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

15

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

Gracias

Eng. Micky Carmel

micky@chromagen.com

www.chromagen.com