Post on 26-May-2015
Energía Solar Térmica en instalaciones de alta eficiencia
Joaquín Sánchez, Diciembre 2011
Joaquin.sanchez@vaillant.es
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Vaillant Group de un vistazo
– Vaillant Group es una compañía internacional de éxito, que centra su actividad en las tecnologías de calefacción y aire acondicionado.
– Empresa familiar fundada en 1874.
– En 2010 el Grupo alcanzó ventas de cerca de 2.200 millones de euros, con 13.000 empleados.
– El mayor equipo de I+D de la industria, con 530 empleados en el total de los centros del Grupo Vaillant.
– 50 patentes cada año (más de 3.000 patentes)
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Presencia Internacional
Vaillant Group está presente de forma activa con pl antas de producción y desarrollo en los principales mercados europeos
1 Vaillant Group Oficinas Centrales2 Calderas Murales3 Calderas de Suelo4 Calentadores a gas5 Aparatos eléctricos6 Sistemas de aire acondicionado7 Otros productos (acumuladores,módulos, componenteselectrónicos)8 Joint venture9 Investigación y Desarrollo10 Productos domésticos11 Energías Renovables12 Radiadores
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Nuestros productos renovables y de alta eficiencia
Energía solar térmica
GeotermiaAerotermia
Acumuladores multi-energía
MicrocogeneraciónPellets
Calderas murales de condensación
Calderas pie de condensación
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Necesidades de calefacción según Calener. Sevilla
Sevilla: 3.295 h por debajo de los 15 ºC
Consumo energético vivienda 200 m 2 de superficie: aprox. 20.000 kWh/año
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Necesidades de calefacción según Calener. Sevilla
Granada: 4.745 h por debajo de los 15 ºC
Consumo energético vivienda 200 m 2 de superficie: aprox 29.000 kWh/año
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� Exceso de producción en períodos de alta radiación y bajo consumo.
� Distribución de la energía generada según los usos térmicos alimentados.
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•••• Chapter 1 •••• Chapter 2 •••• Chapter 3•••• Chapter 4 •••• Chapter 5 •••• Chapter 6
Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSH
Se pueden generar puntas de producción peligrosas p ara la instalación tanto a nivel técnico como de rendimiento global
Exceso de producción en periodo de alta radiación y bajo consumo
Un dimensionamiento del campo de captadores para conseguir un apoyo a la calefacción durante el invierno necesariamente produce excesos de energía que generará períodos de estancamiento durante el verano
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Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSH
Exceso de producción en periodo de alta radiación y bajo consumo
El exceso de producción genera:
� Estrés mecánico en los diferentes elementos de la i nstalación
� Deterioro prematuro del fluido solar debido a los p ermanentes cambios de estado.
� Pérdida de producción solar en periodos de estancamiento
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Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSH
Exceso de producción en periodo de alta radiación y bajo consumo
¿Es posible evitar los problemas derivados del exce so de producción?
� Uso de piscinas (exteriores)
� Sistemas de Drenaje Automático
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Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSH
Exceso de producción en periodo de alta radiación y bajo consumo
Sistemas de Drenaje Automático
� En situación de demanda energética y aporte solar el campo de captadores esta LLENO
� En situación de nula demanda energética o sin aporte solar el campo de captadores esta VACÍO
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Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSH
Exceso de producción en periodo de alta radiación y bajo consumo
Ventajas del uso de sistemas de Drenaje Automático frente a los sistemas convencionales tradicionales
� No existe estancamiento y, por tanto, la instalació n no sufre mecánicamente
� El mantenimiento necesario es menor y el cambio del líquido solar se retrasa frente a una instalación presurizada con vencional.
� No existen paradas de producción no deseadas debido a la presencia de estancamiento
La tecnología Drainback o de Drenaje Automático, de reconocido exito en las instalaciones de ACS individuales, puede garantizar el correcto aprovechamiento de la EST en instalaciones de SSH o de grandes de mandas de ACS
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Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSHDistribución eficiente de la energía generada
• A que uso hay que darle prioridad: Ejemplo Alicante
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00
Uo*(Te - Ta)/RI
RE
ND
IMIE
NTO
Uo : Factor 10
Te : 25 ºC ---- Piscina45 ºC ---- ACS70 ºC ---- calefacción Rad40 ºC ---- calefacción SR
Ta: Tª ambiente (tablas)
RI: Radiación Incidente (tablas)
Desde el punto de vista energético, el principio bá sico que debe regir una instalación de EST con varios usos debe ser dar pri oridad al uso térmico más bajo.
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Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSHDistribución eficiente de la energía generada
Alimentación independiente de los diferentes usos t érmicos
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Sistemas de energía solar térmica en instalaciones SSHDistribución eficiente de la energía generada
Acumulación de energía centralizada en depósitos mu ltienergía
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Sistemas de energía solar térmica en vivienda indiv idual
La utilización de varios depósitosimplica complicaciones en su ejecución y de control.
En cambio, los depósitos multi-energía facilitan la utilización eficiente de la energía solar para varios usos (apoyo a calefacción) y simplifican la regulación del sistema.
Distribución eficiente de la energía generada
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•••• Chapter 1 •••• Chapter 2 •••• Chapter 3•••• Chapter 4 •••• Chapter 5 •••• Chapter 6
Sistemas de energía solar térmica en vivienda indiv idual
Uso optimizado de las fuentes de energía disponibles mediante estrategias de regulación que utilizan válvulas mezcladoras, bombas de velocida d variable y sensores de caudal y temperatura
1.)
2.)
Caldera
pellets
Caldera a
gas
Bomba
de calor
Distribución eficiente de la energía generada. Acum uladores de energía
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Sistemas de energía solar térmica en vivienda indiv idual
Depósito estratificador
� En los depósitos estratificadores el calor solar de mayor nivel térmico se almacena directamente en la parte superior (zona de disposición), de esta forma se evita que la caldera arranque tan a menudo. La estratificación se realiza de dos formas:
� estratificación pasiva : mediante los
elementos estratificadores dentro del depósito.
� estratificación activa : el depósito de
inercia se carga a diferentes niveles en función de la temperatura, para ello se utilizan válvulas diversoras comandadas por la regulación
Distribución eficiente de la energía generada. Acum uladores de energía
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Sistemas de energía solar térmica en vivienda indiv idual
Distribución eficiente de la energía generada. Acum uladores de energía
� El sistema es controlado por varias sondas.
� Si una temperatura baja del valor de consignase transmite una demanda de calor.
� Las fuentes de calor proporcionan los flujostérmicos en linea con la demanda.
� Dependiendo de su temperatura, los flujostérmicos se almacenan en las corres-pondientes capas del depósito.
� La unidad de ACS y los circuitos decalefacción controlados extraen el calornecesario en linea con la demanda deldepósito tampón.
� Si las sondas del depósito no detectanninguna demanda de calor, el sistemaintentará almacenar la energía solarpara su uso (el depósito tampón secarga hasta su temperatura máxima de95 C).
Funcionamiento de un depósito multienergía
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Instalaciones ‘high-flow’, ‘low-flow’ y ‘matched-fl ow’
� La estrategia de control “normal” de las instalacionesde energía solar es de tal forma que se pretendemantener la temperatura de captadores lo máscercana posible a la temperatura del depósito
� El caso de los depósitos estratificadores es una
excepción, normalmente trabajan en régimen “Low-flow” de esta forma el depósito alcanza rápidamente
una temperatura elevada en la parte superior
� Las instalaciones tipo “matched-flow” funcionan acaudal variable. El caudal varía en función deldiferencial de temperatura entre la salida de loscaptadores y el depósito solar.
Rango de caudales
Sistemas de energía solar térmica en vivienda indiv idual
Distribución eficiente de la energía generada. Acum uladores de energía
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� La regulación carga el depósito en función de la disponibili dad de las fuentes decalor y de la demanda en las 3 zonas
� Se pueden ajustar las temperaturas de impulsión para optimi zar el uso de lafunción estratificadora del buffer
Gestión inteligente de la energía para maximizar el uso de las energías
Sistemas de energía solar térmica en vivienda indiv idual
Distribución eficiente de la energía generada. Acum uladores de energía
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Sistemas de energía solar térmica en vivienda indiv idual
Distribución eficiente de la energía generada. Acum uladores de energía
Ahorro Gas natural: 746,6 m³
Emisión de CO2 evitada:1.693,9 kg
Fracción solar cobertura ACS:65,8 %
fracción solar cobertura total: 24,7 %
Rendimiento del sistema:28,4 %
Ahorro Gas natural: 621,0 m³
Emisión de CO2 evitada:1.408,8 kg
Fracción solar cobertura ACS:81,6 %
fracción solar cobertura total: 21,6 %
Rendimiento del sistema:24,2 %
Granada
200 m2
Suelo radiante
6 captadores 2,33 m 2
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Muchas gracias por su atención!