DE P A RT A M E NT O DE E NE RGÍ A S OL A R á g ina 1 07 /2 0 0 9 © V iessm a n n S .L .
¡Bienvenidos!
PROYECTO EDEA
ENERGÍA SOLAR TERMICA
Viessmann, S.L.
Viessmann Werke
RT A M E NT O DE E NE RGÍ A S OL A R 0 7 /2 0 0 9 © V iessm a n n S .L .
DE P A RT A M E NT O DE E NE RGÍ A S OL A R á g ina 3 07 /2 0 0 9 © V iessm a n n S .L . g g o
E
T
k
E
T
k
2 2 1
Eg:Intensidaddeirradiación=800W/m²CONCEPTOS BÁSICOS
RT A M E NT O DE E NE RGÍ A S OL A R 0 7 /2 0 0 9 © V iessm a n n S .L . 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
pérdidasE
incidente= S
E
gS = Superficie del colector
= transmitancia de la cubierta
= absortancia de la placa absorbedora
E
g= Radiación Incidente
E
pérdidas= S[kº
1(t
c– t
a) + kº
2(t
c-t
a)
2]
kº
1,kº
2= coeficientes globales de pérdidas
t
c= tª media de la placa absorbedora, t
a= tª ambiente
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Los coeficientes de pérdida de calor y
el rendimiento óptico definen la curva
de rendimiento de los colectores.
(serán distintos según la superficie y
temperatura de de referencia)
0= rendimiento óptico.
tiene en cuenta las pérdidas de
radiación
por
reflexión
y
absorción.
k1 y k2 = coef. de pérdidas de
calor.
tienen en cuenta las pérdidas por
conducción
térmica,
radiación
térmica y convección.
Eg:Intensidaddeirradiación=800W/m² A: Superficie total B: Superficie de absorción C: Superficie de apertura g g oE
T
k
E
T
k
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Curvas de Rendimiento
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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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A RT A M E NT O DE E NE RGÍ A S OL A R 0 7 /2 0 0 9 © V iessm a n n S .L .
ABSORBEDOR
Misión: Recibir la radiación solar, transformarla en calor y
transmitirla 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:
Absorbedor tipo meandro
Absorbedor tipo 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
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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
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VITOSOL F
CARACTERÍSTICAS 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 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
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VITOSOL 300 T
CARACTERÍSTICAS 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
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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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Tipo de Instalación.
TemporalidadRT A M E NT O DE E NE RGÍ A S OL A R 0 7 /2 0 0 9 © V iessm a n n S .L .
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 están
desfasadas con el periodo de mayor oferta de energía auxiliar.
Las instalaciones solares para A.C.S. se
dimensionan para obtener una cobertura solar anual entre 30% y 75% (dependiendo de la zona climática).
Las instalaciones para A.C.S. y calefacción
buscan un objetivo del 20%-30% de cobertura solar para calefacción, produciendose excedentes energéticos en los meses estivales (estancamiento).
Estos excedentes pueden desviarse por
ejemplo a una piscina descubierta.
Si podemos apoyar también a la
refrigeración, no se producen excedentes en verano incluso si aumentamos el aporte solar, 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.
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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 m
2) /
funcionamiento a caudal elevado (60 l/h m
2)
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 m
2en el caso de Vitosol 200 T 3 m
2.)
. 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 FDistancia 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 curva de rendimiento (unos estarán más calientes que otros), obteniendo resultados del sistema completo inferiores a los esperados.
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Cálculo de componentes y subsistemas
Equipamiento 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 el
volumen de las tuberías entre la batería de
colectores y el V.E.
es inferior al 50% de la
capacidad de admisión del V.E.. Montar el depósito
tampón para una longitud de tuberías total inferior a
10 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 potencia
máxima de los colectores (900 w/m2). Utilizar
únicamente válvulas de seguridad para un máximo de 6
bares y 120 ºC, y con distintivo “S” (solar).
Termostato de seguridad. Válvula termostática de 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 subsistemas
Indicaciones sobre el medio portador de calor:
Tras el montaje, enjuague correctamente la instalación. Después de
rellenar la instalación con Tyfocor, purgar correctamente y evitar largos
periodos de estancamiento.
Tyfocor LSMAG
En caso de parada de la instalación, el sistema hidráulico debe haber sido diseñado de forma que cuando se alcance la temperatura de ebullición,
debe ser posible extraer de los colectores
prácticamente la totalidad del medio portador de calor, por medio de las primeras burbujas de calor que 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
El medio portador de calor
“Tyfocor LS” no se debe exponer a
temperaturas permanentes de más de 170 ºC. Las altas temperaturas, en
combinación con sustancias estrañas (como oxígeno, escoria y virutas),
pueden provocar una pirólisis del medio portador de calor. Ello puede
provocar la aparición de lodos o incrustaciones en el circuito de energía
solar.
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Elementos de montaje:
Ganchos de cubiertaTejas 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
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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.
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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.
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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...
DE P A RT A M E NT O DE E NE RGÍ A S OL A R á g ina 49 0 7 /2 0 0 9 © V iessm a n n S .L . 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)
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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,
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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 TORRE AGUA TORRE ENERGÍADiagrama de Dühring
2la 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 mecánicos
en 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.
RT A M E NT O DE E NE RGÍ A S OL A R 0 7 /2 0 0 9 © V iessm a n n S .L . M M 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 M M ENFRIADORA XXX kW
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