Producción De Aire Acondicionado Con Energía Solar Térmica · PDF...
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FRIO SOLAR Jose Manuel Arroyo Rosa Página 1 Producción De Aire Acondicionado Con Energía Solar Térmica ENERGÍA SOLAR TÉRMICA FRIO SOLAR La tecnología del frío solar parte de una idea aparentemente contradictoria: aprovechar el calor para generar frío. Teniendo en cuenta que el consumo eléctrico sube considerablemente durante los meses de verano por el uso de los aparatos de aire acondicionado, la generalización de esta tecnología puede suponer un desarrollo muy positivo en la aplicación de nuevas aplicaciones de las energías renovables y en la reducción de dichas puntas de consumo eléctrico.
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FRIO SOLAR
Jose Manuel Arroyo Rosa Página 1
Producción De Aire Acondicionado Con
Energía Solar Térmica
ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
FRIO SOLAR
La tecnología del frío solar parte de una idea aparentemente contradictoria: aprovechar
el calor para generar frío.
Teniendo en cuenta que el consumo eléctrico sube considerablemente durante los
meses de verano por el uso de los aparatos de aire acondicionado, la generalización de
esta tecnología puede suponer un desarrollo muy positivo en la aplicación de nuevas
aplicaciones de las energías renovables y en la reducción de dichas puntas de consumo
eléctrico.
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Una instalación de refrigeración con energía solar consiste, básicamente, en una
máquina de absorción, que se alimenta con agua calentada mediante una instalación de
energía solar térmica, y que produce agua enfriada que se utiliza para refrigerar un
recinto
La tecnología utilizada en estos sistemas, la refrigeración por absorción, se basa en la
capacidad de absorber calor de ciertos pares de sustancias, como el agua y el bromuro
de litio o el agua y el amoníaco.
Su funcionamiento se basa en las reacciones físico-químicas entre un refrigerante y un
absorbente, accionadas por una energía térmica -que en el caso de la energía solar es
agua caliente.
Instalaciones solares de este tipo requieren equipos e instalaciones especiales en las que
cada vez hay mas experiencia pero que conviene tener un importante respaldo tanto en
el diseño como en la ejecución, puesta en marcha y explotación de la instalación.
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El funcionamiento de cualquier máquina de refrigeración por absorción se basa en
tres fenómenos físicos elementales:
1. Cuando un fluido se evapora absorbe calor y cuando se condensa cede calor.
2. La temperatura de ebullición de un líquido varia en función de la presión, es
decir, a medida que baja la presión, baja la temperatura de ebullición.
3. Hay establecidas parejas de productos químicos que tienen cierta afinidad a la
hora de disolver el uno al otro.
Recordando el esquema de un ciclo convencional de refrigeración con compresor
mecánico, el fluido refrigerante en estado líquido fluye por el evaporador, el medio a
enfriar cede calor bajando su temperatura, mientras que el refrigerante se evapora.
El vapor a baja presión pasa al compresor incrementando su presión y temperatura
hasta un punto en el que el vapor se licua cediendo calor al medio a calentar utilizado en
el condensador.
El líquido refrigerante va desde el condensador a un elemento de expansión en la que
su presión y temperatura se reducen a las del evaporador completándose el ciclo.
Si sustituimos el compresor mecánico del ciclo de refrigeración anterior por un
compresor térmico compuesto por un absorbedor y un generador, también denominado
concentrador obtenemos de ciclo de refrigeración por absorción.
En el ciclo con agua y bromuro de litio como refrigerante y absorbedor
respectivamente, el vapor del refrigerante liberado en el evaporador se absorbe en la
solución absorbente y esta se diluye.
Para recuperar el refrigerante y reconcentrar la solución, ésta se bombea al generador,
(concentrador) donde mediante el aporte de calor (por ejemplo energía solar) se libera el
refrigerante por destilación.
La solución concentrada se envía al absorbedor para volver a absorber refrigerante.
El vapor refrigerante liberado en el generador a mayor presión y temperatura pasa al
condensador.
En cuanto a la energía solar térmica, otro aporte hacia el ahorro energético es que se
puede utilizar la energía producida por estos equipos para generar aire acondicionado.
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Diagrama aire acondicionado solar
La tecnología del frío solar parte de aprovechar el calor para generar frío.
Es necesario utilizar los sistemas solares térmicos y añadirles un equipo de absorción.
Teniendo en cuenta que el consumo eléctrico sube considerablemente durante los
meses de verano por el uso de los aparatos de aire acondicionado, la generalización de
esta tecnología puede suponer un desarrollo muy positivo en la utilización de nuevas
aplicaciones de las energías renovables y en la reducción de consumo eléctrico.
La tecnología utilizada en estos sistemas, la refrigeración por absorción, se basa en la
capacidad de absorber calor de ciertos pares de sustancias, como el agua y el bromuro
de litio o el agua y el amoníaco.
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Su funcionamiento se basa en las reacciones físico-químicas entre un refrigerante y un
absorbente, accionadas por una energía térmica que en el caso de la energía solar es
agua caliente.
Instalaciones solares de este tipo requieren equipos solares muy eficientes.
Los sistemas solares con captadores planos no producen agua a muy alta temperatura.
Para instalaciones solares que pretendan convertirse en un ahorro para la climatización,
ya sea para calefacción o para aire acondicionado, es necesario que el equipo sea
altamente eficiente ya que muchos equipos de absorción se activan con temperaturas de
85º.
Por esto los sistemas de placa solares planas no son muy eficientes, ya que son pocos
los equipos que pueden alcanzar esta temperatura durante todo el día, debido a que su
curva de eficiencia disminuye cuando mas incidencia solar hay y cuando la temperatura
ambiente es más elevada.
Además de no poseer ningún sistema de seguimiento.
Por esto es muy conveniente utilizar equipos de concentración solar como el
SolarBeam, capaz de rastrear el sol durante todo el día, gracias a su sistema de doble eje
los rayos solares siempre inciden perpendicularmente en el equipo esto hace que sea
262% más eficientes que los paneles planos, ya que puede seguir al sol durante el día.
El equipo concentra los rayos de sol en un solo punto focal elevando la temperatura del
agua a 95º esto es más que suficiente para poder hacer funcionar cualquier equipo de
absorción, y lo más importante es que su rendimiento es siempre constante, superando
el 85% de eficiencia.
SolarBeam proporciona 13kw por hora de agua caliente solar.
Puede producir agua caliente Hasta 95 grados de temperatura.
El SolarBeam es un 262% más eficientes que los paneles solares planos y un 98% más
eficiente que de tubos de vacío.
Retorno de la inversión es de 4 a 6 años, frente a, 20 años o más, en los paneles solares
planos o 15 años en tubos de vacío.
Se necesitaría 19.25 pantallas planas para igualar la energía generada por 1 SolarBeam.
Sólo SolarBeam proporciona una instalación fotovoltaica en el futuro (PV) módulo para
generar hasta 4 Kw de electricidad.
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Aparato para la refrigeración solar en tienda de Soliclima. Es algo más pequeño que
un armario ropero
Refrigeración solar
Muchas veces se ha intentado crear equipos de refrigeración solar, pero hasta ahora no
se había conseguido ningún desarrollo realmente eficiente.
Climatewell es una empresa que ha recibido una larga serie de premios por su sistema
de climatización integral mediante energía solar.
Éstos son algunos de ellos:
El confort para el ser humano y su calidad dentro de las viviendas es una preocupación
cosntante de las personas que las habitan, debido a los cambios de temperatura que se
producen según la zona, estación del año y por el cambio climático que está acaeciendo.
Preocupados por la eficiencia energética y por la tecnología apropiada para satisfacer el
confort en el hogar, Soliclima ha escogido Climatewell 10, un equipo de climatización
solar de gran eficiencia que cuenta con la capacidad especial de almacenar energía y de
suministrar tanto frío como calor.
Este sistema, que consiste en la refrigeración mediante energía solar, funciona a través
de una bomba de calor en la que el se sustituye el compresor mecánico por un sistema
térmico de evaporación y absorción.
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En el interior de la máquina se realiza un ciclo donde los componentes son agua, que
actúa como refrigerante, y cloruro de litio, que actúa como absorbedor.
Esto significa que en este ciclo las propiedades físico-químicas nos permiten producir
frío a través de la inyección de calor que producimos en los colectores solares térmicos.
Soliclima ha optado por ofrecer un producto de alta calidad en la climatización de
viviendas. Climatewell 10 es un equipo de climatización solar de gran eficiencia que
cuenta con la capacidad especial de almacenar energía y de suministrar tanto frío como
calor.
Este sistema puede producir hasta 10 kW de potencia frigorífica con sólo 30 W de
potencia eléctrica, ahorrando una gran cantidad de energía eléctrica en comparación con
un equipo enfriador de compresión.
Un hogar unifalimiar típico español podría ahorrar en torno a 15 toneladas de CO2 al
año.
Esta eficiencia se debe a la tecnologia de triple fase de absorción, que consigue óptimos
resultados.
El proceso alterna un ciclo entre tres estados de agregación (sólido, líquido y gaseoso )
permitiendo una potencia continua de refrigeración o de calefacción.
Climatawell 10 cuenta con dos tanques de acumulación que mantienen un equilibrio de
presión y temperatura entre ellos, lo que le permite recibir energía térmica de colectores
y al mismo tiempo, suministrar calor o frío (calefacción y refrigeración).
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Climatewell 10 puede operar en tres modos diferentes: carga, calefacción y
refrigeración.
1. El modo de carga almacena energía química secando una sal;
2. Calefacción
3. Refrigeración
Proceso de carga
Cuando el calor entrante, proveniente de los colectores solares alcanza el intercambio de
calor, la mezcla de agua y cloruro de litio entrará en ebullición, convirtiendo la solución
en cristales, lo que nos permite almacenar la energía del sol como energía química y
poder aprovecharla cuando la necesitemos.
Proceso de refrigeración
Cuando el circuito de refrigeración retorna a la máquina, se hace pasar por el tanque frío
de la máquina. Este tanque frío prepara el agua del circuito de refrigeración para poder
dar el confort necesario al edificio.
El equilibrio físicoquímico entre los dos tanques recupera las condiciones necesarias
para poder seguir dando servicio de forma continua.
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Proceso de calefacción
En el proceso de calefacción, se produce el proceso inverso al de refrigeración,
extrayendo el calor directamente para aprovecharlo en el sistema de distribución del
edificio.
Para compensar el equilibrio fisicoquimico es necesario el uso de un sistema de
disipación en el segundo tanque.
Climatewell no contiene refrigerante alguno, y pueden reciclarse todos los materiales.
La solución LiCi también puede ser reciclada.
El sistema también puede calentar simultáneamente agua de la red potable o una
piscina.
Climatewell proporciona un sumnistro estable de refrigeración y calentamiento incluso
cuando el sol desaparece detrás de una nube o durante la noche.
Esto se consigue porque Climatewell contiene dos depósitos paralelos, uno de carga y
otro de suministro.
Una vez que se ha finalizado la carga de un depósito, la máquina se conmuta
automáticamente y empieza a cargar el otro depósito.
La refrigeración solar mediante Climatewell
Climatewell es un sistema solar que proporciona calefacción, agua caliente y
refrigeración, todo en uno, gracias a la energía solar.
El sistema dispone de la posibilidad de almacenar la energía, y de cargar energía solar
térmica al tiempo que proporciona calor (para acs) y refrigeración a la vez.
Aplicaciones del sistema
El sistema es aplicable tanto en edificios unifamiliares de uso particular como en
grandes instalaciones con grandes necesidades de climatización, como hoteles,
polideportivos, hospitales, bloques de viviendas u oficinas, etc.
El sistema es fácilmente integrable en sistemas de climatización ya existentes.
Asímismo, se puede aplicar a la recuperación del calor residual de procesos industriales,
siempre y cuando el calor sea superior a los 60ºC, y utilizar ese calor para almacenarlo
en forma química, para producir calor o para refrigerar.
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Fracción solar
La fracción solar es el porcentaje de cobertura de la demanda de energía mediante la
energía solar
Como vemos en este diagrama, gracias a este sistema se cubre la gran parte de demanda
energética de un edificio para calefacción, refrigeración y agua caliente a lo largo de
todo el año.
Sólo quedan un pico en la parte más dura del invierno, que es cuando necesitaremos un
sistema auxiliar para acabar de cubrir la calefacción.
Viviendas Unifamiliares
Los paneles solares térmicos captan la radiación, calentando así el fluído caloportador.
Esta energía será la que alimente el sistema de Frío Solar y se almacene en él.
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Igualmente se pueden utilizar otras fuentes de energía, ya sean renovables como caldera
de biomasa o mediante el aprovechamiento de calor procedente de cogeneración
industrial.
Edificios Multiviviendas
Bajo el mismo concepto, se ofrece una solución para viviendas en altura (dependiendo
siempre de la superficie disponible para instalar los captadores solares).
Nuestra tecnología es altamente eficiente con sistemas de baja temperatura, por lo que
siempre recomendamos la utilización del suelo o techo radiante refrescante.
Hospitales / Residencias / Edificios de Oficinas / Centros Comerciales
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La tecnología de Frío Solar para edificios donde existe gran demanda de climatización y
ACS. En este tipo de aplicaciones, se dimensiona el sistema para climatizar el edificio y
aprovechas el calor que disipamos para calentar el ACS.
De este modo aprovechamos al máximo la energía que generamos y educimos
drásticamente la factura energética del edificio, mejorando los costes de explotación.
La implantación de nuestra tecnología es sencilla, ya que nos integramos fácilmente
con el sistema principal del edificio.
Procesos Industriales. Recuperación de Calor
Nuestra tecnología se integra perfectamente en edificios industriales donde existe un
calor residual, como pueden ser los sistemas de cogeneración o el calor que se
desprende en un proceso industrial y habitualmente emitido a la atmósfera por
chimeneas.
El frío por absorción recoge y aprovecha esta energía para producir agua fría con la que
poder climatizar una estancia, o bien para utilizarla en el propio proceso industrial.
La inversión necesaria es baja y la recuperación de la inversión es corta.
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