Disipador Autónomo de Calor de Alta Eficiencia para Instalaciones de Energía a Solar

Transcripción

1 Disipador Autónomo de Calor de Alta Eficiencia para Instalaciones de Energía a Solar AUTOR: José Emilio Vega Marbán emilio@atrapasol.com León, 17 de marzo de

2 INDICE DISIPADOR AUTONOMO DE ALTA EFICIENCIA PRESENTACIÓN INTRODUCCIÓN SISTEMAS DE CONTROL DE EXCESOS TEMPERATURA ACTUALES. CARACTERISTICAS DEL DISIPADOR AUTONOMO DE ALTA EFICIENCIA FUNCIONAMIENTO VALIDACIÓN Y RESULTADOS DEL DISIPADOR RESUMEN León, 17 de marzo de

3 PRESENTACIÓN MAÑANES Instalaciones Proyectos y Servicios S.A., empresa con mas de 25 años de experiencia en el mundo de las instalaciones de fontanería,calefacción, climatización y Energías Renovables. Sede Oficinas Centrales: Avda Federico Silva 260, Benavente ( Zamora) Coruña Santiago Ourense León Ponferrada Astorga Valencia de Don Juan Palencia Vigo Benavente Zamora Valladolid Jaén Salamanca Granada León, 17 de marzo de

4 PRESENTACIÓN 1.1 Actualmente se cuenta con 7 áreas de negocio: Obra nueva Vivienda Habitada Canalización de Gas Natural Mantenimiento Gas Natural Servicios Energías Renovables Mantenimiento Servicios de Ingeniería. Energías Renovables 8,5% Áreas de Negocio- Servicios de Ingeniería 1,2% Canalización Gas Natural 26,6% Obra Nueva 38,2% Departamento de I+D Mantenimiento GNS 6,7% Mantenimiento 1,7% Vivienda Habitada 17,1% León, 17 de marzo de

5 PRESENTACIÓN 1.2 DEPARTAMENTO DE I+D Entre otros proyectos se ha desarrollado Colector solar Selectivo plano de alto rendimiento -Fábrica actual de ATRAPASOL S.L. Disipador Autónomo de Calor de Alta eficiencia para instalaciones de Energía Solar Térmica. - Negociaciones para fabricación con ATRAPASOL S.L. León, 17 de marzo de

6 INTRODUCCIÓN Tras la experiencia adquirida a lo largo de estos últimos años en la realización de instalaciones solares térmicas, se detecta un problema recurrente, el sobrecalentamiento que aparece en este tipo de instalaciones en determinadas situaciones. En el mercado existen diferentes sistemas de protección contra los sobre calentamientos, pero la gran mayoría tienen diferentes limitaciones y/o consumos energéticos altos o perdidas de rendimientos de las instalaciones. Necesidad de desarrollo de una solución. Un disipador autónomo, de alta eficiencia y económico. León, 17 de marzo de

7 INTRODUCCIÓN 1.2 PRINCIPALES PROBLEMAS POR EXCESOS DE TEMPERATURA. Corrosiones e incrustaciones en el interior de los colectores por entradas de aire. Cavitación de electrobomba y / o rotura. Degradación de las superficies selectivas de los colectores. Degradación del fluido calorportante. Presiones elevadas y pérdidas del fluido calorportante. Envejecimiento de la instalación. Estrés térmico de la instalación debido a los grandes saltos térmicos. León, 17 de marzo de

8 SISTEMAS DE CONTROL DE EXCESOS TEMPERATURA ACTUALMENTE SE UTILIZAN ESTOS TIPOS DE CONTROL DE EXCESOS DE TEMPERATURA EN INSTALACIONES SOLARES TERMICAS. Correcto dimensionado de la Instalación Solar ( adecuada a los consumos estimados). Vaciado parcial de los colectores o circuito primario. Tapado parcial del campo de captación. Construcciones arquitectónicas. Aerotermos o ventiloconvectores. Válvulas presostaticas. Disipador de calor por convección natural. Desvío de excedentes energéticos a otras aplicaciones: - Piscinas. - refrigeración. Otros. ( acumulación en grandes masas, etc). León, 17 de marzo de

9 CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS DEL DISIPADOR AUTÓNOMO DE ALTA EFICIENCIA Combina las dos ventajas que presentan los productos que se encuentran actualmente en el mercado. Por un lado, la disipación de calor por convección forzada, de tal forma que se elimina la dependencia de la velocidad del viento que presenta la disipación de calor por convección natural y por otro, el funcionamiento independiente del disipador con respecto al suministro eléctrico. León, 17 de marzo de

10 CARACTERISTICAS 1.2 INTEGRACIÓN N ARQUITECTONICA Desde el punto de vista arquitectónico, actualmente existen grandes limitaciones en la integración de los equipos de disipación ( aerotermos, etc) Al igual que sucede con los colectores solares térmicos la tendencia es conseguir que todo los elementos que constituyen la instalación se encuentren lo más integrados posible en el edificio. El diseño del nuevo producto en desarrollo está enfocado hacia la integración entre los colectores. La geometría alargada y plana similar a la de los colectores facilita su colocación entre las placas térmicas. Esto proporciona al producto mayor valor añadido y mejora la estética de la instalación. Modular. Conexionado en paralelo con los colectores Posibilidad de fabricación a demanda según el tipo de colector. León, 17 de marzo de

11 CARACTERISTICAS 1.3 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS Intercambiador Sistema de Ventilación Fuente de Alimentación: Células Fotovoltaicas Cámara de Conducción del Aire Elementos de Regulación y Control León, 17 de marzo de

12 CARACTERISTICAS 1.4 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS Intercambiador El intercambiador de calor es de tipo tubo aleteado en el que se intercambia calor entre el flujo de líquido refrigerante que circula por el interior del tubo y el aire que circula por el exterior de los tubos. Sistema de ventilación Proporciona el caudal de aire necesario para la cantidad de calor a disipar. Diseñado con un ventilador en corriente continua de alto caudal y minimo consumo. León, 17 de marzo de

13 CARACTERISTICAS 1.5 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS Fuente de alimentación: células fotovoltaicas. Se trabaja de forma independiente al suministro eléctrico que proporciona la energía necesaria para el funcionamiento de la instalación solar térmica. En el momento en el que se produce el sobrecalentamiento de la instalación, la radiación solar es máxima por lo que se asegura el funcionamiento correcto de las células fotovoltaica en dicha situación de sobrecalentamiento. León, 17 de marzo de

14 CARACTERISTICAS 1.6 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS Cámara conducción de aire Es el espacio que existe entre el ventilador y el haz de tubos, tiene como función distribuir el aire de forma uniforme a través del haz de tubos. Ha de conducir el aire a través del intercambiador en la dirección que optimice el intercambio de calor, además sirve de carcasa contenedora del resto de elementos que constituyen el disipador. León, 17 de marzo de

15 CARACTERISTICAS 1.7 CARACTERISTICAS CONSTRUCTIVAS Elementos de regulación y control Sencillo y eficaz. Compuesto por : termostato tipo bulbo, bomba circuladora y válvula de retención. La Bomba está compuesta por una motor esférico con imán permanente, de conmutación electrónica y con optimización automática de potencia y arranque suave (aproximadamente 1 W) León, 17 de marzo de

16 CARACTERISTICAS 1.8 DIFERENTES MODELOS Modelo integral Colocación en paralelo en la batería de colectores. Idóneo para instalaciones nuevas Modelo sin módulo Fv El modulo irá en una ubicación diferente, ejemplo directamente en la cubierta. Idóneo para instalaciones existentes León, 17 de marzo de

17 FUNCIONAMIENTO 1. Estado normal: El disipador no entra en funcionamiento y la instalación solar funciona correctamente. 2. Estado de sobre calentamiento: A partir de 90ºC, La bomba de este circuito se pondrá en funcionamiento mediante un termostato que manda la señal que proporciona la corriente necesaria para que la bomba funcione. La válvula anti retorno tiene la función de proporcionar el sentido al circuito, de tal forma que solo circule el fluido caloportador por el circuito del disipadorcolector cuando la bomba de este circuito se encuentre funcionando. León, 17 de marzo de

18 VALIDACIÓN Y RESULTADOS 1. Estudio y pruebas tanto en laboratorio como en instalaciones reales. 2. Pruebas en entrenador Solar con un modulo solar térmico de alto rendimiento de ATRAPASOL. 3. Optimización de los componentes ( evitando infra o sobre diemensionados). León, 17 de marzo de

19 VALIDACIÓN Y RESULTADOS 1.2 Cálculo punto de intersección entre las curvas características (potencia-temperatura relativa) del colector y el disipador. En la siguiente gráfica se representa la curva real del colector y la curva que aproximadamente tendrá el disipador que cumpla los mínimos de disipación: León, 17 de marzo de

20 VALIDACIÓN Y RESULTADOS 1.3 Ensayo manual de capacidad de disipación del disipador en batería de 6 colectores Atrapasol. Condiciones de radiación 860 w/m 2. Tª exterior 25ºC Caudal de diseño 100 l/h colector. León, 17 de marzo de

21 VALIDACIÓN Y RESULTADOS 1.4 Ensayo en modo automático de capacidad de disipación del disipador en batería de 6 colectores Atrapasol. Condiciones de radiación 1000 w/m 2. (20 agosto, 12 h solares, Inclinación Perpendicular al Sol.) Tª exterior: 28ºC Caudal de diseño 100 l/h colector. León, 17 de marzo de

22 VALIDACIÓN Y RESULTADOS 1.5 RESUMEN RESULTADOS: El disipador solar es capaz de mantener en una batería de colectores de 6 unidades (radiación solar >1000 W/m 2 ) entre 80 y 90 ºC de temperatura. En condiciones de parada eléctrica de la instalación y de no consumo energético. EFICACIA La potencia consumida del disipador en funcionamiento es de unos 2 W por unidad de ventilador ( 6 unidades) que comparado con la mayoría de los aerotermos que se emplean en el mercado ( 100 W) es extremadamente pequeña, lo que demuestra su eficiencia energética. EFICIENCIA Independencia de la red eléctrica, y funcionamiento automático. AUTONOMO León, 17 de marzo de

23 RESUMEN Sistema autónomo: no depende del suministro eléctrico, por tanto no contamina y no tiene costes adicionales en consumos eléctricos. Alta eficiencia: El sistema permite que el líquido del circuito primario no sobrepase los 95ºC, por tanto no hay degradación del anticongelante del Sistema solar. Automático: el sistema se autoregula Modular : se acopla en paralelo a los colectores solares existentes, permitiendo rangos de disipación de 2 m2 a 15 m2 por batería. Es preventivo: permite que no existan degradaciones del anticongelante, funcionamiento de los vasos de expansión óptimo, etc. Económico: La relación prestaciones y eficacia con respecto al coste es muy buena, puesto que no hay costes adicionales, así mismo, el mantenimiento mínimo o nulo. León, 17 de marzo de

24 FIN GRACIAS POR SU ATENCIÓN León, 17 de marzo de