Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y

Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones

Problemas técnicos más Problemas técnicos más comunes en elcomunes en el

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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Estimación potencial solar

● Dispersión datos radiación. Sobredimensionamiento área

0

1000

2000

3000

4000

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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


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


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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10000

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ener

o

febr

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juni

o

julio

agos

to

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



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



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



● 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.



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



Pérdidas fluido incontroladas por válvulas seguridad

– Vaso expansión pequeño

Fugas de fluido solar por válvulas de seguridad por vaso expansión reducido



● 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



● 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



● 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



● 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



● 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



● 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



● Soluciones en instalaciones grandes– Aerotermo

– Disipación nocturna

Aerotermo

disipación

Dispación

nocturna

complementaria

Esquema instalación solar térmica con disipación de excedentes de producción mediante aerotermo.



● 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



● 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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