Los colectores típicos usados para calentamiento de piscinas exteriores son los de polipropileno o polietileno, sin ningún tipo de cubierta, carcasa ni material aislante. Esto es así porque la temperatura de trabajo en ningún caso va a superar los 30º C y a esta temperatura las perdidas térmicas son muy pequeñas y con un rendimiento aceptable.
Al tratarse de colectores sin cubierta, es importante averiguar bajo que condiciones de viento se han efectuado los ensayos para determinar la ecuación del rendimiento ya que es probable que las condiciones de ensayo hayan sido para viento nulo o muy débil, y si la zona donde se van a instalar es ventosa el valor del parámetro “m” será mayor que el expresado en la ecuación que nos facilite el fabricante.
Estas perdidas globales (parámetro “m”) aumentan considerablemente conforme lo hace la velocidad del viento de acuerdo con el factor:
0,8 + 0,18 * v
donde “v” es la velocidad del viento en m/s
A efectos orientativos puede considerarse aquellas zonas donde la media de velocidades del viento en un periodo suficientemente grande:
Viento muy débil = hasta 10,8 km/h
Viento flojo = entre 10,8 km/h y 18 km/h
Viento moderado = entre 18 km/h y 25,2 km/h
Viento moderadamente fuerte = entre 25,2 km/h y 36 km/h
El factor de corrección obtenido de la expresión anterior, siempre y cuando sea necesario aplicar, lo multiplicaremos por el coeficiente de perdidas “m” obteniendo una nueva ecuación del rendimiento tal:
η = b – m * (0,8 + 0,18 * v) * (tºm – tºa) / I
Hay que tener en cuenta que muchas piscinas están provistas de un muro de hormigón o de arbustos como cierre perimetral en cuyo caso al estar protegidas consideraremos el viento nulo o muy flojo, pero solo a efectos de calculo de las perdidas por radiación, conveccion, y evaporación, nunca para el calculo del rendimiento del colector ya que este no va estar protegido y en muchas casos estará situado a cierta altura donde el viento será algo mas fuerte que a nivel del suelo.
Para mantener un rendimiento alto de este tipo de colectores hay que evitar que la temperatura de trabajo no supere los 30º C, esto lo conseguimos haciendo que el salto térmico sea muy pequeño y para ello el caudal circulante por m2 de colector ha de ser alto, del orden de 300 l/h y nunca menor de 150 l/h.
En primer lugar como explique en el post anterior , habrá que calcular las diferentes perdidas que se producen en la piscina para lo que solo tendremos en cuenta su superficie.
Para el calculo utilizaremos las diferentes tablas. La suma de estas perdidas será la cantidad de energía que nos tendrán que aportar los colectores.
Las tablas expuestas permiten conocer las perdidas diarias por radiación, evaporación y conveccion por cada m2 de piscina. La cifra inferior (mas baja) representa las perdidas en caso de utilizar manta térmica durante la noche.
La tºa es la temperatura durante las horas de sol.
El viento se determinara consultando los datos meteorológicos del lugar.
El grado de humedad se ha clasificado:
Zona muy seca = 35% - 45%
Zona seca = 45% - 55%
Zona media = 55% - 65%
Zona húmeda = 65% - 75%
Zona muy húmeda = + 75%
PERDIDAS POR RADIACION
http://www.imaxenes.com/mini/p1jf74tl.gif
PERDIDAS POR CONVECCION
http://www.imaxenes.com/mini/p1dh45mb.gif
PERDIDAS POR EVAPORACIÓN
http://www.imaxenes.com/mini/p1bb86sm.gif
HUMEDAD RELATIVA
http://www.imaxenes.com/mini/humedad...iva1ts880o.gif
DATOS METEOROLÓGICOS
http://www.imaxenes.com/mini/datos_m...cos1if38jg.gif
Una vez halladas las perdidas totales por m2, resultado de la suma de cada una de las tablas, procederemos a calcular la radiación solar directa que la piscina recibe a lo largo del día.
La piscina es como un gran colector solar horizontal de área “A” expuesto a una irradiación diaria “H”. Las perdidas por reflexión así como las sombras parciales causadas por el borde de la piscina hacen recomendable suponer que la energía neta directamente aportada al agua sea un 85% de “H”.
Esta aportación será inferior a las perdidas totales, así que la diferencia entre ambas cantidades será la energía “Ec” que deben suministrar los colectores solares:
Ec = P * A – 0,85 * H * A
P = Perdidas totales
A = Írea de la piscina
H = Energía solar sobre horizontal
Una vez calculadas las necesidades energéticas “Ec” se procede al calculo del numero de m2 de superficie colectora.
Para el calculo vamos a utilizar el ejemplo de tu piscina:
El tipo de colector a utilizar será uno de polipropileno sin cubierta de superficie 2 m2, cuya ecuación del rendimiento es:
η = 0,9 – 18,7 * (tºm – tºa) /I
Lo que vamos a intentar es que en el mes mas desfavorable del periodo de utilización, en este caso septiembre, obtengamos una temperatura del agua de la piscina de 30º C, temperatura un poco alta para el baño, seria mas apropiado no dimensionar nunca una piscina para mas de 27º C, peor como es lo que planteas en tu post.
En primer lugar vamos a proceder a determinar el rendimiento del colector para la zona de Alicante en el mes de septiembre y con una inclinación de 30º :
I = 530 w/m2
tºa = 26º C
k = 1,18
H = 18,30 MJ/m2
η = 0,9 – 18,7 *(30 – 26) / 1,18 * 530 = 0,78
Procedemos a calcular las perdidas de la piscina utilizando las tablas:
Perdidas por radiación = 8,5 MJ/m2
Pedidas por conveccion = 3,9 MJ/m2
Perdidas por evaporación = 5,2 MJ/m2
Total de perdidas = 17,6 MJ/m2
Aportación solar directa sobre la piscina:
0,85 * H = 0,85 * 18,30 = 15,55 MJ/m2
Déficit energético = 17,6 – 15,55 = 2,05 MJ/m2
La energía aportada por cada m2 de colector será:
E = η * k * H * 0,94
La cifra 0,94 es un factor de corrección sobre la energía “H” ya que a primeras horas de la mañana y ultimas de la tarde el valor de la radiación solar es insuficiente para que el sistema entre en funcionamiento.
E = 0,78 * 1,18 * 18,30 * 0,94 = 15,83 MJ/m2
Como la piscina tiene 50 m2 y el déficit energético es de 2,05 MJ/m2 en total harán falta:
Ec = 2,05 * 50 = 102,5 MJ
Los cuales requerirán una superficie colectora de:
102,5 / 15,83 = 6,47 m2
NOTAS:
El método aquí expuesto ha sido desarrollado por Censolar y puedo asegurar que no difieren de la realidad los cálculos con el realizados. Aunque sistemas para ACS desviando los excedentes de energía a una piscina son los que mas he realizado, en el mes de marzo tuve la oportunidad de diseñar un sistema con este tipo de colectores para una piscina y utilizar esta metodología de calculo. La piscina en concreto estaba en La Rioja tenia una superficie de 30 m2 y se calcularon 30 m2 de colectores, que se colocaron en el jardín como si fuesen una gran sombrilla.
Los datos de temperatura recogidos cada semana hacia las cinco de la tarde desde que se puso en funcionamiento son:
Ultima semana de abril = 16º C
Primera semana de mayo = 19,8º C
Segunda semana de mayo = 21,5º C
Tercera semana de mayo = 24,2º C
Cuarta semana de mayo = 26,1º C
Primera de junio = 26,8º C
Segunda de junio = 27,5º C
Tercera de junio = 28º C
Cuarta de junio = 28,9º C
Primera de julio = 29,5º C
Segunda de julio = 31º C
Tercera de julio = 31,6º C
Cuarta de julio = 32,4º C
Primera de agosto = 31,3º C
Segunda de agosto = 31,6º C
Tercera de agosto = 31º C
Cuarta de agosto = 30,5º C
Primera de septiembre = 28,7º C
Me faltan los datos de las tres ultimas semanas de septiembre que tendré que pasar a recogerlos un día de estos.