COLECTOR SOLAR“Dispositivo en el que tiene lugar la transferencia de la energía calorífica solar al fluido que circula por el colector”.

Colector plano1. Capta la suma de la energía directa y de la difusa 2. Tiene una sola orientación3. Temperatura < 90 ºC

Colector de concentración1. Solo capta la energía directa2. Debe orientarse directamente al Sol3. Temperatura > 90 ºC

Tipos de colectores

Colector solar de Placa Plana

Colectores solares de caucho

Tubos de Calor

Colectores cónicos o esféricos

Elementos de un colector plano

1.Cubierta transparente (CT)2.Superficie absorbente o absorbedor (AB)3.Circuito de fluido (CF)4.Aislamiento (AIS) 5.Carcasa.

Elementos

Efectos de la radiacióna) parcialmente reflejadab) parcialmente transmitidac) parcialmente absorbida

I = R + T + A

ρ + τ + α = 1

· ρ, Coeficiente de reflexión, reflectividad o reflectancia

· τ, Coeficiente de transmisión, transmitividad o transmitancia

· α, Coeficiente de absorción, absortancia

Cubierta transparenteProduce el efecto invernadero, reduce las perdidas por convección

Características

-Alta transmisibilidad para 0.3<λ<3 µm

-Baja transmisibilidad para λ>3 µm

-Bajo conductividad térmica

-Alta reflectividad para λ>3 µm

1. Vidrios2. Plásticos

vidriopolipropilenoMylar

Materiales

Superficie absorbente

Características

-Alta absorbancia

-Baja emitancia

-Baja reflectividad

-Alta conductividad térmica

Tratamiento selectivo a la superficie

1. Tipo sándwich

2. Placa metálica con tubos

3. Placas de plástico

serie

paraleloConfiguración

Fluido caloportadorAGUA: Buenas propiedades térmicas

Aislamiento térmico-Baja conductividad térmica

-Resistencia a la temperatura

-Soportar la humedad

-No degradarse

Características

CarcasaMateriales-Rigidez

-Resistencia a la intemperie

-Ligera

-No corrosiva

1. Madera2. Metal3. Plástico

Requisitos

Balance energéticoG C U PI A Q Qατ = +

IG irradiancia en la superficie de un colector (w/m2)AC superficie efectiva del colectorτ transmitancia efectiva de la cubiertaα absortancia de la superficie captadoraQU velocidad de transferencia térmica desde el absorbente hasta el fluidoQp pérdidas desde la placa captadora

)TT·(c·mQ esu −=•

QP = UC AC (TC – Ta)

u

c G

QEnergía útilηEnergía incidente A I

= =Rendimiento

Cálculo de un colectorFactor de eliminación del

calor del colector 1. Características geométricas

2. Caudal del fluidoRelación entre la velocidad de transferencia de calor al fluido y la velocidad de transferencia térmica entre la placa y el ambiente

)T(TU(αατA)T(Tcm

FaccGc

espR −−

−=

&α = 0.92 – 0.95

τ = 0.15 – 0.25

FRατ = 0.8

FRUc = 8 w/m2ºC Qu = FRAc(ατIG – Uc(Te – Ta)

R c e aR

G

F U (T T )FI

−η = ατ −

Curva característica

Conocer los parámetros- m (l/s) (caudalímetro)- temperaturas de entrada, salida y ambiente- área del colector- radiación (w/m2) (piranómetro)

cG

es

·AI)T·c·(Tmη −

=•

Rendimiento (ordenada)Conocer los parámetros

- temperaturas de entrada, salida y ambiente- radiación (w/m2) (piranómetro)

AbscisaG

ae

ITT −

Colector plano ATESARadiación T media Caudal Potencia Area absor(w / m 2) ºC (l / min) generada (w) expuesta (m2)

965,87 25,15 2,17 1436,18 1,261954,86 30,5 2,1 1404,48 1,265939,58 35,2 2,06 1320,32 1,261908,66 42,65 2,03 1202,10 1,261968,36 49,35 2,01 1134,24 1,296957,70 53,35 2,03 1088,96 1,296950,96 60,4 2,04 937,99 1,296943,49 68,35 2,1 1038,73 1,296932,83 73,95 2,1 746,13 1,296937,80 78 2,1 702,24 1,296938,16 82,5 2,2 643,72 1,296938,17 90,4 2,1 526,68 1,296

T ambiente T entrada T salidaºC ºC

23/05/1999 20,5 20,4 29,9Fecha ºC

25,7 35,323/05/1999 21,38 30,6 39,823/05/1999 20,8

38,4 46,904/06/1999 22,4 45,3 53,426/05/1999 22,2

49,5 57,204/06/1999 23,6 57,1 63,704/06/1999 23,1

64,8 71,915/06/1999 23,7 71,4 76,515/06/1999 23,3

75,6 80,415/06/1999 24,3 80,4 84,615/06/1999 24,1

88,6 92,215/06/1999 24,5

Colector plano ATESA

-0.01 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

Ren

dim

ient

o

Temperatura, radiacción (Te-Ta)/IG

0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

1.1

1.2

Y = A + B * XA 1.26722B -11.65106

Ren

dim

ient

o

Temperatura, radiacción (Tm-Ta)/IG

AcumuladoresSistema de almacenamiento de energía térmica

Volumen óptimo de acumulación ~ 75 litros de agua por cada m2 de superficie captadora

Estimación energética

Necesidad energética Q=m·c·∆t

Cº45·4180·m10·10Q C·ºkgJ33

mkg3

3−= Q = 188.1 KJ

Se necesitan 188.1 kJ para pasar 1 litro de agua de 15 a 60 ºC

Sistemas de ACS

Esquema general

Ejemplos

Previsión 2010CC. AA. Previsión 2.010 (m2 )Andalucía 910.398Aragón 85.892Asturias 41.81Baleares 478.474C. Valenciana 449.26Canarias 553.19Cantabria 20.856Castilla La Mancha 294.666Castilla y León 257.227Cataluña 539.523Extremadura 168.181Galicia 42.9La Rioja 20.856Madrid 299.887Murcia 133.903Navarra 77.405País Vasco 125.572Total 4.500.000