Área Ef ic ien ci a En erg é tic a y Construcción Sustentable
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificacio edificaciones nes SESIÓN 3 FRANCISCO VIADA ARETXABALA 13 de agosto de 2014
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Energía solar térmica
• • • •
Dimensionamiento Básico de instalaciones Puesta en servicio Mantenimiento Normativa aplicable a las instalaciones Solares
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
SISTEMA – DIMENSIONAMIENTO BÁSICO
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
Sistema solar térmico – Dimensionamiento Básico
DATOS 1.NECESIDADES (PERFIL DE CONSUMO) 2.DISPONIBILIDAD DE ESPACIO (AREA Y ORIENTACIÓN) 3.UBICACIÓN GEOGRÁFICA (RADIACIÓN DISPONIBLE)
CONSIDERACIONES 1. NUNCA SOBREDIMENSIONAR (EXCESO DE TEMPERATURA) 2. SISTEMA AUXILIAR 3. ALTAS TEMPERATURAS
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
Sistema solar térmico – Dimensionamiento Básico
SOFWARE DE CÁLCULO •F CHART •T SOL •OTROS
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
Sistema solar térmico – Dimensionamiento Básico FCHART ALGORITMO DE VERI FICACI Ó N DEL CUMPLI MI ENTO DE LA CONTRI BUCI Ó N SOLAR M Í N I M A ( C S M)
Latitud Media
6345
-33º
a n tia g o308 COMUNA : S
1125 5220 0 0 0 0
Seleccione Tipo de Sistema Solar Té rmico SST Multifamiliar: N° viviendas SST Multifamiliar: N° viviendas SST Multifamiliar: N° viviendas SST Multifamiliar: N° viviendas SST Multifamiliar: N° viviendas SST Multifamiliar: N° viviendas
Zona Climatica B
Contribución Solar M í n ima 66%
Nº d e Viviendas 25 58
Nº Dormitorios
con 1 dormitorio con 2 dormitorios con 3 dormitorios con 4 dormitorios con 5 dormitorios con 6 o m ás dormit. D em a nda D iar ia
Valor a Verificar C SM * 0 , 8 5 56%
V3
9.000
100%
8.000
90%
7.000
80% 70%
6.000 ]
60%
W
50%
h 5.000
6 3 4 5 ,lt
[k 4.000
3.000
2.500 [L]
SUPERFICI E COLECTORES :
56,16 [m ]
I N C L I N AC I Ó N :
3 0
ORIENTACI Ó N C S T ( A Z I M U T ) :
0
7
[°]
37
[°]
10%
0
0% ENE
FEB
MAR
ABR
MAY
JUN
JUL
AGO
SEP
OCT
NOV
DIC
mes
CONTRIBUCIÓN SOLAR kWh
DEMANDA MENSUAL kWh
CONTRIBUCIONSOLAR %
2
FACTOR GLOBAL PÉR D I D A S ( U L ) :
3,83 [W/m K]
EFI CIENCI A Ó P T I C A ( η 0 ) :
DEMANDA MENSUAL kWh
78,1% [%] 0% [%]
PERDI DAS POR SOMBRAS :
CONTRIBUCI Ó N SOLAR D EL SST :
Cál culo de Ahorros Seleccione Combustible utilizado 3 G A S N A T U R A L
20%
1.000
2
[%
30%
2.000
VOLUMEN ALMACENAMIENTO :
]
40%
60%
CUM PLE
P re ci o Co mb u st i bl e $/ m3
Ef ic ie n ci a Calder a [ % ]
Ahorro Anual [ $ / Año ]
$ 590
70%
$ 3.860.673
ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
6.291 5.992 6.634 6.863 7.549 7.527 7.778 7.618 7.195 7.000 6.531 6.405
CONTRIBUCIÓN
SOLAR kWh 5.419 4.864 4.898 3.828 2.909 2.257 2.753 3.414 4.000 4.838 5.182 5.399
CONTRIBUCION SOLAR % 86% 81% 74% 56% 39% 30% 35% 45% 56% 69% 79% 84%
Sistema solar térmico – Dimensionamiento Básico T SOL 27 x CC-A/F (CR-120) Supeficie total bruta:75.63 m² Acimut: 0°
Incl.: 40° 10.82 m³/Día
45 °C
Electricidad - 12 1 kW
Depósito ACS-4000
Depósito ACS-3000 Vol:3.2 m³
Resultados de la simulación anual Potencia de colectores instalada: Potencia de colectores instalada (bruta): Irradiación a la superficie colector (Superficie referencia): Energía suministrada por los colectores: Energía suministrada por los circuitos del colector:
52.94 kW 75.627 m ² 125. 63 MWh
1, 797. 14 kWh /m ²
71.70 MWh 70.43 MWh
1,025.66 kWh/m ² 1,007.47 kWh/m ²
Suministro de energía para la producción del agua caliente: Energía del sistema solar para el ACS: Energía suministrada por la calefacción auxiliar:
155.55 MWh 70.08 MWh 88.21 MWh
Ahorro Elect ricidad: Emisión de CO2 evit ada: Fracción solar ACS: Ahorro energético proporcional ( EN 1 2 9 7 6 ) : Grado de eficiencia del sist em a:
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
7 9 ,2 5 3 .2 kW h 5 2 ,7 8 2 .6 6 kg 4 4 .3 % 4 4 .6 % 5 5 .8 %
Sistema solar térmico – Dimensionamiento Básico
CHILE 80 -140
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
Sistema solar térmico - Dimensionamiento
DIMENSIONAMIENTO BÁSICO SANTIAGO CONSUMO DIARIO = VOLUMEN ACUMULACIÓN SUPERFICIE CAPTACIÓN = VOLUMEN ACUMULACIÓN/(40 A 180) EJEMPLO: 5 PERSONAS CASA PARTICULAR: 7 X 40 LTS/DIA= 280 LTS/DIA VOLUMEN ACUMULACIÓN= 280 LTS….
VOLUMEN COMERCIAL = 300 LTS SUPERFICIE CAPTACIÓN = 300/ 70 = 4,3 M2 2 COLECTORES DE 2 M2 CAUDAL: 4 M2 X 40LT/M2/HR= 160 LT/HR
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SISTEMA – PUESTA EN SERVICIO
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
Sistema solar térmico - Puesta en servicio Se
recomienda seguir los siguientes pasos para realizar una correcta puesta en servicio de una instalación solar: Prueba de estanqueidad Limpieza
de la instalación
Llenado
de la instalación
Ajuste Toda
de la instalación
las tuberías instaladas, inclusive captadores, serpentines de acumuladores y valvulería deben someterse a una prueba de estanqueidad.
El primer llenado y su consiguiente limpieza se recomienda que se realice con agua pura.
en cuenta que la instalación debe ponerse en marcha lo antes posible y cuando los captadores no estén sometidos a la acción del sol. Existe peligro de congelación y de corrosión, ya que el captador puede quedar con agua residual.
Tener
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
Sistema solar térmico - Puesta en servicio Limpieza
de la instalación: Todos
los componentes deben limpiarse para eliminar los restos de soldadura y suciedad.
Utilizar
una bomba eléctrica de llenado o una conexión directa a la red.
Abrir
los purgadores y sus llaves de corte.
Llenar
la instalación con agua de red y dejar el retorno hacia un desagüe para limpiar completamente la instalación.
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Sistema solar térmico - Puesta en servicio
Ajuste de la presión de la instalación:
Presión de llenado inicial Pi = Po + 0,1 x altura estática (H) Donde Po = 1 a 1,5 bar
Po
Ajuste
de la precarga del vaso de expansión:
La
H
presión a la que se halla expuesta cada uno de los componentes varía según la altura relativa en el edificio. La
Pi
presión estática aumenta 1 bar por cada 10 m de diferencia de cotas.
Hay
que asegurarse que en el punto más alto la presión será superior a la atmosférica para evitar la entrada de aire.
Precarga vaso expansión= Po + 0,1 x altura estática (H) – 0,3 bar Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
Sistema solar térmico - Puesta en servicio
Ajustar
Ajuste el caudal de la instalación:
el caudal recomendado mediante: el limitador de caudal la velocidad de bomba
Verificar
el caudal recomendado mediante el flotador del caudalímetro.
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Sistema solar térmico - Puesta en servicio
Función Diferencia
Ajuste del controlador solar.
anti hielo dependiendo de la ocurrencia de heladas
de temperatura entre colector y acumulador para partir y parar Ej: 7ºC de diferencia para partir, 2ºC de diferencia para parar. Protecciones
del sistema Ej. A los 120ºC parar bomba
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SISTEMA – MANTENIMIENTO
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Sistema solar térmico - Mantenimiento Sistemas
deben ser diseñados e instalados para requerir el mínimo de mantenimiento Primeros meses de operación realizar inspecciones visuales para verificar existencia de fugas. Cada 2 años probablemente se deberá cambiar fluido caloportador si es que contiene anticongelante. En Santiago por la polución colectores pueden requirir limpieza. Sin embargo, en invierno se limpian con la lluvia. En instalaciones donde disminuye la demanda en verano, no limpiar colectores
Plan de vigilancia: permite asegurar que los valores operacionales de la instalación sean correctos. Será llevada a cabo, normalmente por el usuario.
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Sistema solar térmico - Mantenimiento Sistema
de captación:
Elemento de Instalación
Operación
Captadores
Captadores Cristales Juntas Absorbedor Carcasa Conexiones Estructura
Sistema
Frecuencia (Meses) 6 6 6 6 6 6 6
Descripción (Inspección visual) Diferencias original, entre captadores. Condensaciones durante horas centrales del día Agrietamiento y Deformación. Corrosión y Deformación. Oscilación, poros. Fugas. Degradación, Corrosión, apriete de tornillos.
de acumulación:
Elemento de Instalación
Frecuencia (Meses)
Depósito Ánodo Aislamiento
12 12 12
Descripción (Inspección visual) Presencia de lodos en el fondo. Comprobación del desgaste. No hay humedad.
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Sistema solar térmico - Mantenimiento Sistema
de intercambio:
Elemento de Instalación
Frecuencia (Meses)
Externo/placas
12 60
Control de la eficiencia y rendimiento del mismo. Limpieza.
12 60
Control de la eficiencia y rendimiento del mismo. Limpieza.
Interno/Serpentín
Sistema
Descripción (Inspección visual)
de regulación:
Elemento de Instalación Cuadro eléctrico Control diferencial Termostato
Frecuencia (Meses) 12 12 12
Descripción (Inspección visual) Comprobar que está bien cerrado y no entra polvo. Control de funcionamiento. Control de funcionamiento.
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Sistema solar térmico - Mantenimiento Circuito
hidráulico:
Elemento de Instalación
Circuito hidráulico
Sistema
Frecuencia (Meses)
Operación Fluido caloportador. Estanqueidad. Aislamiento exterior. Aislamiento interior. Purgador automático. Bomba. Vaso de expansión. Sistema de llenado. Válvula de corte. Válvula de seguridad.
12 24 6 12 12 12 6 6 12 12
Descripción (Inspección visual) Comprobar densidad y PH. Efectuar prueba de presión. Humedad y protección (Visual). Humedad y protección (Visual). Control de funcionamiento y limpieza. Estanqueidad. Comprobación de presión. Control de funcionamiento. Evitar agarrotamiento. Abrir y cerrar. Control de funcionamiento.
de auxiliar:
Elemento de Instalación Sistema auxiliar Sondas de temperatura
Frecuencia (Meses) 12 12
Descripción (Inspección visual)
Control de funcionamiento. Control de funcionamiento.
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Sistema solar térmico - Mantenimiento importante comprobar el valor pH y el punto de congelación del fluido caloportador para asegurar una larga vida útil de la instalación. Es
Control
punto de congelación
Mediante
la extracción de líquido, se puede comprobar el contenido exacto de anticongelante del medio (en %). La
comprobación se realiza mediante un refractómetro.
Control
del valor pH
La
comprobación se realiza mediante tiras de medición de pH. Registrar el PH de la primera aplicación para comparar en el tiempo el comportamiento El
valor de la medición no debería ser más bajo de 7,0 ya que podría provocar daños en los tubos de cobre.
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Sistema solar térmico - Mantenimiento
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
Sistema solar térmico – Normativa Normas Chilenas o
No existe normativa específica para sistemas solares térmicos.
o o o
Norma actual → Subsidio Solar.
o o
Ley 30.365 + Norma + Reglamento Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios en Chile, RITCH. Norma eléctrica Nch 4/2003. Ley General de Urbanismo y Construcciones
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
Muchas gracias por su atención.
Energía Solar Fotovoltaica y Térmica en edificaciones
