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Diseño de Sistemas Principios
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• Cuando la radiación solar incide en el colector, la temperatura del agua en su interior aumenta.
• Cuando el sensor del colector mide una temperatura 8°C mayor que la temperatura del depósito (o de la línea de retorno) el controlador manda arrancar la bomba. (DT on)
• Cuando el sensor del colector mide una temperatura 3°C mayor que la temperatura del depósito (o de la línea de retorno) el controlador manda parar la bomba. (DT off)
Principios de Operación de Sistemas Forzados
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• Hacer un buen plan del proyecto:– requerimientos del cliente.– planos del edificio (espacio disponible).– diseño de sistemas existentes, etc.
• Conocer datos climáticos.
• Conocer los reglamentos locales y los diseños de sistemas que cumplen con los requerimientos.
Diseño del Campo de Colectores
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• Mejor práctica:• Balance Hidráulico / Térmico:
– Retorno Invertido.– Equilibrado entre ramales.
• Grupos de 3-4 colectores en paralelo• Caudal recomendado: 80 L/hr/m2.• Caudal aceptable: 40-120 L/hr/m2.• Ramales pueden ser equilibrados manualmente (evitar en lo posible esta opción).
– Instalar una válvula de equilibrado a la entrada de cada ramal menor.– Instalar una vaina para sensor en cada ramal no equilibrado para confirmar la
temperatura.
Diseño del Campo de Colectores
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• Inclinación de colectores de acuerdo a:– Latitud del lugar [Latitude+10°(?)].– Meses requeridos de calefacción.– Requerimientos del cliente.– Consideraciones estéticas.– Angulo minimo de salida del aire.
Diseño del Campo de Colectores
x
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Agua Calente Sanitaria
• Agua caliente sanitaria (ducha, cocina, etc):
• Diseñar para la captación de energía necesaria para el día entero.
• Demanda basada en los requerimientos del cliente, capacidad económica del cliente, niveles de consumo espacio disponible, otros spec.
• Temperaura del agua de consumo 45°C.
• Temperatura de diseño del acumulador 60-65°C.
• Preferible conexión de colectores en paralelo.
Irradiación solar Demanda de agua sanitaria caliente Rendimiento de sistema solar
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Aplicaciones Industriales
• Cuando un proyecto requiere altas temperaturas de agua:
• Se necesita conectar los colectores en serie.• En una conexión en serie, instalar más
colectores al principio de la serie para alcanzar mayores eficiencias en el campo de colectores.
• En muchos casos, es útil un diseño de precalentamiento solar.
30C
40C 48C 52C
90C
70C
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Diseño del Campo de Colectores
• Hasta cuatro colectores agrupados en una conexión en paralelo.
• Hasta tres colectores (o grupos) conectados en serie.
• Recordar- Un colector de placa plana trabaja al 75% de eficiencia a una temperatura cercana a la ambiente y al 30% de eficiencia a 80°C.
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• Los colectores deben orientarse (azimuth) al sur en el hemisferio norte y al norte en el hemisferio sur.
• Si los colectores no pueden instalarse con un ángulo óptimo o cuando se proyecta una sombra sobre parte del campo, mayor cantidad de colectores deben ser instalados para compensar la reducción de energía captada.
Diseño del Campo de Colectores
-90 -60 -30 0 30 60 900
30
60
90
Azimuth
Tilt
San Diego, CA
0.40-0.500.50-0.600.60-0.700.70-0.800.80-0.900.90-1.00
SOF
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Sizing PrinciplesSupply =Demand
ηcollector(X=0.03)*A*E = Q(vol)*VOL
• η(X)= Efficiency at representative working point • A=area of collectors aperture (m2)• E=Average daily radiation (kW)• Q(vol)=required energy per liter(kWh)• VOL = amount of liters in the system
(0.72-4.1*0.03)*4.3m2*4646kcal/d=11,867 kcal/day
Design 41 kcal/Liter/day
11867/41 = 290L
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Gutemala City irradiation data
MonthIrradiation [kwh]
Jan174
Feb174
Mar184
Apr176
May151
Jun142
Jul157
Aug161
Sep154
Oct159
Nov159
Dec170
Year1962
Average day5.4 [kWh/day]
Average day4646 ]kCal/day]
Irradiation of global rad. tilted plane Azimuth 0°, Inclination 20°
Irradiation of global rad. tilted planeAzimuth = 0°, Inclination = 20°
120
130
140
150
160
170
180
190
Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec
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Campo de 3+3 colectores en serie
Del acumulador
Al acumulador
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Campo de 3+3 colectores en paralelo
Del acumulador Al acumulador
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Campo de 10 colectores
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3x4 en paralelo
Del acumulador
Al acumulador
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Instalación en Edificio de
Departamentos
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Calefacción de piscina
Filtro
Calefactor auxiliar
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Esquema general del sistema
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Posicion de colectores en el area
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Campo de colectores - fontanería
1
2
3
4
1
2
3
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Controlador
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Bombas
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Precalefaccion
