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Problemas técnicos más
comunes en el
diseño de instalaciones
y soluciones
Miguel Ángel Hernández
Centro Integrado de FP Superior de
Energías Renovables
www.cenifer.com
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Estimación potencial solar
●
Dispersión datos radiación. Sobredimensionamiento área
Desviación entre datos
Atlas solar de Aragón
Centro Estudios de la Energía
Atlas solares INM
Censolar
ENE
20%
25%
18%
11%
FEB
-21%
17%
2%
16%
MAR
6%
14%
-1%
4%
ABR
3%
29%
1%
9%
MAY
1%
16%
-1%
11%
JUN
10%
11%
-2%
16%
JUL
17%
10%
-2%
14%
AGO
14%
17%
0%
15%
SEP
11%
17%
4%
0%
OCT
5%
7%
-2%
5%
NOV
-5%
31%
6%
11%
DIC Promedio
17%
8%
34%
17%
13%
1%
8%
11%
Radiación global sobre horizontal de Pamplona según diferentes fuentes
8000
Atlas solar de
Aragón
6000
Centro Estudios
de la Energía
)
ía
d
2
/m
h
(W
G
H
7000
Datos de radiación global
sobre horizontal recogidos
de diferentes fuentes
Atlas solares INM
5000
Censolar
4000
Dogniaux +
insolación INM
3000
Soler +
insolación INM
2000
Ordenanza
Pamplona
1000
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
IC
D
N
O
V
O
C
T
S
E
P
A
G
O
L
U
J
F
E
B
A
M
R
B
A
R
A
M
Y
U
J
N
E
N
E
0
Mes
Estimación demanda ACS
●
Estimación demanda real ACS. Sobredimensionamiento área
Corregido por
CTE-HE4
Porcentaje acumulado de consumo medio diario de ACS. (Fuente: Grupo de
Energía y Edificación de la Universidad de Zaragoza, 2002).
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?
Energía (kWh/mes)
Demanda energética ACS y aportación colectores térmicos
14000
Exceso
12000
producción
10000
Demanda energética ACS
Demanda ACS y producción
con colectores inclinados a
30º y a 60º con Método FChart
8000
Energía aportada por
captadores (30%
covertura)
6000
Energía aportada por
captadores (60%
covertura)
4000
2000
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
dic
nov
oct
sept
agosto
julio
junio
mayo
abril
marzo
febrero
enero
0
Mes
Problema - parada primario
Paradas primario en días puntuales
– Parada primario en primavera con un fin de semana de puente
Vaporización
Evolución temperatura depósito y captador (análisis de 10 días)
180,0
160,0
140,0
120,0
100,0
80,0
60,0
Parada primario por
puente en abril con
ausencia
75%
vecinos
40,0
20,0
T depósito
Temperatura media captador
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
18,5
9,5
0,5
15,5
6,5
21,5
12,5
3,5
18,5
9,5
0,5
15,5
6,5
21,5
12,5
3,5
18,5
9,5
0,5
15,5
6,5
21,5
12,5
3,5
18,5
9,5
0,5
0,0
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
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
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)
No sólo en verano existe
radiación solar en días claros.
Evolución diaria de radiación
incidente sobre colector solar
inclinado 50º situado en
Pamplona.
Radiación global incidente (kwh/m2)
Radiación incidente captador a 50º
1200
1000
800
Abril
600
Julio
400
200
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
22,5
20,5
18,5
16,5
14,5
12,5
10,5
8,5
6,5
4,5
2,5
0,5
0
Hora
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
Pero incumple CTE-HE4
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
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.
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Problema - parada primario
●
Soluciones en instalaciones pequeñas (drain-back)
Sin producción
Produciendo ACS
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
Problemas técnicos más comunes en el diseño de instalaciones y soluciones
Problema - parada primario
●
Soluciones en instalaciones pequeñas (disipación natural)
Produciendo ACS
Parada primario
Instalación solar térmica con disipador de calor en circuito solar. (Fuente: Salvador Escoda)
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