INNOVACIÓN EN REFRIGERACIÓN SOLAR: CASOS PRÁCTICOS JUAN MANUEL RUBIO ROMERO DIRECTOR GENERAL DISOL, S. A.

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Mario Bustamante Hernández
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1 INNOVACIÓN EN REFRIGERACIÓN SOLAR: CASOS PRÁCTICOS JUAN MANUEL RUBIO ROMERO DIRECTOR GENERAL DISOL, S. A.

2 1.- TIPOLOGÍA DE CAPTADORES SOLARES (I) Viento, lluvia, nieve Convección Radiación Solar Directa Pérdidas por convección Reflexión Luz difusa de la atmósfera Radiación térmica del recubrimiento de cristal Radiación térmica del absorbedor Potencia útil del colector Pérdidas por conducción conductos Potencia útil del colector η = η o k 1 T E g k 2 T E g 2 η = Rendimiento (Eficiencia). ηo = Rendimiento Óptico (eficiencia óptica). k1, k2 = Pérdidas Térmicas; engloba pérdidas por conducción, convección y radiación. T = Diferencial de Temperaturas (entre la temperatura media de trabajo del colector y la temperatura ambiente, ºC) Eg = Radiación solar, W/m 2.

Calor Generador Vapor Alta Presión Calor Condensador Compresor Vapor

3 Comparación de los ciclos de compresión y de absorción CICLO DE COMPRESIÓN CICLO DE ABSORCIÓN Vapor Alta Presión Calor Condensador Calor Generador Vapor Alta Presión Calor Condensador Compresor Vapor Baja Presión Evaporador Calor Calor Absorbedor Vapor Baja Presión Evaporador Calor

4 Ciclo de absorción simple efecto CONDENSADOR Vapor H 2 O refrigerante SEPARADOR Solución Concentrada H 2 O- LiBr Ebullición 88 C 7 C EVAPORADOR ABSORBEDOR Solución diluida Entrada Salida 31 C 35 C Agua enfriamiento GENERADOR BOMBA SOLUCIÓN INTERCAMBIADOR DE CALOR

5 2.- DIMENSIONAMIENTO DE UNA INSTALACIÓN SOLAR PARA CONECTAR LA MÁQUINA DE ABSORCIÓN BASES Generación de calor solar: desfase picos de radiación y de demanda por lo que son necesarios sistemas de almacenamiento, ciclos de parada y puesta en marcha. Generación de frío: coinciden periodos máxima radiación y máxima demanda. No interrupciones estacionales

6 ACOPLAMIENTO SOLAR CON ABSORCIÓN CRITERIOS Optimizar el rendimiento ANUAL del sistema en su conjunto Prioridad al combustible solar. Mayor número horas funcionamiento posible, ajuste de parámetros Garantía de confort

7 2.1. DIMENSIONADO DEL CAMPO DE CAPTACIÓN SOLAR (I) COP (Máquinas Agua-BrLi) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 COP 0,4 0,3 0,2 COP (29,5ºC) COP (31ºC) COP (24ºC) 0,1 0 75º 80º 85º 90º 95º Temperatura de alimentación (ºC) Variación COP (relación entre la energía frigorífica producida y la energía aportada) máquinas absorción Agua-BrLi con temperatura alimentación, para diversas temperaturas del agua de refrigeración, procedente de la torre de refrigeración

8 2.1. DIMENSIONADO DEL CAMPO DE CAPTACIÓN SOLAR (II) 0,7 0,6 Rendimiento captador 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Tref (ºC) MAGNUM 25L SATIUS 22X ICARUS 21L Variación del rendimiento de los captadores DISOL con la temperatura

9 2.1. DIMENSIONADO DEL CAMPO DE CAPTACIÓN SOLAR (III) COP*Rendimiento solar (T.agua enfriamiento = 31 ºC) 0,35 0,30 0,25 COP*Rendiento solar 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 75º 80º 85º 90º 95º Temperatura de referencia (ºC) ICARUS 21L SATIUS 22X MAGNUM 25L Variación del producto COP*Rendimiento de los captadores DISOL, con temperatura de generador a una temperatura del agua de enfriamiento de 31ºC

10 2.1. DIMENSIONADO DEL CAMPO DE CAPTACIÓN SOLAR (IV) COP*Rendimiento solar (T.agua enfriamiento = 29,5 ºC) 0,45 0,40 0,35 COP*Rendiento solar 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 75º 80º 85º 90º 95º Temperatura de referencia (ºC) ICARUS 21L SATIUS 22X MAGNUM 25L Variación del producto COP*Rendimiento de los captadores DISOL, con temperatura de generador a una temperatura del agua de enfriamiento de 29,5ºC

11 2.1. DIMENSIONADO DEL CAMPO DE CAPTACIÓN SOLAR (V) COP*Rendimiento solar (T.agua enfriamiento = 24 ºC) 0,50 0,45 0,40 0,35 COP*Rendiento solar 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 75º 80º 85º 90º 95º Temperatura de referencia (ºC) ICARUS 21L SATIUS 22X MAGNUM 25L Variación del producto COP*Rendimiento de los captadores DISOL, con temperatura de generador a una temperatura del agua de enfriamiento de 24ºC

12 2.1. DIMENSIONADO DEL CAMPO DE CAPTACIÓN SOLAR (VI) CÁLCULO RÁPIDOS SISTEMA DE CAPTACIÓN (EXPERIENCIAS) SUPERFICIE A CLIMATIZAR < 5000 m2 > 5000 m2 POTENCIA MAQ. ABSORCIÓN = DEMANDA FRÍO = 1/3 DEMANDA FRÍO SUPERFICIE DE CAPTACIÓN (PLANO) 1-1,5m 2/KWf 2-2,5 m 2/KWf Valores de Referencia para el cálculo de instalaciones de absorción con energía solar. Sistema de Captación Solar

13 2.1. DIMENSIONADO DEL CAMPO DE CAPTACIÓN SOLAR (VII) CÁLCULOS RÁPIDOS SISTEMA DE ACUMULACIÓN (EXPERIENCIAS) VOLUMEN RECOMENDADO TANQUE DE CARGA A MÁQUINA DE ABSORCIÓN SIN PARADAS (7 días/semana) CON PARADAS (5 días/semana) 40 l/m2 de captador solar 80 l/m2 de captador solar VOLUMEN RECOMENDADO TANQUE DE CARGA DE FRÍO l/kwf de Maq. Absorción l/kwf de Maq. Absorción Valores de Referencia para el cálculo de instalaciones de absorción con energía solar. Acumulación Solar e Inercia

14 3.- EVALUACIÓN DE LOS DISTINTOS TIPOS DE APOYO (I) Sistema de Refrigeración Solar con solo Máquina de Absorción como generador de frío. (Recomendados para edificios con demandas energéticas en el entorno de los 300 kwf)

15 3.- EVALUACIÓN DE LOS DISTINTOS TIPOS DE APOYO (II) Sistema de Refrigeración Solar en paralelo con sistema convencional como generador de frío. (Recomendados para edificios con demandas energéticas superiores a los 300 kwf)

16 Veamos unos pocos ejemplos concretos

17 CONSEJERÍA MEDIO AMBIENTE (SEVILLA) APLICACIÓN: CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN DEMANDA DE POTENCIA FRIGORÍFICA: 560 kw DEMANDA DE POTENCIA CALEFACCIÓN: 270 kw CRITERIOS DE DISEÑO DE LA INSTALACIÓN: - Uso de la instalación solar para producción de frio y calor - Equipo de absorción sólo funcionando con solar - Potencia de frío por absorción seleccionada para trabajar de base - Campo de captadores con potencia suficiente para carga nominal del equipo de absorción - La superficie disponible en la cubierta es factor determinante SISTEMA DE CAPTACIÓN DISOL - Número de captadores Marca y modelo de captador DISOL SATIUS 22X - Superficie total de captación 336,00 m2 - Factor de ganancia del captador 0,751 - Factor de pérdidas simple 3,493 W/m2 K - Factor de pérdidas cuadrático 0,0146 W/m2 K2 INTERCA MBIA DOR DE CALOR Potencia de intercambio 140 kw Caudal primario y secundario 10,4 m3/h Temperaturas primario 117,6 / 105,6 º Temperaturas secundario 98,6 / 110,6ºC Perdidas de carga 1,67 mca.

18 CONSEJERÍA MEDIO AMBIENTE (SEVILLA) EQUIPO DE ABSORCIÓN - Potencia nominal 106 kw - Circuito de calentamiento con agua con una temperatura de 90,60 / 85,4ºC - Circuito de agua de condensación con una Temp.. de 29,4 / 36.8ºC. - Circuito de agua fría con temperaturas de 7 a 12,5ºC. SISTEMA DE ACUMULACIÓN - Capacidad total litros - Número de acumuladores 2 TORRE DE REFRIGERA CIIÓN Capacidad de enfriamiento 258 kw Caudal de agua l/h Temperaturas de agua 29,4ºC / 36,8ºC Temperatura termómetro húmedo 24ºC Perdida de carga entrada de agua 35 Kpa

19 CONSEJERÍA MEDIO AMBIENTE (SEVILLA)

20 CONSEJERÍA MEDIO AMBIENTE (SEVILLA)

22 Puerto de Vigo Nave Arenal Planta YAZAKI WFC SC10 Torre de refrigeración centrífuga

23 ENRESA Hornachuelos (Córdoba) Centro de almacenamiento residuos nucleares El Cabril Depósito de inercia Intercambiador de calor YAZAKI WFC SC10

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