diseño de instalaciones solares térmicas
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Desde Junkers creemos necesario fomentar la reflexión sobre lo que implica el uso de la energía solar en el ámbito de la arquitectura aportando las claves para su integración como parte del diseño del edificio.TRANSCRIPT
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Diseño de Instalaciones Solares Térmicas
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Objetivo
• La utilización de la Energía Solar en los edificios ha pasado de ser una esperanza, a una realidad, con la que los agentes del sector de la construcción deben convivir. Por lo que creemos necesario fomentar la reflexión sobre lo que implica este uso en el ámbito de la arquitectura aportando las claves para su integración como una instalación más en el diseño del edificio.
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Índice
•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Índice
•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
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• Nota importante:La selección del grupo de bombeo y del acumulador está sujeto al campo de colectores!!
Dimensionado del sistema¿Que datos necesitamos?
• Consumo de ACS diario por persona• Tipología del edificio• Número de viviendas• Ocupantes por vivienda• Número total de ocupantes =
Número de viviendas x ocupantes por vivienda• Comprobar la cantidad de energía necesaria para
cubrir la demanda de ACS
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Sistema de captación – Cálculo de número de colectores¿Que datos tenemos?
• Consumo de ACS diario por persona :30 l/d• Tipología del edificio : Multifamiliar• Número de viviendas: 20• Ocupantes por vivienda: 4• Número total de ocupantes = 80• Cantidad de energía necesaria para cubrir la demanda de ACS 41.505 kW/h• Inclinación de los captadores: 45ºC
• Nota importante:El cálculo del campo de captación depende además de el sistema hidráulico, la longitud y el diámetro de tuberias, el aislamiento (grosor y calidad), el acumulador, Sombras en el campo de captación, orientación, etc…
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Nota importante:• Los siguientes diagramas sólo están diseñados para proporcionar una
aproximación y no puede sustituir a una simulación informática completa de un sistema.
• Los diagramas indican una disposición de ACS a 45°C. Si tiene intención de proporcionar a su sistema de agua caliente sanitaria una temperatura de 60°C, necesitará una superficie de colectores de aproximadamente un 20% mayor.
• Por lo tanto:1. Utilice una herramienta de simulación con los parámetros adecuados para su
sistema definido para calcular y optimizar el rendimiento solar (ej nº de captadores)2. Defina el sistema hidráulico y sus componentes.
Sistema de captación – Cálculo de número de colectores
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Intern | TT/STR | 01.04.2008 | © Robert Bosch GmbH 2008. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Radiación en España [kWh/m2]
Sistema de captación – Cálculo de número de colectores
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Requerimiento de colectores para un 30% de cobertura solar (45°C de ACS, 12°C entrada agua fría, 45° de ángulo de inclinación, FKC-1S-SKN3.0-s)
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10
15
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25
30
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20.000 40.000 60.000 80.000 100.000 120.000 140.000 160.000 180.000 200.000 220.000 240.000 260.000 280.000 300.000 320.000 340.000 360.000 380.000 400.000 420.000
1500 kWh/(m²*a)
1700 kWh/(m²*a)
1300 kWh/(m²*a)
Energia demandada[kWh/a]
Núm
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]
Sistema de captación – Cálculo de número de colectores
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10.000 25.000 40.000 55.000 70.000 85.000 100.000 115.000 130.000 145.000 160.000 175.000 190.000 205.000 220.000
1300 kWh/(m²*a)1500 kWh/(m²*a)1700 kWh/(m²*a)1900 kWh/(m²*a)
Energia demandada[kWh/a[kWh/a]
Núm
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s[n]
Requerimiento de colectores para un 50% de cobertura solar (45°C de ACS, 12°C entrada agua fría, 45° de ángulo de inclinación, FKC-1S-SKN3.0-s)
Sistema de captación – Cálculo de número de colectores
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Núm
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Energía demandada[kWh/a]
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10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 100.000 110.000 120.000 130.000 140.000 150.000 160.000
1300 kWh/(m²*a)1500 kWh/(m²*a)1700 kWh/(m²*a)1900 kWh/(m²*a)
Requerimiento de colectores para un 60% de cobertura solar (45°C de ACS, 12°C entrada agua fría, 45° de ángulo de inclinación, FKC-1S-SKN3.0-s)
Sistema de captación – Cálculo de número de colectores
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Energía demandada [kWh/a]
Núm
ero
de c
olec
tore
s[n
]
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10.000 20.000 30.000 40.000 50.000 60.000 70.000 80.000 90.000 100.000 110.000 120.000
1500 kWh/(m²*a)
1900 kWh/(m²*a)
1700 kWh/(m²*a)
Sistema de captación – Cálculo de número de colectores
Requerimiento de colectores para un 70% de cobertura solar (45°C de ACS, 12°C entrada agua fría, 45° de ángulo de inclinación, FKC-1S-SKN3.0-s)
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• Porcentaje de energía como consecuencia de las pérdidas por orientación e inclinación.
• Depende del ángulo de inclinación y de orientación.
Sistema de captación – Cálculo de número de colectores
Pérdidas por orientación e inclinación
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Sombras. Separación de los captadores
La distancia minima entre las filas en caso de sombreado, se determina en función del ángulo de inclinación, la altura generada y la latitud del lugar donde se encuentrela instalación.
Sistema de captación – Cálculo de número de colectores
z h0
d1 d2
d
L
d = L (sen β/ (tan 61-Lat) + cosβ )
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Sistema de captación – Cálculo de número de colectores
Sombras. Separación de los captadores
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Irradiancia 800 W/m²
0102030405060708090
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Diferencia de temperatura (Tcaptador - Tambiente) en K
Fact
or d
e ef
icie
ncia
ópt
ica
en %
Tubo de vacío
Captador solar plano
Captador sin cubierta
Con ΔT pequeñosincluso captadoressin cubierta tienenmejor η instantáneo
Con ΔT medioslos captadores planosselectivos y los tubos de vacío tienenun η semejante Con ΔT grandes
los tubos de vacíotienen el mejor η
Sistema de captación – Tipologia de captadores
Depende de la temperatura media ambiente, de la temperatura media del fluido caloportador y de la radiación solar incidente.
En España, el empleo de tubos de vacío se justifica en aplicaciones de altatemperatura.
∆T= (Tcap-Tam)
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Captador Solar Plano: Tecnología y funcionamiento
La mayor parte de la radiación que atraviesa el vidrio queda atrapada en el interiordel captador solar, cediendo calor al fluido que pasa por los tubos interiores. El calor es transportado al depósito mediante un sistema de circulación.
No toda la energía es aprovechada, existen pérdidas por radiación, absorción,conducción y convección.
Transmisión
Absorción
Pérdidas por la parte posterior
Energía útil
Pérdidas externas porconvección y radiación
Convección Radiación interna
Radiación solar Reflexión
Sistema de captación – Tipologia de captadores
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Captador Solar Plano: Componentes
Vidrio Absorbedor Parrilla / Serpentín
Aislante Carcasa de vidrio Ida / Retorno Esquina / Molde
FKTFKB / FKC
90mm
1.145mm
2.070 mm
90mm
1.145mm
2.070 mm
Sistema de captación – Tipologia de captadores
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Recubrimiento laca-solar
Vidrio de seguridad
2.25m2
2.37m2
Vertical
FKB
Vertical
FCC
2.10m2
2.09m²Area Bruta
FKTFKCFCB
Certificados
Todo tipo de tejados
Conexión flexible metálicaInstalación
Doble meandroParrilla de tubos
Recubrimiento SelectivoRecubrimiento Cr-negroRecubrimiento Cr-negro
Vidrio de alta transmisión
Vidrio de alta transmisión
Robustez
1.95m²Area Apertura
Vertical / HorizontalVertical / HorizontalVerticalTipos
Sistemas domésticos a baja TªAplicación
0036
Captador Solar Plano: ComponentesSistema de captación – Tipologia de captadores
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Buena realación calidad precio
Conexiones hidraúlicas en la partesuperior e inferior
Hasta 10 captadores por fila enConexión diagonal.
Soldadura a la parrilla por ultrasonidos
FCB/FCC/FKB /FKCAbsorbedor de cobre /parrilla
FKTAbsorbedor de cobre/ doble serpentín
Alto rendimiento a bajos caudales
Hasta 5 captadores por fila (en conexiónlateral), baja pérdida de presión
Hasta 10 captadores por fila en conexióndiagonal.
Soldadura al serpentín por ultrasonidos
Captador Solar Plano: AbsorbedorSistema de captación – Tipologia de captadores
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Esquinaplástico
Panel trasero
Marco fibrade vidrio
Cubierta de vidrio
Gran robustez con 55 mm de lana mineral resistente a altas temperaturas
Peso reducido gracias al marco de fibra de vidrio
Alta resistencia a la corrosión y rayosultravioletas.
Panel trasero de acero con recubrimiento de 0.6 mm Al-Zn le confiere resistencia a la corrosión y a los rayos UV
Captador Solar Plano: Revestimiento FKC/FKB/FKTSistema de captación – Tipologia de captadores
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Unión con el marco
Absorbedor
Gas inerte Orificio de ventilación
Absorbedor
Colector hermético Colector ventilado
Aislamiento
VidrioVidrio
Aislamiento
Sistema de captación – Tipologia de captadores
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Sistema de captación – Tipologia de captadores
Condensación interna
Orificio de ventilación
Absorbedor
Colector ventilado
Aislamiento
Vidrio
Condensación por obstrucción del orificio de ventilación
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Control de la ventilación mediantepequeños orificios y bajas pérdidas
Evita condensados. No se acumulahumedad en el interior del captador
orificios de ventilación
Absorbedor
Captador Solar Plano: Aberturas
Gas inerte(Argón)Vidrio
AbsorbedorSeparador de
acero inoxidable
Reducción de las pérdidas por el vidrio(análogo a un doble vidrio), no haycondensaciones interiores, herméticamenteCerrado
Resistente a atmósferas marinas y airecon mucha polución
Sistema de captación – Tipologia de captadores
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Vidrio
Absorbedor
Aislamiento
Panel trasero
Junta
Cubierta
sin radiación solar con radiación solar
Junta
Vidrio
Absorbedor
Aislamiento
Panel trasero
Cubierta
Captador Solar Plano Hermético: FuncionamientoSistema de captación – Tipologia de captadores
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Captadores Tubo de Vacío: Tecnología y funcionamiento
Heat pipe, absorbedor plano
Circulación directa, absorbedor plano
Sistema de captación – Tipologia de captadores
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Circulación directa, absorbedor cilíndrico, reflector interno
Circulación directa, absorbedor cilíndrico,reflector externo (CPC)
Captadores Tubo de Vacío: Tecnología y funcionamientoSistema de captación – Tipologia de captadores
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Tubo de registro
Espejo reflectorCPC
Chapa de transmisiónde calor
Dispositivode seguridadpara choquetérmico
Tubo de cristal
Tratamiento selectivo con una capa de nitrato de aluminio pulverizado(sputtering).
• CPC 6, disposición en “U”, con una conexión en paralelo en cada tubo de vacío.
• CPC 12, disposición en “U” doble, con una conexión en paralelo en cada tubo de vacío
Captadores Tubo de Vacío: Tecnología y funcionamientoSistema de captación – Tipologia de captadores
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Tubo absorbedor de acero inoxidable(U)Chapa de transmisiónDe calor
Recubrimiento delabsorbedorTubos de vacio
Espejo CPC
Montaje de tubo de vacío
Función del espejo CPC Ensamblaje de tubos
Agarradera
Tubo múltiple SKR12-R
Soporte del tubo
Sensor
Sistema de captación– Tipologia de captadoresCaptadores Tubo de Vacío SKR6/SKR12
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Sistemas de ClimatizaciónAplicación
126Nº de tubos
2,90 m21,46 m2Area Bruta
1,39 x 2,08 x 0,090,70 x 2,08 x 0,09Dimensiones
301ºCTª estancamiento
Conexión flexible metálicaInstalación
Todo tipo de tejado
SKR12-RSKR6-R
Tratamiento selectivo interior de nitrato de aluminioVidrio de borosilicato
Tubos de acero inoxidable
Robustez
Captadores Tubo de Vacío: Tecnología y funcionamientoSistema de captación – Tipologia de captadores
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Intern | TT/STR | 01.04.2008 | © Robert Bosch GmbH 2008. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Thermotechnology
FKB-FKC/SKN Aborbedor tipo parrilla de cobre
Beneficio• Buena relación
calidad precio
• Buen drenaje en caso de estancamiento
Por que?• Aborbedor de parrilla
estandar, recubrimientoaltamente selectivo(cromo negro), semi-selectivo (laca solar)
• Tubos colectores con conexiones arriba y abajo
Sistema de captación – Conexión de captadores
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Intern | TT/STR | 01.04.2008 | © Robert Bosch GmbH 2008. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Conexión del colector
Entrada
Error de conexión!!!
Salida
Problemas hidráulicos:
Flujo a través de las tuberias del colector no homogenoPeligro de estancamientotemprano!
Sistema de captación – Conexión de captadores
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Entrada
Conexión correcta!
Salida
Flujo homegeneo= Potenciaóptima
Conexión del colectorSistema de captación – Conexión de captadores
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Caudal nominal:50 l/hpor colector
1 – 10 colectores por fila
Posición del sensor
Caudal nominal50 l/h por colector – 0,8 l/min (~ 1 l/min)
Sistema de captación – Conexión de captadores
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Thermotechnology
SKS/FKT Absorbedor de cobre de dobel meandro
Beneficio• Gran rendimiento
• Posibilidad de conectar hasta 5 colectores por el mismo lado
• Excelente comportamientofrente a estancamiento
Por que?• Circulación en regimen
turbulento tambien bajos caules, • Absorbedor de una pieza, • Recubrimiento altamente
selectivo
• La pérdida de carga en el 5ºcolector < 2% en comparación al 1º
• Flujo uniforme en el campo de captación garantizado
• Tubos colectores con conexiones arriba y abajo
Sistema de captación – Conexión de captadores
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SKS/FKT Absorbedor de cobre de dobel meandro
Máximo 5 colectores SKSconectados por un lado
(> 5 SKS, conexión convencional)
p, meandro >> p, colector
Representaciónsimplificada
Sistema de captación – Conexión de captadores
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Entrada
Salida
Entrada
Salida
conexión: Hasta 5 captadores
conexión: Hasta 10 captadores
SKS/FKT Absorbedor de cobre de doble meandroSistema de captación – Conexión de captadores
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1 – 5 colectores en 1 fila
Posición del sensor Caudal nominal:50 l/h por colector
Fila de colectores: un lado de conexiónSistema de captación – Conexión de captadores
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
SKR 6-R SKR12-R
• Cada tubería en U conectada directamente a la tubería de cabecera
• 2 tuberías en U conectadas en serie• Caída de presión SKR12-R ≈ 2 x
SKR6-R
Diseño del absorbedor
en U
Debido al diseño del absorbedor de SKR12-R, su llenado y su ventilación, siempre es necesario una bomba de llenado
Conexión codo de
tubería de retorno
Conexión codo de tubería de
retorno
Sistema de captación – Conexión de captadores tubo de vacio
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Conexión por un lado, fácil instalación
Conexión del SKR6-R/12-RIncluye tubería de retorno
Conexión a tuberias
Codo conexionado al retorno.. …la cubierta
Sistema de captación – Conexión de captadores tubo de vacio
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Max. 36 tubos en una fila
Ampliable con VKR6-R oVKR 12-R
2 x VKR6-R = 12 tubos
3 x VKR6-R= 18 tubos
6 x VKR6-R= 36 tubOs
VKR12-R= 12 tubos
VKR6-R + VKR12-R= 18 tubos
3 VKR12-R= 36 tubos
Sensor
Sistema de captación – Conexión de captadores tubo de vacío en una fila
Ampliable con VKR6-R oVKR 12-R
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Conexión en serie: max. 36 tubos en el total del campo de captaciónSensor
18 tubos 24 tubos 36 tubos 18 tubos 24 tubos 36 tubos
Sistema de captación – Conexión de captadores tubo de vacío en más de una fila con conexión en serie
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Conexión en paralelo de una sola fila de tubos de hasta 48
Válvulas de corteCollector Sensor
48 tubos 72 tubos 108 tubos
Sistema de captación – Conexión de captadores tubo de vacío en más de una fila con conexión en paralelo
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
FKC
––101––59––4510
Caída de presión de una fila compuesta de n colectores
Númerosde
colectores
FKT-1FKB/FKCVertical y HorizontalHorizontalVertical
con una velocidad por colector (nom. de 50 l / h)150 l/h100 l/h50 l/h150 l/h100 l/h50 l/h150 l/h100 l/h50 l/hmbarmbarmbarmbarmbarmbarmbarmbarmbarn
––87––47,5––35,99––73––37,6––288––61––28,9––217
21,314,89,35,61,90,4
–46,829,718,16,91,7
–––
35,114,44,3
494439323130
–11596827371
–––
153133131
––15,26–34,511,15–22,16,54
26,313,52,1313,26,51,5210,24,71,11
Sistema de captación – Conexión de captadores pérdida de presión
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Pérd
ida
de c
arga
(mba
r)
Caudal (l/min)
Fluido solar LS, 40°C
SKR12-RSKR6-R
Sistema de captación – Conexión de captadores pérdida de presión
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Fórmula para calcular la pérdida de presión del campo de captación con conexión en serie de la fila de colectores:
Fórmula para calcular el caudal de un campo de captación con conexión en serie de las filas de colectores:
Conexión en serie de dos filas de colectores FKT
∆pt Caída de presión para el campo de colectores en mbar∆pf Caída de presión para la fila de colectores en mbarnf Número de filasCc Caudal que circula por cada colector en l/hCn Caudal nominal del colector en l / h
∆pt = ∆pf. nf
Cc = Cn. nf= 50 l/h. nf
60 l/h
Sistema de captación – Conexión de captadores en serie
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Se dispondrán en filas con el mismo número de elementos.
Por todos los captadores así conectados circula el mismo caudal.
El número de captadores en serie para aplicación de a.c.s, depende de la zona climática (CTE)
Las filas se conectarán entre sí en serie sólo para preparar agua a más de 50ºC.
1 2 3
Ce Te
Cs Ts
TS = ∆T1 . nc
Ce = Cs = C1,2,..
Sistema de captación – Conexión de captadores en serie
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? l/h500 l/h
50 l/h50 l/h porcaptador
Una instalación más sencilla - pero mayor caída de carga !
100 l/h? l/h
Sistema de captación – Conexión de captadores en serie-Alto caudal
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Bajo caudal: Cspec < 15 l/h/m²
? l/h250 l/h
50 l/h
Una instalación más sencilla – menor pérdida de carga !
50 l/h? l/h
Cspec = 250l/h /10 /2,2m² = 11l/h/m²Cspec = 250l/h /10 /2,2m² = 11l/h/m²
Sistema de captación – Conexión de captadores en serie-Bajo caudal
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Fórmula para calcular la pérdida de presión del campo de captación con conexión en paralelode la fila de colectores
Fórmula para calcular el caudal de un campo de captación con conexión en paralelo
Conexión en palalelo de dos filas de colectoresFKC/FKT (Retorno invertido)
∆pt Caída de presión para el campo de colectores en mbar∆pf Caída de presión para la fila de colectores en mbarCc Caudal que pasa por cada colector l/hCn Caudal nominal del colector en l / h
∆pt = ∆pf
Cc = Cn
Sistema de captación – Conexión de captadores en paralelo
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Se dispondrán en filas con el mismo número de elementos.
Con esta conexión el salto térmico que se genera en un captador es el mismo queel de la conexión de captadores en paralelo y el caudal es el que circula por un captador multiplicado por el número de captadores así conectados.
Entrada y salida diagonalmente opuestahasta un máximo de 10 captadores.
1 2 3 4
A Ce
CsB
∆TA-B = ∆T1,2..
Cs = C1 . nc
Sistema de captación – Conexión de captadores en paralelo
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? l/h500 l/h
50 l/h50 l/h porcolector
Menor pérdida de carga en el campo de captación
50 l/h
Sistema de captación – Conexión de captadores en paralelo
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Un circuito hidráulico sin retorno invertido provoca tramos de tuberías preferenciales.
En esta situación para equilibrarel circuito hay que colocar válvulas de equilibrado a la entrada de cada una de las baterías.
Campo de captación – Conexión de captadores en paralelo sin retorno invertido
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Objetivo:
Equilibrado del sistema, flujo uniformeen todas las filas.
Requistios:
Glycol y resistente a altas temperaturas.Caudales de hasta 500l/h
Ventajas adicionales:
Cierre de la fila de colectores paralimpieza, lavado y ventilación etc…
Regulador de caudal Regulador de caudal(Taco Setter)
Regulador de caudal(Taco Setter)
Válvula de equilibrado
Sistema de captación – Conexión de captadores en paralelo sin retorno invertido- Accesorios
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Sistema de captación – Conexión de captadores en paralelo sin retorno invertido- Ejemplo
Después de 2 años
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Un circuito hidráulico con retorno invertido equilibra el circuito. El trazado de la tuberías tiene que ser tal que no se den recorridos de menor longitud de tuberíaspara que la pérdida de carga unitaria por metro quede compensada.
Los tramos más largos de tubería corresponderán a la entrada de los captadores ya que prolongar los de salida implicaría grandes pérdidas energéticas.
Sistema de captación – Conexión de captadores en paralelo con retorno invertido
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Conexión correcta!
Sistema de captación – Conexión de captadores en paralelo con retorno invertido-Ejemplos
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Sistema de captación – Conexión de captadores en paralelo con retorno invertido- Accesorios- Ejemplos
Hay un "exceso" y un "no suficiente"!Es necesario equilibrarlo!
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Índice
•Dimensionado del sistema•Campo de captación•Montaje del campo de captación•Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
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Tejado inclinado Integrado tejado inclinado
Tejado plano Fachada
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Tipología
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•Sistema de fijación con ganchos paradistintos tipos de tejas
• Anclaje universal mediante perfilesde aluminio
• Montaje secillo y con una herramienta(para montaje con anclaje universal)
• Para cargas de nieve hasta2 kN/m² y alturas de montaje hasta 20 m
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Tejado inclinado
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
•Cubierta inclinada: Estructura de Aluminio para fijación sobre cubierta mediante sistema de ganchos. Para cada tipo de teja existe un tipo de gancho.
Captadores sobre cubierta, teja plana.
Captadores sobre cubierta, teja árabe.
Sistema de fijación sobre cubierta mediante ganchos.
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Tejado inclinado- Ejemplos
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Sobre cubierta: soporte básico Sobre cubierta: soporte ampliación
Gancho de anclaje “universal”:Cubiertas de teja
Anclaje para tejados de teja plana (pizarra, madera(tablillas), etc)
Anclajes para tejados ondulados(uralita, chapa, etc.)
38 - 59 mm
50 - 80 mm
Montaje del campo de captación– Captadores planos-Tejado inclinado
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Construcción en aluminio lacado en negro
• Disponible para diversos tipos de teja
• Totalmente cerrado, estética atractiva
• No hay conexiones visibles
• Para cargas de nieve hasta 3,8 kN/m² y alturas de montaje hasta 20 m
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Tejado inclinado integrado
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
•Cubierta inclinada- Integración: Estructura preparada para su fijación sobre base de listones.
Captadores integrados. Preparación de la cubierta y colocación de captadores. Detalle de los
faldones inferiores.
Detalle de la fijación superior.
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Tejado inclinado integrado-Ejemplos
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Montaje del campo de captación – Captadores planos-Tejado inclinado integrado-Ejemplos
Comparación Antiguo Nuevo
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• Fabricado en aluminio
• Para colectores verticales y horizontales
• Inclinación del colector ajustable en pasos de 5 °, de tipo vertical: 30 ° a 60 ° ,tipo horizontal: 30º a 45 °
• Fijación mediante bandeja de carga o bancadas
• Para cargas de nieve de hasta 2 kN / m² y 1,1 kN / m² (~ 151 kmh) el viento
Tejado Plano
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Tejado Plano
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
La Instalación del campo de captadores se realizará en distintas cubiertas, o bien planas o bien inclinadas y en estas últimas la instalación podrá ser sobre cubierta e integrados.
•Cubierta plana: Estructura de Aluminio con regulación de inclinación desde 25º a 60º. Captadores instalados en serie o paralelo según necesidades.
Sin bancada.Con bancada por panel. Con bancada con bandejas.
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Tejado Plano-Ejemplo
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Bandejas de cargaSet extension, verticalSet básico, vertical
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Tejado Plano
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Igual a la estructura de tejado plano
• Sólo para colector horizontal
• Inclinación del colector regulable en 5 pasos (45 ° - 60 °)
• Max. cargas de viento 151 kmh
• Cargas de nieve de hasta 2 kN / m²
Inclinación ajustable45° - 60°
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Fachada
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Extensible hasta 10 colectores
Carga de viento ≤ 151 km/hCarga de nieve ≤ 2 kN/m²
Set Básico, horizontalSet extensión , horizontalSoporte auxiliar, horizontal
Soporte tejado plano para :
Instalación tejado plano
Instalación en fachada
Montaje del campo de captación – Captadores planos-Fachada
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Tejado inclinadoFachada45° / 60°
Fachada vertical
Tejado plano30° / 45°
!Montaje del campo de captación – Captadores CPC
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Estructuras en acero galvanizado e inclinación fija a 30º y 45º
Montaje del campo de captación – Captadores CPC-Tejado plano
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Estructuras en acero galvanizado con ángulo de inclinación de 45º/60º
Montaje del campo de captación – Captadores CPC-Fachada inclinada
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Soporte tejado plano 30°/ fachada 60°
Soporte tejado plano/ fachada 45°
Montaje del campo de captación – Captadores CPC-Tejado plano/Fachada
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Estructuras en acero galvanizado
Montaje del campo de captación – Captadores CPC-Tejado inclinado
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Estructuras en acero galvanizado
Montaje del campo de captación – Captadores CPC-Fachada vertical
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Índice
•Dimensionado del sistema•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Acumulación
• Prever una acumulación acorde con la demanda.
50 <V/A< 180• No se permite conexión entre la energía
auxiliar y el acumulador solar. Los acumuladores preparados para albergar sistema auxiliar eléctrico deberán anularlode forma permanente.
• Admisible prever un conexionado puntualauxiliar en el acumulador solar, para evitar la legionella
DB HE 4. Contribución Solar.
Acumulación – Dimensionado del acumulador
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Acumulación – Dimensionado del acumulador: Influencia relación V/A
Mayor contribución solar (%)> Mayor volumen de acumulación
V/A= 50 > Instalar un 4% más de superficie de captación (respecto 75 l/m2)
V/A= 100 > Instalar un 3% menos de superficie de captación (respecto 75 l/m2)
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• V pequeño > Tª de acumulación aumenta rápidamente > Prever posible sobrecalentamientos (Falta de consumo)
• V grandes > Reduce sobrecalentamientos > con contribuciones solares elevadas funciona mejor
• V grandes >Dividir el volumen total en el menor número de unidades de acumulación de igual tamaño posibles > Dependiendo del volumen total, del tamaño de la entrada y la posible instalación en la sala
Acumulación – Dimensionado del acumulador: Influencia relación V/A
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Acumuladores destinados a a.c.s. deben cumplir la norma UNE EN 12897 en cuanto a su ejecución.
Para evitar la legionelosis en acumuladores destinados a usos colectivos, debe alcanzar 60ºC y llegar eventualmente hasta los 70ºC, con el fin de asegurar una desinfección en el caso de instalaciones colectivas según el RD 865/2003 del 4 de Julio.
En la entrada de agua fría se dispondrá de una chapa deflectora que no genere turbulencias y mantenga la estratificación.
El empleo de acumuladores con intercambiador interno simplifica la instalación.
Acumulación – Dimensionado del acumulador : Requerimientos
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Se pueden emplear tres tipos de acumuladores:
• De un solo serpentín, el agua del depósito es el de consumo, el serpentín va conectado al circuito de captadores.
• De doble serpentín, el agua del depósito será calentado por el serpentín inferior (solar) y si no es capaz de calentar todo el volumen lo hará el serpentín superior que va conectado al sistema auxiliar.
• De inercia, para trabajar en circuitos secundarios cerrados, no tienen intercambiador.
Acumulación – Tipología de acumuladores
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Presentación Solar 2007
Se aprovecha de las diferentes densidades del agua a diferentes temperaturas
Con valores altos de radiación solar: El agua caliente sube rapidamente a la parte superior del acumulador. El acumulador se calienta de la parte superior a la inferior
Con valores bajos de radiación solar: Las clapetas, que operan por gravedad, se abren o cierran en función de que la temperatura del agua en el interior del tubo sea igual o inferior a la exterior.
Acumulación – Tipología de acumuladores: Principio Termosifón
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Presentación Solar 2007
(impulsión solar)
(retorno solar)
10:00 11:00 12:00 13:00
tem
pera
tura
en
°C
0
10
20
30
40
50
Tiempo (Horas)
Acumulación – Tipología de acumuladores: Evolución Tª Termosifón
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
•En algunos sistemas puede ser necesario dividir el contenido de la acumulación en varios acumuladores:
•Mayor Volumen •Espacio y accesibilidad
•Conexión de varios acumuladores de forma uniforme >conexión en paralelo>con retorno invertido es sólo útil para un máx. 2 depósitos >Mas espacio y un mayor longitud de tuberías > Mayores costes
•En sistemas con diferentes acumuladores,estos se deberán conectar en serie.
Acumulación – Conexionado de los acumuladores
Conexión paralela con acumuladores idénticos
Conexión en serie para diferentes acumuladores
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
¿Por qué?El retorno invertido funcionaSi Ap a través de los componentes>Ap a través de la tubería de conexión(Min. factor 2)
Pero:En la conexión de almacenamiento el Ap es considerablemente mayor que a través del almacenamiento en sí
Por lo tanto:Es recomendada en la conexión de grandes almacenamientos.Por favor, preste atención al caudal o use válvulas de equilibrado.
Retorno invertido es sólo parcialmente válida en este caso
Acumulación – Conexionado de los acumuladores
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
El retorno invertido es posible para un máximo de dos acumuladores
Acumulación – Conexionado de los acumuladores
Esta conexíon no es correcta sin equilibrado
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
La conexión en paralelo sólo es posible con el equilibrio de la fila
Útil para volúmenes de caudal constante
La conexión de los acumuladores permitirá la desconexión individual de los mismos sin interrumpir el funcionamiento de la instalación
Acumulación – Conexionado de los acumuladores en paralelo
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Hay que considerar que el ramal de conexión y el intercambiador de calorestán suficientemente dimensionados
Alternativamente la conexión en serie de varios acumuladores es posible
Acumulación – Conexionado de los acumuladores en serie
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Conexión aleatoria"Ruta de la tubería optimizada"
ESTO NO FUNCIONA
Acumulación – Conexionado de los acumuladores ejemplo
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Índice
•Dimensionado del sistema•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Los intercambiadores pueden ser de dos tipos externos e internos:
Intercambiadores Internos: Son los serpentines que se encuentran en la parte baja de los acumuladores.
Minimizan las pérdidas energéticas por transferencia de energía.
Intercambiadores Externos: Formados por placas de acero inoxidable que deben ser capaces de soportar altas temperaturas y la presión de la instalación.
Diseño del intercambiador- De primario-Tipología
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Separación del medio de transferencia de calor en el lado primario y secundario según DIN 1988-4 y DIN EN 1717
• Resistente contra el medio de transferencia de calor utilizado• Compatibilidad de los materiales con los otros materiales en los
circuitos conectados• Resistencia contra la temperaturas que se producen• Buenas cualidades de transferencia de calor• Diferencias bajas de temperatura entre los dos circuitos
conectados• Limitar la pérdida de presión al máximo dado.
Diseño del intercambiador- De primario-Requisitos
• Nota importante:La base de algunos de los requisitos anteriores es que el acero inoxidable o cobre es principalmente elegido como medio de transferencia de calor
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• De temperatura media máxima diferencia 5 K
• Dimensionar el intercambiador ext. de calor de 100 a 200 mbar de pérdida de presión para lograr un alto flujo> compromiso entre la caída de presión (la bomba) y el depósito (incrustaciones) en la superficie del intercambiador de calor
• “Ecuación temodinámica de los volumenes de caudal "en el primario y el secundario
VSecondary =VPrimary x 0,9
• Nota importante:Tener en cuenta la pérdida de cargaLa limitación del máximo circuito sanitario a 60 ° C para evitar la ampliación
Diseño del intercambiador- De primario -Requisitos
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Se recomiendan a partir de 50 m2 de panel instalado (más de 30 viviendas).
La potencia mínima de diseño será de 500 W/m2 de panel instalado. (CTE)
El material del intercambiador será de Acero inoxidable o de cobre.
En Intercambiador interno la relaciónsuperficie de intercambio y total de captación no será inferior a 0,15. (CTE)
La pérdida de carga será inferior a 3 m.c.a.tanto primario como en secundario.
45ºC50ºC60ºCCalefacción a Baja Temperatura
45ºC50ºC60ºCA.C.S
24ºC28ºC50ºCPiscina
Temperatura Entrada 2º
Temperatura Salida 2º
Temperatura entrada 1º
Diseño del intercambiador- De primario DB HE 4. Contribución Solar (CTE)
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Módulo solar para separar dos circuitos, pudiendo utilizar un acumulador sin serpentín.
Diseño del intercambiador- De primario-Módulo SBT
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Acumualdor Solar
AGS
SBT
Potencia máxima del Intercambiador 10 kW (8 captadores y acumulador de 1000l)
Diseño del intercambiador- De primario-Módulo SBT
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piscina
FiltroBomba
depuradora
Intercambiador de calor para circuitos solares con piscina.Su correcta posición será después del filtro.Potencia Max. 12 kW (10 captadores)
Diseño del intercambiador- De primario - Intercambiador SBS
100
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Sistema de intercambio para circuito secundario (vivienda).
• Intercambiador de placas soldadasde acero AISI 316 de 35 kW.
• Válvula proporcional (PM).• Purgador de aire.• Mando para ajuste de temperatura.• Placa metálica de soporte.• Conexiones metálicas.
Diseño del intercambiador- Estación de transferencia AV35
101
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Internal | TT/SRE | 24/04/2008 | © Robert Bosch GmbH 2008. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Ida solar
Retornosolar
Entrada agua de red
Salida ACShacia caldera
Cuando no hay consumo de ACS la válvula proporcional cierra el paso al intercambiador.
MENORES PÉRDIDAS DE CALORMENOR TAMAÑO DE BOMBA DE
RECIRCULACIÓN
Al producirse un consumo la válvulase abre y adapta el grado de apertura al caudal circulante
RENDIMIENTO OPTIMIZADO EN EL INTERCAMBIADOR
Diseño del intercambiador Estación de transferencia AV35 -Funcionamiento
102
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Internal | STS/PRM1-We | 09/11/2010 | © Robert Bosch GmbH 2010. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
• Estación de producción instantánea de acs• Caudal máximo 11 l/min acs• Válvula de tres vías integrada para conseguir
temperatura de comfort (temperatura ajustable35-55°C acs)
• Electroválvula con sensor de caudal paramejorar la eficiencia
• Intercambiador sobredimensionado parafavorecer el ahorro
• Limitador de temperatura para protección del aparato
• Conexiones para cada aparato como accesorio
Modelo con válvula mezcladora
Diseño del intercambiador- Solar box
103
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Internal | STS/PRM1-We | 09/11/2010 | © Robert Bosch GmbH 2010. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
• Estación de producción instantánea• Caudal máximo 12 l/min acs• Electroválvula con detector de flujo para
mejorar la eficiencia del sistema• Intercambiador sobredimensionano para
favorecer el ahorro• Limitador de temperatura para protección del
equipo• Conexiones para cada aparato como
accesorio
Modelo sin válvula mezcladoraDiseño del intercambiador- Solar box
104
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Internal | STS/PRM1-We | 09/11/2010 | © Robert Bosch GmbH 2010. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Entrada agua fría
Interruptorflujo
Del acumuladorsolar
Al acumulador solar
Entrada de aguaprecalentada a la caldera
Diseño del intercambiador- Solar box
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Internal | STS/PRM1-We | 09/11/2010 | © Robert Bosch GmbH 2010. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
105
Aplicaciones Solarbox
(*)Temperatura del depósito 60 ºC
Con válvula de mezcla La temperatura es
constante de 3 - 11 l/min a 45°C.
Sin válvula de mezcla : Para caudal de 3-13
l/min a 45 +/- X°C. (*)
Con válvula de mezclaSin válvula de mezcla
Temperature
Tap rate
Diseño del intercambiador- Solar box
106 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Sistema solar centralizado para la producción instantánea de ACS (hasta• 80 l/min o 20 apartamentos)• Campos de captadores entre 20 y 100 m²• Volumen de depósitos de inercia entre 1000 y 5000 L• Dos modelos:
• Logalux FS 40: estación de producción instantánea de ACS hasta 40 l/min• Logalux FS 80: estación de producción instantánea de ACS hasta 80 l/min
(conexión de dos Logalux FS en cascada)
• Potencia de equipos de apoyo entre 20 y 100 kW• Fracción solar en ACS entre 30 y 70 %
Diseño del intercambiador- Logalux
107 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Logalux FS40• 40 l/min (60°C ACS)• Controlador integrado• Sensor de caudal• Conexión de recirculación• Válvulas para fácil mantenimiento• Gran intercambiador de placas para un
alto grado de confort de ACS y bajatemperatura de retorno al acumulador de inercia
107
Diseño del intercambiador- Logalux FS40
108 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
108
• Logalux FS80• 80 l/min (60°C ACS)• Controlador integrado• Sensor de caudal• Válvula eléctrica de cascada• Válvulas para fácil mantenimiento• Gran intercambiador de placas para un alto
grado de confort de ACS y baja temperaturade retorno al acumulador de inercia
Diseño del intercambiador- Logalux FS80
109 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
1 - 9 WE 10 - 12 WE 13 - 20 WE 21 - 30 WE > 30 WE
109
Diseño del intercambiador- Esquema-Logalux
110 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Índice
•Dimensionado del sistema•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
111 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
La ejecución de la instalación deberárealizarse teniendo en cuenta lo siguiente:
•El trazado, deberá ser lo más corto posible, evitando colocar un número de codos excesivo para evitar generar pérdidas de carga adicionales.
•Recomendable que el trazado horizontaltenga una pendiente mínima del 1% en el sentido de la circulación del fluido.
•La velocidad del fluido debe ser de al menos 0,4 M/s < desplazamiento del aire, y no superior a 1,5 m/s < erosión, ruidos y pérdidas de carga elevadas.
Diseño de tuberias
112 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Los materiales en cada parte del circuito seguirán las indicaciones marcadas en el CTE:
Circuito primario: Los materiales pueden ser cobre y acero inoxidable con uniones roscadas, soldadas o embridadas y protección exterior con pintura anticorrosiva.
Retorno de captadores.
Impulsión de captadores.
Diseño de tuberias- CTE
113 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Circuito secundario: Los materiales a utilizar serán cobre y acero inoxidable (igual que en el circuito de primario). Además se podrán utilizar materiales plásticos que deberán soportar la Tªmáxima del circuito.
Salida de a.c.s a puntos de consumo.
Entrada de agua fría a los acumuladores.
Diseño de tuberias- CTE
114 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Los diámetros de tubería dependen del caudal del circuito primario y este a su vez del número de captadores de la instalación:
Hasta 1.900261,028
Hasta 3.600331,035
Hasta 6.200401,042
Hasta 12.00051,61,054
Hasta 950201,022
Hasta 500161,018
Caudal (litros/h)Diámetro interior (mm)
Espesor de pared (mm)
Diámetro nominal (mm)
nSQQ CaptadorCaptador
Diseño de tuberias- CTE
115 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Considerando que la tubería sea de cobre y de cara a tener una buena velocidad y no excesiva pérdida de carga se pueden tomar como orientativos los siguientes diámetros.
54mm
42mm
35 mm
28 mm
22 mm
18 mm
hasta 25 m
entre 2 y 4
Nº captadores
Hasta 6
Hasta 10
Hasta 15
Hasta 20
Longitud sencilla tubería (un solo tramo)
Hasta 50
Diseño de tuberias- Cálculo de díametros
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Espesores de los aislamientos de tuberías en interior:
Tª máx fluido(ºC)D exterior (mm)
100 a 180>6010040 a 60
504035140<D50403090<D 14050303060<D 9040303035<D 60302525D35
• Tuberías con funcionamiento continuo como redes de a.c.s deben ser aumentados en 5mm.
Diseño de tuberias- Aislamiento
117 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Aislamiento solar con carcasa de PVC Aislamiento insuficiente, espesor reducido
Aislamiento solar tratado con pintura Aislamiento solar recubierto con papel plata
Aislamiento solar con carcasade Aluminio
Diseño de tuberias- Aislamiento-Ejemplos
Dañado por los pájaros
118 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Cuando se generan burbújas de aire en el circuito solar, la circulación del fluido no es perfecta.
• El purgador automático debe colocarse en el punto más alto para eliminar las bolsas de aire.
• Se trata de un purgador de cuerpo metálicoresistente a altas temperaturas equipado con válvula de esfera y cámara de acumulación de vapor.
ELT 6
Diseño de tuberías - Purgador
119 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• La llave de corte solo estará abierta en la puesta en marcha de la instalación.
Abierta en puesta en marcha! Cerrado en funcionamiento!
Diseño de tuberías - Purgador-Ejemplos
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Diseño de tuberías - Purgador-Ejemplos
En el flujo después de cada fila de colectores
Temperatura purgador resistente con un corte
121 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Índice
•Dimensionado del sistema•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
122 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
•La selección de la bomba dependerá de la pérdidade carga total en la instalación y del caudal de distribución.
Pérdida de carga del circuito solar:
•Elegir en el diagrama en función de los resultados o calcular con los sotfware de los fabricantes
pt = pcampo de captación + ptuberias + pacumulador + pOtros
Grupo de bombeo – Cálculo de bomba
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
La velocidad de impulsión se ajusta en función del caudal en estado frío.
agua
Agua/Glicol
Visc
osid
ad (m
m2/
s)
Temperatura (ºC)
Grupo de bombeo – Cálculo de bomba
124 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500
Caudal [l/h]
Pérd
ida
de c
arga
[bar
]
Media: Agua/glicol 50/50Temperatura: 50°C
KS0110/
AGS5
KS0120/
AGS10KS0150/
AGS50
Grupo de bombeo – Elección del grupo de bombeo- Captador plano
125 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Pérd
ida
de c
arga
(mba
r)
Caudal (l/min)
Solar Fluid LS, 40°C
VT12-RVT6-R
Grupo de bombeo – Elección del grupo de bombeo captador CPC
126 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Los grupos de bombeo AGS sirven para permitir el correcto funcionamiento de una instalación solar.
• El fluido caloportador del circuito primario circula a través de la bombade circulación integrada en la estación de bombeo.
• En función del número de captadores y del tipo de conexión se ajusta un caudal máximo de circulación.
• Su valor oscila de 1,2 a 2 l/s por cada 100 m2 de área de colectores. Unos 50 l/h por m2 de captador (CTE).
Grupo de bombeo – Grupo de bombeo AGS
127 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Grupo bombeo 2-lineasGrupo bombeo 1-linea
28 mm28 mm22 mm15 mm 22 mm15 mm Diámetros
/ / / / - / - / Válvula de esfera con termómetro integrado(ida/retorno)
/ / / / -/ - / Válvula antiretorno(ida/retorno)
Caudalímetro
--Separador de aire
Conexión para el llenado
Conexión vaso de expansión
6 bar6 bar6 bar6 bar6 bar6 barVálvula de seguridad
Manómetro
12 m8 m7 m4 m7 m4 mAltura de la bomba
21-5011-206-101-56-101-5Número de captadores
Grupo de bombeo – Modelos AGS
128 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Llave de cierre con termómetro integrado y
válvula de seguridad
conexión para tubo de impulsión y retorno
conexión de llenado
caudalímetro
valvula seguridad6 bar
conexiónvaso
expansión
bombaSeparador de aire
manómetro
caudalímetro
bomba
valvula seguridad6 bar
conexión de llenado
manómetro
Grupo de bombeo – Elementos constructivos
129 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
… con dos consumosPosibilidad de ejecución junto con dos
grupos de bombeo
Valvula de seguridad del grupo de 1-linea puedeno colocarse
… con dos campos de captaciónGrupo de bombeo 1-linea junto con
grupo de 2-lineas
Doble campo de captación: dos vávulas de seguridad y dos
vasos de expansión
Grupo de bombeo – Aplicaciones
130 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• La válvula de seguridad debe ser dimensionado según EN 12976 y 12977,esto significa que debe estar alineada con la el colector o grupo de colectores y debe ser capaz de drenar su máxima salida (eficiencia óptica h0 x 1000 W / m²)
• Sólo las válvulas de seguridad que se han diseñado para un máx. 6 bar y 120 ° C y que tienen el código “S”(solar) deben ser usadas.
• Las válvulas de seguridad se montan en la dirección del flujo, en el retorno del sistema de energía solar después de la válvula de antiretorno.
• Se debe asegurar que no hay temperatura > 120 °C en este lugar.
Grupo de bombeo – Válvula de seguridad
131 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• La función de la válvula de seguridad en un sistema es drenar el fluido del sistemasi se excede la presión máxima.
INCORRECTO
Grupo de bombeo – Válvula de seguridad
132 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Canalización de la válvula de seguridad.
• Es conveniente canalizar la válvula de seguridad de cara a recoger el fluido en el caso de que se produzca un aumento de presión.
• Ese fluido podrá ser utilizado en posteriores ocasiones, por lo se recomienda que se dirija al bidón de fluido caloportador.
INCORRECTO
Grupo de bombeo – Válvula de seguridad
133 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Índice
•Dimensionado del sistema•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
134 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
El vaso de expansión tiene tres funcionesimportantes:
• Proporcionar el suministro de fluido que es necesario equilibrar durante la disminución de volumen a bajas temperaturas.
• Absorber la expansión del fluido causado por la subida de las temperaturas.
• Absorbe la expansión del volumen causada por la construcción de vapor durante la fase de estancamiento.
Vaso de expansión – Funciones
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• La forma de compensar la dilatación es colocar un vaso de expansión que absorba el volumen. En condiciones de funcionamiento a máximapresión la membrana se desplaza y el volumenes alojado en el interior.
• Deberá ser capaz de compensar el volumen del fluido en el campo de captación, incluyendo las tuberías de conexión entre captadores en más de 10% , en el caso de pueda llegar a evaporarse en condiciones de estancamiento.
Vaso de expansión – Funciones
136 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
adoresintercambicaptadorestuberíasninstalació VVV V
El volumen debe ser suficiente para soportar la expansión del fluido. Su volumen se determina mediante la siguiente fórmula:
if
fninstalacioexpansión PP
PεVV
: Coeficiente de dilatación del fluido. Se toma un 0.08Pf: Presión absoluta de la válvula de seguridad.Pi: Presión mínima de llenado en frío
Vaso de expansión – Dimensionado
1,19542×1,5
0,20118×1,0
0,80435×1,50,49128×1,50,31422×1,0
0,13315×1,0
Volumen específico [l/m]Dimensión de tuberiaØ x aislamiento [mm]
Volumen específico de llenado de las tuberías seleccionadas
horizontalvertical
horizonalvertical
Version
FKT-1
FKC-10,86
1,761,431,25
Tipo
Colectorcontenido
l
Colectores solares
137 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Principio de cálculo
Presión inicial del vaso de expansión
Formula para calcular la presión inicial
Párametros de cálculopi Presión de precarga del vaso de expansiónhest Altura estática m, altuta entre el vaso de expansión y el pto más alto de la instalación.
• La presión mínima de entrada es 1.2 bar.
pi = 0,1 * hest + 0,5bar
pi
Vaso de expansión – Dimensionado
138 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Presión de llenado del vaso de expansión
Fórmula para la presión final de llenado de un vaso de expansión
Calculation parameters and picture legendPi Presión de precarga del vaso de expansiónpll Presión de llenadoVV Volumen estatico (al menos 3 litros)
Vaso de expansión – Dimensionado
• Principio de cálculo
pi = pll + 0,3bar
pll
139 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Principio de cálculo
Presión final del vaso de expansión
Formula de la presión final en el vaso de expansión
Parámetros de cálculopf Presión final del vaso de expansiónpvs Presión abosluta de la válvula de seguridadVe Volumen de expansión lVV Volumen estatico (al menos 3 litros)
pf <= pvs – 0,2 bar para pvs<= 3 barpf <= 0,9. pvs para pvs >3 bar
La presion final del vaso de expansion esta sujeta al tarado de la valvula de seguridad del circuito.
pf
Vaso de expansión – Dimensionado
140 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Tabla orientativa de vasos de expansión
MAG 80MAG 50MAG 35MAG 25MAG 251518
MAG 80MAG 50MAG 35MAG 25MAG 252022
> 80MAG 80MAG 50MAG 35MAG 252527
> 80MAG 80MAG 80MAG 50MAG 253032
hasta 2 18mm
Nº captadores / mm
hasta 5 22 mm
hasta 10 28 mm
hasta 12 28mm
Hasta 15 35mm
H estática (m) L tramo(m)
* La altura entre la ubicación del vaso y el punto más alto de la instalación arrojarían tamaños distintos de vaso de expansión
Vaso de expansión – Dimensionado
141 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• La colocación del vaso de expansión juega un papel importante.
• En esta posición se evita la cesión de calor al vaso de expansión. Siempreexistirá una diferencia de temperaturasque permitirá absorber la dilataciónmediante el desplazamiento de la membrana.
• En esta posición se transmitetemperatura al vaso de expansión. Si se da esta situación la membranatendrá dificultades para desplazarse y absorber la dilatación.
Vaso de expansión – Disposición
142 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Índice
•Dimensionado del sistema•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
143 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
•¿Integración con los sistemas existentes?¿Existe sistema de acs? ¿Deseamos apoyo a calefacción? ¿Que tipo de sistema de calefacción?
• ¿Existe la técnica / infraestructura utilizable?¿Un mayor uso del almacenamiento de agua caliente sanitaria existente o ya
existente almacenamiento intermedio deseado?
•¿Concepto de suministro de agua caliente sanitaria central / descentralizada?
•¿Sistema de energia auxiliar?¿En qué forma y dónde (central / descentralizado)?
•Filosofía y aspectos de proyectista / usuario / operarioEficiencia, coste, cómodo o operativo
•Espacio disponible para el campo de colectores y la técnica
•Etc….
Configuración de sistemas
144
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Sistema 1
ACSAlmacenamientoindividual
Sistema 2
ACSIntercambiadorindividual
Sistema 4
ACS
DestrentalizadoPpal mercado: Sur de Europa
Centralizado
Configuración de sistemas
Sistema 3
ACS
Intercambiadorcentral
Sistema 5
ACSCalefacción
145
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
a fria
acs
a fria
acs
a fria
acs
a fria
acs
Sistema 1 –Almacenamiento indivial Solución para la casa multifamiliar con 3 - X
pisos Con producción de ACS Campo de colectores centralizado con apoyo
descentralizada de calentamiento. Pequeños acumuladores de ACS por piso de
75 a 200 l Una solución simple
Componentes del sistema Campo de captadores y accesorios de
montaje. Grupo de bombeo Acumuladores de ACS Centralita de regulación Control de la carga del tanque de ACS
Configuración de sistemas- Descrentalizado de acs
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Localización: Edificio 20 viviendas SabadelInstalación: acs distribuidaConfiguración:15 CaptadoresVolumen acumulación acs 90 lControl diferencial en cada vivienda TDS10Cadera Euroline 23kW
Configuración de sistemas- Descrentalizado de acs- Ejemplo
147 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Localización: Edificio 30 viviendas MadridInstalación: a.c.s distribuida con sistema de disipación.Configuración:26 CaptadoresVolumen acumulación a.c.s 90 lControl diferencial en cada vivienda TDS50Cadera Euroline 23kW
Configuración de sistemas- Descrentalizado de acs+ aerotermo- Ejemplo
148
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
a friaacs
a friaacs
a friaacs
a friaacs
Sistema 2 –Intercambiador de placas/ Kit solar Solución para casa multifamiliar con 3 - X pisos Con producción de ACS Campo de colectores central con depósito de
inercia central y descentralizada sistema de apoyo auxiliar
Intercambiador de calor en cada piso
Componentes del sistema Campo de captadores y accesorios de
montaje Grupo de bombeo Depósito de inercia Intercambiador de calor x vivienda Centralita de regulación
Configuración de sistemas- Descrentalizado de acs
149 TT-SSP-TR © BBT Thermotechnik GmbH reserves all rights even in the event of industrial property rights. We reserve all rights of disposal such as copying and passing on to third parties.
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Configuración de sistemas- Descrentalizado de acs
150
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Sistema 3 –Intercambiador de placascentralizado
Solución para casa multifamiliar con 3 - X pisos Con producción de ACS Campo de colectores central con depósito de
inercia central y descentralizada sistema de apoyo auxiliar
Intercambiador de calor central
Componentes del sistema Campo de captadores y accesorios de
montaje Grupo de bombeo Depósito de inercia Intercambiador de calor centralizado(Logalux
FS40 o FS 80(con control) Centralita de regulación
Configuración de sistemas- Descrentalizado de acs
151
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
acs
acs
acs
acs
a fria
a fria
a fria
a fria
a fria
Sistema 4 – Centralizada – 3 a 20 Pisos
Solución para viviendas multifamiliar de 3 a 20 pisos
Con producción de ACS Sistema centralizado de calefacción
Componentes del sistema
Campo de colectores incl. el sistema de montaje
Estación de bombeo solar Depósitos de inercia de 500 - 2000 L Logalux FS40 o FS 80(con control) Círculo de control solar
Configuración de sistemas- Centralizado de acs
152
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
acs
acs
acs
acs
a fria
a fria
a fria
a fria
afria
Sistema 5 – Centralizado – Más de 20 pisos
Solución para viviendas con más de 20 pisospara agua caliente
Sistema de precalentamiento (Buderus SAT-VWS)
Sistema central con la parte posterior central de la calefacción
Muy apropiado para la modificación - el uso de depósitos existentes de ACS
Componenetes del sistema
Campo de colectores incl. el sistema de montaje Estación de bombeo solar Depósito de inercia Actualizar la unidad (buffer de transferencia de
calor al tanque de agua caliente sanitaria) Precalentamiendo del depósito de ACS Depósito ACS, copia de seguridad de
calefacción Círculo de control solar Unidad de control de recarga
Configuración de sistemas- Centralizado de acs
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Localización: Edificio 62 viviendas Madrid (Getafe)Instalación: acs centralizadaConfiguración:20 Captadores SKN 3Volumen acumulación 2000 lControl
Configuración de sistemas- Crentalizado de acs
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Instalación Solar en Comunidad de Vecinos
Provincia: Madrid53 captadores SKN 3.02 calderas de acero, Logano plus SB 615 y Logano SK 625Acumulación de 5000l
Configuración de sistemas- Crentalizado de acs
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Localización: Edificio 19 viviendas Madrid (Getafe)Instalación: acs centralizada y calefacciónConfiguración:6 CaptadoresVolumen acumulación 600 lControl diferencial
Configuración de sistemas- Centralizado de acs y calefacción
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Índice
•Dimensionado del sistema•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
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Hay que diseñar la instalación teniendo en cuenta como actúa la instalación en lossiguientes casos:
• Funcionamiento habitual• Funcionamiento cuando Tacum>60ºC• Funcionamiento en sobrecalentamiento Tacum = Tnom
• Estancamiento• Protección frente a heladas• Tratamiento térmico contra la legionella
Funcionamiento de la instalación
• Nota importante:Mayores problemas cuando los captadores reciben energía y no somoscapaces de emplearla.
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15º
15Cº
Tcap =47 ºC
Tac=40 ºC
Funcionamiento de la instalación- Arranque y parada del primario
15º C
15Cº
Tcap =15 ºC
Tac=40 ºC
8:00 h 9:30 h Un instante antes de arrancar 9:30h 30 s después del
arranque
35Cº
47Cº
42ºC
15Cº
Tcap =42 ºC
Tac=47 ºC
35Cº
42Cº
Cuando sale el sol, la radiación solar calienta el fluido
El fluido asciende a la parte superior
Cuando Tcap-Tac>7ºC arranca la bomba
En la parte central e inferior de los captadores está muy frio por lo que la Tcap= 42ºC y para bomba
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Funcionamiento de la instalación- Arranque y parada del primario
15º
15º
35º
45º
55ºoff
Tcap =47 ºC
Tac=40 ºC
45º
15º
35º
45º
55ºon
Tcap =47 ºC
Tac=40 ºC
47º
35º
35º
45º
55ºoff
Tcap =25 ºC
Tac=40 ºC
Instalación parada (justo antes de arrancar)
Arranque de la instalación (10 s después del arranque)
Arranque de la instalación (30 s después del arranque)
•En el amanecer podemos tener problemas de contínuas para-marcha de la bomba.
•Programar el paro a diferencias de temperatura de 2ºC y tiemposmínimos de circulación igual al tiempo en recorrer el fluido todo el circuito.
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• Sistemas solares con acumulación distribuida sino disponemos del dato de Tacum:
• Instalar un piranómetro> Arranque de bombacuando la radiación sea superior a 300-400 W/m2
• Realizar el arranque de la bomba cuando la Tcap=60ºC. Si la Tacum>60ºC puede haberproblemas.
• No programar por tiempo:
• exceso de arranques en días nublados
• Tiempos entre arranques altos, posibilidadde alcanzar 120ºC y se produzca vapor.
• Pasar a ventajas y desventaja
Funcionamiento de la instalación- Arranque y parada
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• Ausencia de circulación del fluido con radiación.
• El CTE en su HE4 indica que la instalación solar debe de soportar la temperatura de estancamiento y reestablecerse sin intervenciónexterna. El RITE obliga a realizar la prueba de estancamiento.
• El estancamiento puede producirse por:• Falta de consumo• Apoyo a calefacción o aporte solar elevado,
volumen de acumulación insuficiente, y porfalta de extracción.
Aumento de temperatura y presión en el captador (siempre la presión por debajo de 6 bar)
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento
55º
65º
75ºoff
Tcap =145ºC
Tac=60 ºC
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento en 5 pasos
• Fase 1 Expansión del fluido: Por el circuitono se extrae calor. El volumen del fluido se expande y la presión del sistema se incrementa alrededor de 1 bar hasta que la temperatura de ebullición se alcanza.
• Fase 2 Evaporación del fluido: A la temperatura de ebullición se forma vapor en el colector, la presión del sistema se incrementa una vez más alrededor de 1 bar. La temperatura media es ahora de alrededorde145ºC.
75º C
65º C
55º C
off
125ºC
75º C
65º C
55º C
off
145ºC
Fluido 100ºC
65ºC
56ºC
Fluido 100ºC
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento en 5 pasos
• Fase 3 Sobrecalentamiento: Debido a la concentración de menos agua en el circuitopuede evaporarse.
Resultado: El punto de ebullición y temperaturas en el colector aumenta. La eficiencia del colector decrece.Volumen de vapor en el sistema aumenta. La presión dismininuye la temperatura llegaa la temperatura de estancamiento.
Esta condición se mantiene hasta que la irradación no es suficiente ya para mantenerla temperatura de estancamiento.
off
145ºC
Fluido 100ºC
65ºC
56ºC
75º C
65º C
55º C
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento en 5 pasos
• Fase 5 Relleno del campo de colectores: Debido a la disminución de la irradiación la temperaturas y las presiones del colector y del sistema disminuyen.
• El vapor se condensa y el fluido se desplazade nuevo al colector, gracias al vaso de expansión.
• La colocación del vaso de expansión juega un papel importante.
• Deberá ser capaz de compensar el volumen del fluido en el campo de captación, incluyendo las tuberías de conexión entre captadores en más de 10%.
off
145ºC
Fluido 100ºC
65ºC
56ºC
Vaso de expansión aguas abajo de la válvula antirretorno y por tanto en la expulsión de la bomba “vaciado rápido”
75º C
65º C
55º C
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Funcionamiento de la instalación- Vaso de expansión en la aspiración de la bomba
• Válvula antirretorno: No permite que el vaporproducido en los captadores empuje el líquidopor la parte inferior.
• Si el circuito esta bien aislado , todo la tuberíade retorno se llena de vapor. En el intercambiador se produce vapor.
• El incremento de volumen de vapor>incremento de presión. Podremosalcanzar hasta los 6 bar.
• Arranque de bomba dificil.
off
145ºC
Fluido
56ºC
145ºC
56ºC
Vaso de expansión en la aspiración de la bomba y la válvula antirretorno en la impulsión “vaciado lento”
75º C
65º C
55º C
Vapor
Fluido
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento con aire
• No se produce vapor, los captadores alcanzanla temperatura de estancamiento.
• El vaciado del captador puede ser:• Accidental• Drain-back
• No es importante la presión max ya que no se genera vapor.
• El captador soporta perfectamente la temperatura de estancamiento, pero posibleenvejecimiento acelerado de los captadores.
• Dificultades en el llenado de la instalación y la consiguiente purga de aire.
off
190ºC
65ºC
56ºC
Drain-back
75º C
65º C
55º C
aire
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•El circuito primario se llena de fluido hasta la cota marcada por la entrada superior del serpentín.
•Si temperatura del captador mayor que temperatura del tanque, la regulación da orden a la bomba de ponerse en marcha. Dicha bomba, tiene la particularidad de tener una altura manométrica muy alta.
•El aire se arrastra al serpentín de diseño especial (con cámara superior para alojar el aire del circuito). Al minuto de empezar a funcionar, todo el aire se encuentra ya en el serpentín
Inconvenientes
La bomba consume mucha energía y es ruidosa.
Sólo sirve para sistemas pequeños(Aprox 300L de acumulación)
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento con aire-Drainkback
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- Efectos
daños
Formación de vapor > daños en el sistemaEjemplo: Instalación de 23 x FKT 4.0Daños:• Conector/compensador y la conexión
severamente dañados.
Reparación:• Remplazar todos los conectores y reparar las
conexiones.
Esfuerzo:• Drenar el campo de captación, remplazar los
40 conectores, llenar y purgar el circuito> sólopara remplazar los conectores 2 personas * 1 día.
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• Datos técnicos TYFOCOR® L
• Propilenglicol al 30%.• Líquido• Incoloro• Casi Inoloro• Rango entre -14ºC y > 100ºC.• PH entre 7,5 y 8,5.
Tifocor 10 y 20 Litros
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- Efectos
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- Efectos• Envejecimiento prematuro del fluido
• Hay más envejecimiento en las transferencias de calor si el sistema llega al estancamiento más a menudo. Las moléculas se rompen a temperaturas alrededor de 170ºC de esta forma estas pueden interconectar con otras moléculas así acelerar el proceso de acidificación aumentado el riesgo de corrosión.
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- Efectos• Envejecimiento prematuro del fluido
• A altas temperaturas el glycol es vulnerable a la oxidación. Si hay oxigeno en el fluido se dañara y se formaran depósitos sólidos. Estudios científicos muestran que sistemas agujereados con un suministro de aire permanente son claramente más problemáticos comparados con altas temperaturas causadas por estancamiento.
Prematura reducción en caso de sobrecargainhibidor de contenido
Disminuye> la formación de compuestos ácidosalrededor de la alcalinidad del 10% > que está por debajo de pH 7
Alcalinidad de reserva
Disminuye> la formación de compuestos ácidospH <7: protección contra la corrosión insuficiente
Valores de pH
Dilución, concentraciónDensidad, Refracción
Oscurecimiento, opacidad, mal olor>sobrecarga térmica, contaminación.
Apariencia
Estado de las condiciones de funcionamiento del fluidoParámetros
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- Efectos
• Envejecimiento prematuro del fluido
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
Una instalación correctamente diseñada es la que previene los posibles problemasde estancamiento. Medidas:
• Instalar colectores con un adecuado comportamiento en el vaciado
El fluido se pude desplazar fácilmente hacia el vaso de expansión
El fluido sufre menos daños
La formación de vapor es de 20Watt/m2
El fluido esta atrapado en la parte baja del captador, no tiene alimentación directa al vaso de expansión.
El fluido se degrada.
La formación de vapor es de 120Watt/m2
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Potencia de Pérdidas (Watt/m)
a 155 ºCa 130 ºCAislamiento interiorDiámetro nominal (mm)
28,922,840 mmCu 35 x 1,5
29,122,940 mmCu 28 x 1
25,620,230 mmCu 22 x 1
27,321,520 mmCu 18 x 1
28,922,840 mmCu 35 x 1,5
25,620,240 mmCu 28 x 1
22,719,940 mmCu 22 x 1
23,218,230 mmCu 18 x 1
a 155 ºCa 130 ºCAislamiento exteriorDiámetro nominal (mm)
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
Las pérdidas de energía de las tuberías aisladas con el espesor de aislamiento recomendado para la zona interior y exterior
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
Ejemplo
16 colectores de 2,2 m2, con buenas características de drenaje.
16 x 2,2 x 20 W/m2 = 704 Watt vapor de salida
704 Watt/ 25Watt/m = 28 m de tubería
16 colectores de 2,2 m2, con pobres características de drenaje.
16 x 2,2 x 120 Watt/m2 = 4224 Watt vapor de salida
4224 Watt/ 25Watt/m = 169 m de tubería
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?¿Cuándo?
•Hay corta distancia entre el campo de captación y el vaso de expansión por ejemplo instalaciones de tejado.
•Distancia (volumen de tuberías >difusión de vapor)
•Volumen del líquido solar en la tuberíaentre un campo de colectores y el vaso de expansión es menor que la difusión de vapor
¿Por qué?•Protección del vaso de expansión deinaceptablemente altas temperaturas
Calculo
Vaso de expansión en línea
Vve= (vapor generado-distancia cap/ve X área de tuberia)
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
• Asegurar un buen dimensionamiento del vaso de expansión• Proteger el vaso de expansión del vapor• No instalar una válvula de retorno entre el campo de captadores y el vaso de
expansión. Las válvulas de retorno determina la dirección de penetración del vapor.
• Correcta válvula de seguridad compatible a la presión de estancamiento (normalmente 6 bar)
• Seleccionar componentes resistentes al vapor y a altas temperaturas, además de un glicol adecuado
• Los colectores de tubo de vacío tienen un mal drenaje, la potencia de generación debe ser conocida y fiable.
• Asegurarse mediante el sistema de control de que la bomba no puede reiniciarse si existe vapor en los colectores (Max. Temp de operación)
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• Desvío de excedentes:
Piscina. Aerotermos por gravedad.
Aerotermos dinámicos.
a) b)
a) Máxima irradiancia y baja demanda
b) Falta de suministro eléctrico
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Posible para pequeñas instalaciones:
• Tapar el número de captadores no necesarios.
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Sistema de seguridad sin componentes electrónicos que actuará cuando se den las siguientes situaciones:
• Falta de suministro eléctrico.• Problemas de sobretemperatura.
Elementos:• Válvulas de 4 vías termostática.• Intercambiador de calor.• Separador de aire, tubo de by-pass, válvula de retención.
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Funcionamiento normal el fluido circula por los captadores y se calienta. La válvula de 4 vías termostática estará tarada a una temperatura máxima por debajo de la cual la válvula de retención hace que el fluido mantenga su recorrido habitual.
a) En momentos de máxima irradiancia y baja demanda en las que se den temperaturas por encima del taraje de la válvula, esta dirige el fluido al disipador para rebajar su temperatura.
b) Si hay falta de suministro eléctrico y se alcanza la temperatura tarada, la válvula da paso y se crea una circulación natural de disipación al ambiente.
a) b)
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
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Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Ejemplos de Selección de Aerotermos
• Elegir el modelo de disipador siguiendolas indicaciones del farbicante.
• Ejemplo de cálculo:
Area de colectores 50 m² = 40 KW de potencia de disipación
Importante:
Utilizar uniones en T para el ensamblaje de lastuberías impide la circulación defectuosa debida a efectos de succión. (ver esquema)
400500
36045032040028836026133024030022428020025018423016020014418012015011214090120801007290648056704860
5040302010
m² del Campo de captadores
10
403224
8
Potencia kW
Funcionamiento de la instalación- Estancamiento- ¿Cómo evitarse?
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Funcionamiento de la instalación- Frente a heladas
La instalación solar se encuentra en elexterior expuesto a las condiciones másdesfavorables.
Existe riesgo en toda la Península Ibérica
La protección contra heladas consiste:
• En el empleo de un fluido térmico con un punto de congelación de 5ºC inferior a la temperatura mínima histórica de la localidad
• Activar la bomba del primario cuando la temperatura de la sonda de captadores sea inferior a 5ºC.
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Fluido caloportador TYFOCOR L (30 % concentración)
•Usar el fluido caloportador recomendadopor el fabricante!
•Protección contra heladas (-14ºC) y corrosión.
•Alta capacidad y conductividad térmica .
Comprobador líquido solar:
Indicador de pH WTI:
Funcionamiento de la instalación- Frente a heladas
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On/Off (Off)Circulación del fluido si la temperaturadesciende por debajo de 5ºC y desconecta sise alcanzan los 7ºC
Función Antiheladas
Funcionamiento de la instalación- ¿Cómo evitarse?
Mediante un sistema de control
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Debe instalarse un sistema automático de mezcla que limite la Tª de suministro a 60ºC (CTE).
• Permite el aprovechamiento racional del agua del depósito.
• Ajuste de salida de 30º a 65 ºC.
• AtenciónSistema de protección por altastemperaturas a la salida del depósito. Protección contra quemaduras.
Funcionamiento de la instalación- Protección contra quemaduras
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Índice
•Dimensionado del sistema•Campo de captación•Montaje del campo de captación •Acumulación•Intercambiador•Tuberías•Grupo de Bombeo•Vaso de expansión•Configuración de sistemas•Funcionamiento•Futuro
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
• Incremento global de la demanda energética: pronóstico hasta 2100• Recursos de energia fosil son limitados• La solución: incrementar el uso de energias renovables
Source: www.solarwirtschaft.de
2000 2010 2020 2030 2040 2050 2100 Otra renovables
Energia Solar térmica
Energia Solar (Fotovoltaica a. solarHuertos solares)
Eólica
Biomasa
Hidráulica
Nuclear
Gas Natual
Grabón
Gasoleo
1.200
1.600
1.400
1.000
800
600
400
200
0
Prognosis of the Federal Government’s economic board:Global environmental changes
annual primary energy application[ EJ/a ]*
* EJ/a: 1018 Joule/year
El sol energia gratuita
Futuro de la energía solar térmica
192
Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Intern | TT/STR | 01.04.2008 | © Robert Bosch GmbH 2008. Alle Rechte vorbehalten, auch bzgl. jeder Verfügung, Verwertung, Reproduktion, Bearbeitung, Weitergabe sowie für den Fall von Schutzrechtsanmeldungen.
Thermotechnology
Producción de acs
Producción de acsy
Apoyo a calefaccióm
- Demanda energética- Aporte energetico solar
Demanda de acs anual
Demanda de acs + apoyocalefacciónanual
Futuro de la energía solar térmica
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Las nuevas calderas de condensación, incluyen el control de la instalación solar y los accesorios necesarios
Estación solar con ISM1
IPMMezcladora
BombaCircuito de calefacción
DWU
Compensadorhidráulico
Fx-Controller
NUEVO
Válvula Mezcladora114Válvula Desviadora113Módulo Calefacción112
Servomotor111Válvula Mezcladora110
Compensador Hidráulico19Módulo Solar18
Estación Solar17Acumulador Solar Combi16
Componentes de la instalación:
Vaso de Expansión de calefacción15Controlador14
Vaso de Expansión Solar13Captadores Solares32
Caldera de Condensación solo calefacción11
ProductoNúmerode piezas
AHORA
Componentes de la instalación:
Vaso de Expansión de calefacción15
Controlador FW 10014
Vaso de Expansión Solar SAG 2513
Captadores Solares FKT / FKC / FKB / FCC / FCB32
Cerapur Solar11
ProductoNúmerode piezas
NUEVO
Futuro de la energía solar térmica
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
La posibilidad de integración con otras tecnologías innovadoras de forma sencilla y económica, la hacen ideal.
La energía geotérmica es fuente de energía renovable,ideal para trabajar con bombas agua-agua en sistemas de baja temperatura.
Sin embargo, aunque pueden producir ACS, no consigue temperaturas superiores a 50-55ºC.
Futuro de la energía solar térmica
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
La posibilidad de integración con otras tecnologías innovadoras de forma sencilla y económica, la hacen ideal.
Es ideal para servir como aporte de temperatura adicional, garantizando a la bomba de geotermiael trabajo a temperaturas bajas y por tanto con elevados rendimientos en cualquier situación
Futuro de la energía solar térmica
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Módulo V.I Diseño de Instalaciones Solares
Ideal para combinar con sistemas de calefacción centralizados, en instalaciones en las que el consumo de agua caliente sanitaria es prioritaria.
Típica instalación en el sector hotelero. Los excedentes de ACS se utilizan para prolongar la temporada de baño.
Futuro de la energía solar térmica