Sistema combinado solar - Solar combisystem
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| Visión general |
| Conservación de energía |
| Energía renovable |
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Un sistema combinado solar proporciona calefacción y refrigeración solar del espacio , así como agua caliente de una serie común de colectores solares térmicos , generalmente respaldados por una fuente de calor auxiliar no solar.
Los sistemas combinados solares pueden variar en tamaño desde los instalados en propiedades individuales hasta los que sirven a varios en un esquema de calefacción en bloque. Aquellos que sirven a grupos más grandes de propiedades de calefacción urbana tienden a llamarse esquemas de calefacción solar central .
Se producen muchos tipos de sistemas solares combinados; se identificaron más de 20 en la primera encuesta internacional, realizada como parte de la Tarea 14 de IEA SHC en 1997. Los sistemas en el mercado en un país en particular pueden estar más restringidos, sin embargo, ya que los diferentes sistemas han tendido evolucionar en diferentes países. Antes de la década de 1990, dichos sistemas tendían a ser personalizados para cada propiedad. Desde entonces se han desarrollado envases comercializados y ahora se utilizan de forma generalizada.
Dependiendo del tamaño del sistema combinado instalado, la contribución anual de calefacción de espacios puede oscilar entre el 10% y el 60% o más en edificios de tipo Passivhaus de energía ultrabaja ; incluso hasta el 100% cuando se utiliza un gran acumulador térmico interestacional o calor solar térmico de concentración. El requerimiento de calor restante es suministrado por una o más fuentes auxiliares para mantener el suministro de calor una vez que se agota el agua calentada con energía solar. Estas fuentes de calor auxiliares también pueden utilizar otras fuentes de energía renovable (cuando se utiliza una bomba de calor geotérmica , el sistema combinado se denomina geosolar) y, a veces, baterías recargables .
Durante 2001, alrededor del 50% de todos los colectores solares domésticos instalados en Austria , Suiza , Dinamarca y Noruega fueron para suministrar sistemas combinados, mientras que en Suecia fue mayor. En Alemania , donde el área total de colectores instalada (900.000 m2) era mucho mayor que en los demás países, el 25% se destinaba a instalaciones combisystem. Los combisystems también se han instalado en Canadá desde mediados de la década de 1980.
Algunos combisystems pueden incorporar refrigeración solar térmica en verano.
Clasificación
Siguiendo el trabajo de IEA SHC Task 26 (1998 a 2002), los sistemas combinados solares se pueden clasificar de acuerdo con dos aspectos principales; en primer lugar, por la categoría de almacenamiento de calor (o frío) (la forma en que se agrega y extrae agua del tanque de almacenamiento y su efecto sobre la estratificación ); en segundo lugar, por la categoría de gestión de calor auxiliar (o frío) (la forma en que los calefactores o refrigeradores auxiliares no solares térmicos pueden integrarse en el sistema).
Mantener la estratificación (la variación en la temperatura del agua desde más fría en el pie de un tanque hasta más caliente en la parte superior) es importante para que el sistema combinado pueda suministrar agua caliente o fría y agua de calefacción y refrigeración a diferentes temperaturas.
| Categoría | Descripción |
|---|---|
| UN | Sin dispositivo de almacenamiento controlado para calefacción y refrigeración de espacios. |
| segundo | Gestión de calor y frío y mejora de la estratificación por medio de múltiples tanques y / o por múltiples tuberías de entrada / salida y / o por válvulas de tres o cuatro vías para controlar el flujo a través de las tuberías de entrada / salida. |
| C | Manejo del calor y frío mediante convección natural en tanques de almacenamiento y / o entre ellos para mantener la estratificación hasta cierto punto. |
| re | Gestión de calor y frío mediante convección natural en tanques de almacenamiento y dispositivos de estratificación integrados. |
| B / D | Gestión de calor y frío por convección natural en tanques de almacenamiento y estratificadores integrados, así como múltiples tanques y / o múltiples tuberías de entrada / salida y / o válvulas de tres o cuatro vías para controlar el flujo a través de las tuberías de entrada / salida. |
| Categoría | Descripción |
|---|---|
| M (modo mixto) | El circuito de calefacción de habitaciones se alimenta desde un único acumulador calentado por los colectores solares y el calentador auxiliar. |
| P (modo paralelo) | El circuito de calefacción y refrigeración de espacios es alimentado alternativamente por los colectores solares (o un tanque de almacenamiento de agua solar), o por el calentador o enfriador auxiliar; o no hay conexión hidráulica entre la distribución de calor y frío solar y las emisiones de calor auxiliar. |
| S (modo serial) | El circuito de calefacción y refrigeración de espacios puede ser alimentado por el calentador auxiliar o por los colectores solares (o un tanque de almacenamiento de agua solar) y el calentador auxiliar conectados en serie en la línea de retorno del circuito de calefacción de espacios. |
Por tanto, un sistema combinado solar puede describirse como de tipo B / DS, CS, etc.
Dentro de estos tipos, los sistemas pueden configurarse de muchas formas diferentes. Para la casa individual, pueden, o no, tener los tanques de almacenamiento, los controles y el calentador y enfriador auxiliares integrados en un solo paquete prefabricado . Por el contrario, también existen grandes sistemas centralizados que sirven a varias propiedades.
Los sistemas combinados más simples, el Tipo A, no tienen "dispositivo de almacenamiento controlado". En su lugar, bombean agua caliente (o fría) de los colectores solares a través de tuberías de calefacción central por suelo radiante incrustadas en la losa de hormigón. La losa del piso se engrosa para proporcionar masa térmica y para que el calor y el frío de las tuberías (en la parte inferior de la losa) se libere durante la noche.
Diseño combisystem
El tamaño y la complejidad de los sistemas combinados, y la cantidad de opciones disponibles, significa que comparar alternativas de diseño no es sencillo. Se pueden producir aproximaciones útiles de rendimiento con relativa facilidad, sin embargo, las predicciones precisas siguen siendo difíciles.
Se encuentran disponibles herramientas para diseñar sistemas combinados solares, que van desde las pautas del fabricante hasta nomogramas (como el desarrollado para IEA SHC Task 26) y varios software de simulación por computadora de diversa complejidad y precisión.
Entre el software y los paquetes se encuentran CombiSun (liberado gratuitamente por el equipo de Task 26, que se puede utilizar para el dimensionamiento básico del sistema) y el gratuito SHWwin (Austria, en alemán). Hay otros sistemas comerciales disponibles.
Los sistemas combinados solares generalmente utilizan calefacción y refrigeración por suelo radiante [1] .
Se puede utilizar tecnología termosolar de concentración para hacer que los colectores sean lo más pequeños posible.
Tecnologías
Los sistemas combinados solares utilizan tecnologías similares a las utilizadas para el agua caliente solar y para la calefacción central regular y calefacción por suelo radiante , así como las utilizadas en los sistemas auxiliares, tecnologías de microgeneración o de otro tipo.
El elemento exclusivo de los sistemas combinados es la forma en que se combinan estas tecnologías y los sistemas de control utilizados para integrarlos, además de cualquier tecnología estratificadora que pueda emplearse.
Relación con el edificio de bajo consumo energético
A finales del siglo XX, los sistemas solares de agua caliente habían sido capaces de satisfacer una parte importante de los requisitos de agua caliente sanitaria en muchas zonas climáticas . Sin embargo, fue solo con el desarrollo de técnicas de construcción confiables de baja energía en las últimas décadas del siglo que la extensión de tales sistemas para calefacción de espacios se volvió realista en zonas climáticas templadas y frías .
A medida que se reduce la demanda de calor, el tamaño total y el costo del sistema se reducen, y las temperaturas del agua más bajas típicas de la calefacción solar pueden usarse más fácilmente, especialmente cuando se combina con calefacción por suelo radiante o calefacción de pared. El volumen ocupado por el equipo también se reduce, lo que también aumenta la flexibilidad de su ubicación.
Al igual que otros sistemas de calefacción en edificios de bajo consumo energético, el rendimiento del sistema es más sensible al número de ocupantes, la temperatura ambiente y las tasas de ventilación, en comparación con los edificios normales, donde dichos efectos son pequeños en relación con la mayor demanda energética global.
Ver también
- Bomba de calor geotérmica
- Energía solar renovable de concentración de calor (utilizada en estos sistemas para producir calefacción y no para producir electricidad)
- Energía renovable
- Refrigeración solar
- Calefacción solar
- Energía solar térmica
enlaces externos
- Sitio oficial IEA SHC Task 26
- El proyecto del programa europeo Altener: Solar Combisystems
- Prueba de sistemas solares térmicos para agua caliente y calefacción de espacios (junio de 2004)
- La transferencia de calor entre estaciones integra la captación solar térmica y el almacenamiento térmico
- Informes de prueba de Combisystem: principalmente en alemán
Referencias
- Sistemas de calefacción solar para casas: un manual de diseño para sistemas combinados solares , James y James, ISBN 1-902916-46-8 (por el equipo de Task 26)