búsqueda de refrigerantes alternativos a los CFC o HCFC y la existencia de un mercado consolidado de energía solar térmica. Las tecnologías de refrigeración que se pueden acoplar a un sistema solar son las máquinas enfriadoras térmicas, tanto las de absorción como las de adsorción, y los procesos de desecación y enfriamiento evaporativo.

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A p o rte s o la r D e m a n d a d e c a lo r a u x i lia r

Fracción solar versus la demanda térmica de una instalación.

Refrigeración solar con máquinas enfriadoras térmicas: absorción y adsorción

Las máquinas de absorción son equipos habituales del mercado de refrigeración. Su funcionamiento se basa en las reacciones físico-químicas entre un refrigerante y un absorbente. Son accionadas por una energía térmica, que en la aplicación de la energía solar es agua caliente. El tipo de captadores óptimos son los planos selectivos, de concentrador (CPC) o de vacío.

Las máquinas de absorción más aplicadas en climatización son las de bromuro de litio (absorbente) y agua (refrigerante). Estas máquinas tienen un COP (frío producido / energía consumida) de 0.6-0.7 y pueden funcionar con agua caliente a partir de 80 ºC.

Campo de captadores solares de una instalación de refrigeración solar. Guetermann-Polygal – Cuernavaca - México

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Rodadessecant

Aire d’extracció

Col·lectors d’aire

Humidificador

Humidificador

Aire Regeneració

Ventilador

Aireimpulsió

Aireexcedent

Aire excedent

Bateriade calor

Bateriade fred

Caldera Compressor

Ventilador

Ventilador

Esquema de principio de una instalación de climatización solar por desecación y refrigeración evaporativa

Esquema de principio de una instalación de climatización solar con máquina de absorción

En las máquinas de adsorción, a diferencia de las de absorción, en vez de un absorbente (líquido) se utiliza un adsorbente (sólido). Además, el ciclo de funcionamiento no es continuo, sino que tiene una fase de carga y una de descarga. El COP de estas máquinas se encuentra entre 0.55-0.65 y la temperatura de la fuente caliente puede ser inferior a la de las máquinas de absorción (a partir de 55 ºC). Esto permite el uso de captadores planos.

Refrigeración solar mediante desecación y refrigeración evaporativa Este sistema consiste en un ciclo en el que el aire a climatizar es primeramente secado y después enfriado por humidificación. Trata por separado la carga latente y sensible, hecho que permite un control muy preciso de las condiciones de confort.

Se utiliza la energía solar a baja temperatura (45 – 60 ºC) para regenerar el equipo principal, que es una rueda desecante. Ésta gira lentamente adsorbiendo el agua contenida en la corriente de aire. La regeneración consiste en evaporar el agua para mantener la capacidad desecante del material.

Unidad de enfriamiento. Máquina de adsorción. Guetermann-Polygal – Cuernavaca - México

Los sistemas solares térmicos aumentan el rendimiento a bajas temperaturas, hecho por el cual esta tecnología es óptima para el aprovechamiento solar, tanto con captadores planos de agua como de aire.

Esquema de máquina DEC. Imagen facilitada por Munters

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