Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
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diseño de instalaciones diseño de instalaciones y solucionesy soluciones
Miguel Ángel HernándezMiguel Ángel Hernández Centro Integrado de FP Superior de Centro Integrado de FP Superior de
Energías RenovablesEnergías Renovables
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Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Estimación potencial solar
● Dispersión datos radiación. Sobredimensionamiento área
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
EN E FE B MA R AB R MA Y JU N
JUL AG O SE P OC T NO V DIC
HGH (Wh/m2 día)
Mes
Radiación global sobre horizontal de Pamplona según diferentes fuentes
Atlas solar de Aragón
Centro Estudios de la Energía
Atlas solares INM
Censolar
Dogniaux + insolación INM
Soler + insolación INM
Ordenanza Pamplona
Desviación entre datos ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC Promedio
Atlas solar de Aragón 20% -21% 6% 3% 1% 10% 17% 14% 11% 5% -5% 17% 8%Centro Estudios de la Energía 25% 17% 14% 29% 16% 11% 10% 17% 17% 7% 31% 34% 17%Atlas solares INM 18% 2% -1% 1% -1% -2% -2% 0% 4% -2% 6% 13% 1%Censolar 11% 16% 4% 9% 11% 16% 14% 15% 0% 5% 11% 8% 11%
Datos de radiación global sobre horizontal recogidos de diferentes fuentes
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Estimación demanda ACS
● Estimación demanda real ACS. Sobredimensionamiento área
Porcentaje acumulado de consumo medio diario de ACS. (Fuente: Grupo de Energía y Edificación de la Universidad de Zaragoza, 2002).
Corregido por
CTE-HE4
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● Problema principal PARADAS PRIMARIO– No sólo las hay cuando predice F-Chart
– ¿Qué ocupación real tiene un edificio? y ¿Cuándo se entrega?
Demanda energética ACS y aportación colectores térmicos
0
2000
4000
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ener
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febr
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sept oc
t
nov
dic Mes
En
erg
ía (
kWh/
mes
)
Demanda energética ACS
Energía aportada porcaptadores (30%covertura)
Energía aportada porcaptadores (60%covertura)
Exceso
producción
Demanda ACS y producción con colectores inclinados a 30º y a 60º con Método F-Chart
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
Paradas primario en días puntuales
– Parada primario en primavera con un fin de semana de puente
Evolución temperatura depósito y captador (análisis de 10 días)
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
180,00,
5
9,5
18,5 3,5
12,5
21,5 6,5
15,5 0,5
9,5
18,5 3,5
12,5
21,5 6,5
15,5 0,5
9,5
18,5 3,5
12,5
21,5 6,5
15,5 0,5
9,5
18,5
T depósito Temperatura media captador
Vaporización
Parada primario por puente en abril con ausencia 75% vecinos
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
Temperaturas y presión en vaporización
– Ensayo vaporización en colector calidad alta
Evolución de temperaturas en salida y entrada de colector solar térmico Vitosol 100 de
Viessmann. Existe vaporización con título = 1
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Problema - parada primario
● Radiación solar en días claros– Radiación incidente en día primavera y verano con cielo claro
– ¿Qué pasa a una olla con 2 l agua si se deja en la vitrocerámica?– Contenido colector sale totalmente desplazado a vaso expansión (un
gramo agua en estado vapor ocupa 200 veces más)
Radiación incidente captador a 50º
0
200
400
600
800
1000
1200
0,5
2,5
4,5
6,5
8,5
10,5
12,5
14,5
16,5
18,5
20,5
22,5
Hora
Rad
iaci
ón
glo
bal
in
cid
ente
(kw
h/m
2)
Abril
Julio
No sólo en verano existe radiación solar en días claros. Evolución diaria de radiación incidente sobre colector solar inclinado 50º situado en Pamplona.
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
Cuidado en todas tareas de operación
– Prueba estanqueidad hidráulica (desconectada válvula seguridad)
Fuga en una prueba de estanqueidad hidráulica El vapor que salió fundió el aislamiento de la cubierta
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
Pérdidas fluido incontroladas por válvulas seguridad
– Vaso expansión pequeño
Fugas de fluido solar por válvulas de seguridad por vaso expansión reducido
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● Problema derivados en componentes– Vaso expansión pequeño y rellenado automático. HELADAS y
CALCIFICACIONES
– Vaporizaciones muy continuas degradación juntas colectores y oxidaciones de alta temperatura
Vaso de expansión pequeño produce apertura válvulas seguridad. Por la noche actúa el sistema rellanado automático con agua de red. El agua de red con contenido en carbonado cálcico precipita en válvulas obturándolas y fugando éstas permanentemente, además los colectores se van taponando y en 2 o 3 años deja de funcionar la instalación
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● Purgadores cerrados vital en instalación– Vaso expansión CORRECTO y PURGADORES ABIERTOS. Pérdidas
líquido, primer síntoma CAVITACIÓN bomba primario. Con rellanado automático no protegido de HELADA
Purgador abierto, se ha producido vaporización al estar mal instalado el sistema de disipación dejando en verano un colector de cada serie vaporizando. Se utiliza rellanado automático. A la derecha se ve el arreglo del reventón con la primera helada
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● Roturas de gran escala– Arrancar primario con vaporización con colectores vacío roturas graves
del campo solar, los planos aguantan más sufrimiento
Rotura de la corona de vidrio por la que se pierde el vacío y toda la efectividad del colector
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● Vertidos a saneamiento– Vaciado a red saneamiento por exceso temperatura en depósitos solares
Instalación con intercambiador de placas externo
Tmáx (ºC)
85
3.265 l/día
Vertido a saneamiento para enfriar depósitos solares, está completamente prohibido hacer esto
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● La instalación debe ser segura bajo cualquier condición– Purgadores cerrados una vez purgada instalación
– Vaso de expansión para vaporización completo. Desconexión rellanado automático
– No utilizar tuberías plásticas en primario ni en conexión intercambiador placas lado secundario
– Elementos disipación (aerotermos, disipadores, vaciado,…)
– No utilizar válvulas en primario que no puedan aguantar temperaturas vapor, buscar alternativas de diseño
– Calidad colector
– Inclinación
– Esquema principio optimizado aun incumpliendo CTE-HE4
– NO HAY CLAVES MÁGICAS PARA QUE UNA INSTALACIÓN FUNCIONE, SÓLO HAY QUE TENER UNA SERIE DE PRECAUCIONES EN SU DISEÑO Y EN SUS OPERACIONES DE MANTENIMIENTO
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● Mejora en instalaciones existentes y nuevas (incumpliendo CTE-HE4)
Mejora
Esquema principio instalación solar térmica colectiva por apoyo auxiliar y circuito de distribución. La bomba 6 permite reducir el consumo de gas en verano y retrasar la vaporización
Pero incumple CTE-HE4
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● Soluciones en instalaciones grandes– Aerotermo
– Disipación nocturna
Aerotermo
disipación
Dispación
nocturna
complementaria
Esquema instalación solar térmica con disipación de excedentes de producción mediante aerotermo.
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● Soluciones en instalaciones pequeñas (drain-back)
Instalación solar térmica con tecnología drain-back. A la izquierda se muestra la instalación con la bomba parada. En la derecha se muestra la instalación en funcionamiento
Sin producción Produciendo ACS
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
● Soluciones en instalaciones pequeñas (disipación natural)
Instalación solar térmica con disipador de calor en circuito solar. (Fuente: Salvador Escoda)
Produciendo ACS Parada primario
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