Tema: Sistema solar termico para ACS para calentar 22 mil litros

Hola es mi primer post, espero que me puedan ayudar ya que tengo varias dudas.

bueno soy de Chile y me gusta este tema de energía solar aplicada a calentar agua para utilizarlo solo en duchas. pero practicamente se muy poco.

El tema que mas me complica es la acumulación y el sistema auxiliar de energía que para este caso solo puede ser ELECTRICIDAD ya que no hay otro tipo de energía en el lugar que lo instalaría.

como dice en el titulo necesito calentar 22 mil litros diarios (a 45°C), estos se reparten de la siguiente forma:

- mañana: se ocuparan 11 mil litros a las 6:00 am a 8:00 am .
- tarde: se ocuparan los otros 11 mil litros a las 6:00 pm a 8:00 pm.

bueno tomando en cuenta los modos de utilización y para que me sea rentable el sistema (por lo que yo creo) es crear un sistema solar que pueda entregar la mayor cantidad de energía para la utilización del turno de las 6:00pm a 8:00pm, ya que solo tendría que tener un sistema de acumulación de 11 mil litros. y no instalar mas acumuladores para poder tener mas ACS guardada. y el resto del agua que requiero en la mañana se calentara con las resistencias eléctricas (eso es lo que creo yo)

ahora el tema es que también tengo que tener un sistema auxiliar, pero este sistema auxiliar debe ser capaz de cubrir toda la demanda de energía para llegar a la temperatura deseada que serian 45°C. Esto es por si llega a pasar que falle algo en el sistema solar y no funcione .(recuerdo que el sistema auxiliar es solo con electricidad, una resistencia o algo así, y en ese lugar la electricidad nunca se me va acabar en ese lugar).

En resumen tendría que buscar la forma de acumular 11 mil litros de ACS y que mis paneles ayuden solo en el día para el turno de la "tarde" y en la noche se calentara el agua con las resistencias eléctricas hasta llegar a los 45°C a las 6 am.

bueno lo que pido que me ayuden es del tema de acumulación y como conectarlo al sistema solar, con sus respectivas resistencias eléctricas para poder calentar esos 11 mil litros en 9 horas que tengo libres para poder llegar a los 45°C que seria la temperatura ideal.

ya que estaba haciendo dibujos para tener una idea pero no me creo mucho, era colocando como 7 termos eléctricos normales de 700 litros y 9kW de potencia, y un acumulador grande de 6000 litros, ahí me dan 10900 litros de capacidad, entonces la idea es que pase el agua fría primero por un ínter-cambiador de calor de placas que esta conectado con el circuito primario de los paneles solares y con eso el agua de la red ya sube un poco su temperatura y luego sigue su camino por el primer termo y pasando uno por uno hasta llegar al acumulador grande y de ahí va una cañería por arriba del acumulador que lleva el agua caliente a las duchas y por abajo re-circularía el agua que le falta temperatura, claro que tendría que colocar una bomba, antes de llegar al ínter-cambiador de calor, pero eso no se si es factible o que es lo que ocurre con las perdidas de carga por las vueltas que se da el agua por todos los termos.
bueno esa es mi idea, trate de explicarlo lo mejor posible, si me pueden ayudar a ver ese tema se los agradecería mucho

ahh lo otro la fracción solar que me da en el lugar que lo quiero instalar varia bastante durante los meses, por lo tanto lo lleve a lo mas que pude en época de verano dando una fracción solar de un 93% en verano, y la mínima fracción solar que obtuve en invierno fue de un 55%, anualmente me da una fracción solar de un 78,37%. yo creo que es mucho eso, a los paneles le puse una eficiencia de como un 45%, todo eso me dio con 125 metros cuadrados de paneles (que encuentro que es mucho) y los metros efectivos serian como 56 metros cuadrados.

saludos a todos

chau

Para que disminuye el deposito puedes aceptar la acumulación en 60 gr, entonces sale aproximadamente los 14000 litros. Divides la acumulación en dos partes iguales (eso puede ser por ejemplo o dos depositos de 7000 litros o cuatro deposites de 3500 litros no sé cuales puedes usar) conectados en paralelo. La sistema solar calienta todos los depositos a traves del intercambiador de placas por turno comenzando por el deposito que tiene la salida ACS y terminando por acumulador que tiene la entrada de agua fría. Para apoyo puedes tomar la caldera de la electricidad con la potencia de 40 kW, debe bastante para calentar 7000 litros en 10 horas. Y con la electricidad calientas solo primera parte de 7000 litros donde es la salida de ACS. Para calentar 14000 litros en 60 gr es necesario como máximum 280 m2 de los captadores (en realidad para tu país más probable que menos). Para más exacto aunque es necesario saber la temperatura de la agua fría, cuales captadores y depositos puedes usar y lugar de ubicacion en el Chile.

Un saludo.

Gracias por la respuesta Igor Kasatkin
voy hacer un dibujo de lo que me dices como puede ser el sistema para ver si entiendo lo que me dices , mas rato lo subire


esto estaria ubicado la III region de chile cerca de la ciudad de Copiapo, pero no sera en la ciudad sera hacia la cordillera como a 2.500 metros de altura sobre el nivel del mar, la ciudad de Copiapo esta a como a 400 metros de altura sobre el nivel del mar, la radiación en ese lugar es bastante alta, aunque solo tengo los datos de radiacion de la ciudad de Copiado pero le aumente como un 10% por la altura, y la temperatura del agua es el problema como solo tengo el dato de la ciudad de copiapo, la temperatura del agua debe ser mas baja en ese lugar, por lo menos en invierno no creo que sea mas baja de 12°C... te muestro los datos que tengo de temperatura de agua
Temperatura del agua media mensual de COPIAPO
Enero: 20,8 °C
Febrero: 21,7 °C
Marzo: 21,6 °C
Abril: 20,2 °C
Mayo: 18 °C
Junio: 15,8 °C
Julio: 14,5 °C
Agosto: 14,3 °C
Septiembre: 15,1 °C
Octubre: 16,4 °C
Noviembre: 17,8 °C
Diciembre: 19,4 °C

si quieres la radiación de copiapo te la puedo mandar por correo o la subo como archivo excel si es que la quieres ver. (me dices si la quieres)

a tambien esta claro que el sistema debe soportar condiciones de baja temperatura por que cae nieve nieve nieve en invierno a veces..

el panel solar que yo considero para hacer los calculo es un estandar que seria asi:

Rendimiento optico: 0,785
a1= coeficiente 1 de perdida: 4,041 W/(m2*°C)
a2= Coeficiente 2 de perdidas: 0,014 W/(m2*°C2)

ya que creo que seria el peor caso de colector o panel solar que tendría
y un panel con superficie captadora o de apertura de 1,9 m2 y que sea panel plano.

pero como te decía voy hacer un dibujo para ver si entiendo el diseño que me planteas. Para ver si entiendo.
uf! es harta agua caliente la que necesito jajaja

gracias nuevamente por todo!!!

estamos en contacto

Hola,

No tengo la experiencia practica con los lugares donde la agua en el embudo se escape a izquierdas jaja, pero me da tales datos con Copiapo. La temperatura de agua fría es 13,8-16,8 gr, acepto el azimut en 90, la inclinación en 30 gr, si menos de 30 entonces aparece el peligro de rezumar adentro del colectores. La acumulación en 15000 l.
Calculaba tres variantes del cantidad de los colectores. Los numeros colectores redondeaba en vista de esquema de hidraulica de más simple modo.
Primer caso de 120 colectores que da los resultados semejantes de tus deseos de la fracción solar que sale en 59% anual. Enero-84%, febrero-77%, marzo-65%, abril-49%, mayo-36%, junio-28%, julio-34%, agosto-46%, septiembre-59%, octubre-72%, noviembre-79%, diciembre-84%.
Pero ya que hablas que un lugar está a 2.500 metros de altura sobre el nivel del mar merece la pena bajar el numero de colectores hasta 100. Entonces sale enero-73%, febrero-69%, marzo-57%, abril-42%, mayo-31%, junio-24%, julio-29%, agosto-39%, septiembre-51%, octubre-63%, noviembre-70%, diciembre-75%, anual-50%. O el más presupuestario caso de 80 colectores, entonces sale sale enero-64%, febrero-60%, marzo-49%, abril-36%, mayo-26%, junio-20%, julio-24%, agosto-33%, septiembre-44%, octubre-55%, noviembre-61%, diciembre-66%, anual-45%. La verdad los numeros son para Copiapo, no tengo otros como y tu. Tercero caso merece la pena atender si hay dias de descanso. Y puede pensar sobre el disipador de calor. Tambien estimara espacio que tienes para instalación y cuanto de los colectores estarán allí. Y puede pensar sobre el disipador de calor.
Para proteger la instalación de bajas temperaturas usa el anticongelante de propilenglicol.
Muestranos tu esquema cuando la está terminando.

Un saludo.

Hola Igor!
mira subo dos dibujos como pueden ser la instalación de los acumuladores, los vi en un libro donde salen estos tipos de circuitos. Creo que la alternativa B fue la que tu me dijiste.

En la alternativa B no se como es el comportamiento del agua entre los acumuladores en el momento que es consumida.(si me puedes explicar por favor ese funcionamiento).

trate de colocar en los dibujos lo máximo de elementos

ahora lo que me falta es el sistema auxiliar de energía (que seria con unas resistencias eléctricas), en cada acumulador.

el control que realizaría con las resistencias eléctricas en cada acumulador para tener agua caliente para el turno de la tarde (*Recordando*tarde: se ocuparan los otros 11 mil litros a las 6:00 pm a 8:00 pm; Tengo 9 horas en el día para tener el agua a 45°C para las duchas). Seria con un sensor de temperatura donde en todo momento registrar la temperatura del agua en el acumulador. entonces con un controlador con entradas analógicas tomo la señal del sensor de temperatura y haciendo una formula de cuanta energía me falta para alcanzar la temperatura deseada en el tiempo que me queda para llegar al periodo de consumo (como se el tiempo de consumos y el tiempo que tengo para calentar el agua y ademas se la potencia de la resistencia se cuanta energía me aporta), entonces cuando el resultado me de como resultado que falta energía para alcanzar la temperatura deseada en el periodo de tiempo que queda, la resistencia se pone en funcionamiento. Y cuando la temperatura del agua esta a una temperatura mayor del tiempo que queda para llegar a la temperatura deseada la resistencia se apaga.

Claro es un control continuo en el tiempo, creo que seria lo mas eficiente para controlar el funcionamiento de la resistencia en el día y esto también puede aplicar para el turno de la mañana, pero en este caso solo funcionaria las resistencias toda la noche (ya que no hay sol jaja), entonces me tengo que asegurar que las resistencias que pondré, me den la energía para tener los otros 11 mil litros de agua a las 6:00 am a 45°C que es la temperatura ideal con que se bañan.
ese deato de temperatura del agua es un estandar que saque, puede ser menor como 40°C o 38°C

tu me decías que tomara como referencia 60°C como temperatura, entonces necesitaría resistencias mas grandes y mas paneles.

bueno espero tus comentario de mis esquemas y el modo de funcionamiento del control de temperatura tanto para hacer funcionar las bombas para calentar con el sistema solar y con las resistencias eléctricas que irían en cada acumulador con su propio control independiente.

saludos cordiales

luego te comentare la otra problemática de realizar el estudio de este proyecto

gracias por el apoyo

Hola Chanosolar,

No tengo ahora el escáner que dibujar una esquema, estoy en mi casa, por eso probaré explicar con dedos jeje, si aparece tal necesidad adjuntaré despues dias fines de semana.
Si conectamos los acumuladores a parte de consumo ACS en paralelo, entonces necesitamos que las temperaturas de los depositos serán iguales. Y si no hay sol aparece una necesidad calentar todos acumuladores con electricidad durante 9-10 horas, que eleva la potencia instante y disminuye el rendimiento instalación solar. Mi ver consiste en aquello que una mitad calentará durante 9-10 horas con electricidad y sol y otra mitad solo con sol. Propongo tomar cuatro depositos de inercia de 4000 l y aceptar una acumulación a 60 gr. Estos depositos conectarán en serie, la salida de agua caliente de anterior unirá con la entrada agua fria de siguiente. Eso da permiso calentar con electricidad solo de dos primeros depositos. Unico es necesario comprobar los diametros de la entrada y la salida con caudal instantaneo. Para circulación en el circuito solar elegirán otros conexiones de los depositos separados de los conexiones del corriente ACS. Ese circuito solar organiza para ejemplo como muestra en el dibujo. Solo sin serpentinas y con intercambiador de placas. Usar las serpentinas no merece la pena porque aparece una necesidad aplicar una serpentina con superficie de intercambio como mínimum de 28,5 m2. Para apoyo de electricidad es necesario poner en dos primeros depositos la resistencia electrica de 24 kW o tres resistencias de 8 kW en cada de dos. Es pasible que convendrá intervenir a la boca de hombre, aqui consultarás con fabricante de los depositos.
Todos dirige con una centralita solar, sé como hacerlo.

Un saludo.

Igor muchas gracias por la ayuda

el lunes te explicare otros detalles de como es el sistema y el proyecto que se pretende construir.


Ahora es fin de semana, es tiempo de descansar y pensar en otras cosas

te pasaste por todo lo que me has ayudado, gracias a ti me he interesado mas aun en el tema de energía solar térmica y he aprendido mas.

gracias por todo
estamos en contacto
saludos
y cuidate mucho
chao

Igor te mande un mensaje privado explicando algunas cosas del proyecto


Saludos

estamos hablando
y nuevamente gracias por todo =)
espero que me puedas seguir ayudando