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Fundamentos de energía solar para ACS y Climatización.Buenas Prácticas

Descripción

Se realiza este manual como motivo de la incorporación de las energías renovables dentro del consumo de energías final de los edificios y plantear en el libro de forma adecuada la integración de la energía solar en los edificios, tanto nuevos como existentes, realizando además una serie de ejercicios prácticos para que el lector tenga en papel una herramienta de diseño de sistemas de calefacción y refrigeración con esta fuente no fósil.


Características

  • ISBN: 9788495010544
  • Tamaño: 21x30
  • Edición:
  • Idioma: Español
  • Año: 2015

Compra bajo pedidoDisponibilidad: 24 horas

Contenido Fundamentos de energía solar para ACS y Climatización.Buenas Prácticas

Se realiza este manual como motivo de la incorporación de las energías renovables dentro del consumo de energías final de los edificios y plantear en el libro de forma adecuada la integración de la energía solar en los edificios, tanto nuevos como existentes, realizando además una serie de ejercicios prácticos para que el lector tenga en papel una herramienta de diseño de sistemas de calefacción y refrigeración con esta fuente no fósil.
Por ello, se han reunido a los principales expertos en energía solar para la elaboración de este manual con el fin de ayudar a los técnicos que intervienen en el diseño, ejecución, planificación, desarrollo, puesta enmarcha y mantenimiento de este tipo de instalaciones solares, para asegurar un “funcionamiento correcto,adecuado y óptimo” de las mismas.
El temario del libro, desarrollado en 10 capítulos, abarca desde el análisis de la fuente de energía: el sol,hasta la exposición del funcionamiento de instalaciones solares. Cada capítulo ha sido patrocinado por alguna de las empresas más prestigiosas del sector de la climatización y la refrigeración.


ÍNDICE DE CONTENIDO

PRÓLOGO


0.1 LA ENERGÍA SOLAR
0.2 LAS INSTALACIONES
0.3 LAS TRANSFORMACIONES
0.3.1. Conversión fototérmica
0.3.2. Conversión fotovoltaica
0.3.3. Biomasa
0.4 PERSPECTIVAS DE FUTURO DE LA ENERGÍA SOLAR
0.5 RESUMEN

1 RADIACIÓN SOLAR

1.1 LA ENERGÍA DEL SOL, CONSTANTE SOLAR
  1.1.1 Movimiento de la Tierra alrededor del Sol
  1.1.2 Constante solar
  1.1.3 Coordenadas geográficas terrestres
  1.1.4 Solsticios y equinoccios
1.2 GEOMETRÍA SOLAR
  1.2.1 La esfera celeste
  1.2.2 Sistema de referencia horizontal. Coordenadas horizontales
  1.2.3 Sistema de referencia ecuatorial. Coordenadas ecuatoriales
  1.2.4 Relación entre ambos sistemas de referencia
  1.2.5 El Sol en la esfera celeste. Movimiento aparente
  1.2.6 Orto y ocaso. Duración del día
  1.2.7 Ecuación del tiempo
1.3 RADIACIÓN SOLAR
  1.3.1 Definiciones. Irradiancia, irradiación
  1.3.2 Ángulo de incidencia de la radiación solar sobre un plano horizontal
  1.3.3 Ángulo de incidencia de la radiación solar sobre una superficie plana
  1.3.4 Irradiancia solar extraterrestre
  1.3.5 Irradiación solar extraterrestre
  1.3.6 Radiación solar sobre la superficie terrestre
1.4 ANÁLISIS DE LA RADIACIÓN SOLAR CON DATOS DE IRRADIANCIA
  1.4.1 Irradiancia solar sobre una superficie con cualquier inclinación y orientación
  1.4.2 Irradiación solar diaria sobre una superficie con cualquier inclinación y orientación
1.5 ANÁLISIS DE LA RADIACIÓN SOLAR CON DATOS DE IRRADIACIÓN
  1.5.1 Irradiación directa y difusa diaria media mensual sobre plano horizontal
  1.5.2 Estimación de la irradiación global y difusa horaria media mensual sobre plano horizontal
  1.5.3 Cálculo de la irradiación global sobre superficies inclinadas a partir de datos sobre la horizontal
1.6 MEDIDA DE LA RADIACIÓN SOLAR
  1.6.1 Medida de la radiación solar directa
  1.6.2 Medida de la radiación global y difusa
  1.6.3 Medidas de horas de Sol
  1.6.4 Distribución espectral de la radiación solar
  1.6.5 Datos de medidas de la radiación solar
1.7 PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN Y SOMBRAS
  1.7.1 Cálculo de las pérdidas por orientación e inclinación
  1.7.2 Cálculo de las pérdidas de radiación solar por sombras

2 CAPTADORES SOLARES TÉRMICOS

2.1 TIPOS DE CAPTADORES
  2.1.1 Captadores solares planos
  2.1.2 Captadores de vacío
    Captadores de vacío de flujo directo
    Captadores de vacío por tubo de calor (heat pipe)
  2.1.3 Captador de concentración cilindro-parabólico compuesto
2.2 COMPONENTES DE UN CAPTADOR SOLAR PLANO
  2.2.1 Cubierta
    Características físicas
    Materiales empleados en las cubiertas
  2.2.2 Absorbedor
    Recubrimiento del absorbedor
    Diseños de la unión lámina de absorción – circuito de distribución
  2.2.3 Diseños del circuito de distribución de los absorbedores
  2.2.4 Consideraciones prácticas de los absorbedores
  2.2.6 Aislamiento  

  2.2.7 Otros elementos
2.3 BALANCE ENERGÉTICO EN EL CAPTADOR SOLAR PLANO
  2.3.1 Análisis de los datos en base a temperatura de entrada y a temp. media
  2.3.2 Temperatura de estancamiento
  2.3.3 Curva cuadrática de un captador solar plano
  2.3.4 Transformación de una ecuación cuadrática de rendimiento del captador en otra lineal en función de la temperatura media del fluido
  2.3.5 Definición del área de un captador solar
  2.3.6 Modificador del ángulo de incidencia
  2.3.7 Constante de tiempo del captador solar
2.4 CURVA EXPERIMENTAL DE EFICIENCIA DEL CAPTADOR SOLAR SEGÚN UNE 12975
  2.4.1 Medición del rendimiento del captador
  2.4.2 Ensayos de durabilidad y fiabilidad del captador
2.5 PÉRDIDA DE PRESIÓN EN CAPTADORES SOLARES TÉRMICOS
2.6 Anexo: DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURA ENTRE TUBOS Y COEFICIENTE DE TRANSPORTE DE CALOR

3 COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN SOLAR

3.1 INTRODUCCIÓN
3.2 SISTEMA DE ACUMULACIÓN
  3.2.1 Medio de almacenamiento
  3.2.2 Estratificación térmica en el medio de almacenamiento
  3.2.3 Fomento de la estratificación térmica en acumuladores solares
  3.2.4 Pérdidas de calor de los acumuladores
  3.2.5 Consideraciones de seguridad y mantenimiento de los acumuladores.Clasificación
  3.2.6 Tecnología de los interacumuladores solares comerciales
  3.2.7 Tecnología de los acumuladores solares comerciales
  3.2.8 Tecnología de los acumuladores solares combinados
  3.2.9 Conexión de los circuitos de carga y descarga de los acumuladores
3.3 SISTEMA DE APOYO
  3.3.1 Clasificación de los sistemas de apoyo
  3.3.2 Conexión sistema solar – apoyo instantáneo
  3.3.3 Conexión sistema solar – apoyo con acumulación
  3.3.4 Dimensionamiento del sistema de apoyo
  3.3.5 Dimensionamiento de un apoyo instantáneo
  3.3.6 Dimensionamiento de un apoyo con acumulación
3.4 INTERCAMBIADORES DE CALOR
  3.4.1 Tipos de intercambiadores
  3.4.2 Influencia del intercambiador de calor en la eficiencia de la instalación
  3.4.3 Nociones básicas de modelado de intercambiadores de calor
  3.4.4 Criterios para el dimensionado de intercambiadores de calor
3.5 SISTEMA DE CONTROL
  3.5.1 Control de carga del acumulador
  3.5.2 Control de descarga del acumulador de inercia

4 DISEÑO DE LA INSTALACIÓN SOLAR. ESQUEMAS

4.1 CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DE LOS CIRCUITOS
4.2 CIRCUITO PRIMARIO
  4.2.1 Conexionado de los captadores
  4.2.2 Conexionado de las baterías, equilibrado hidráulico
  4.2.3 Protección contra la recirculación nocturna
  4.2.4 Protección contra heladas. Llenado y vaciado del circuito
  4.2.5 Protección contra el estancamiento
  4.2.6 Protección contra el sobrecalentamiento
  4.2.7 Sistemas Drain Back
4.3 CIRCUITO SECUNDARIO
  4.3.1 Acumulación del agua de consumo
  4.3.2 Acumulación con depósito de inercia
  4.3.3 Conexión de varios acumuladores
  4.3.4 Aspectos a considerar en los circuitos secundarios
4.4 PRODUCCIÓN DE ACS DESCENTRALIZADA EN EDIFICIOS
  4.4.1 Instalaciones totalmente individuales
  4.4.2 Captadores colectivos y acumulación distribuida
  4.4.3 Captadores colectivos y acumulación central y distribuida
  4.4.4 Captadores colectivos, acumulación central e intercambiadores en viviendas
  4.4.5 Captadores colectivos y acumulación central
  4.4.6 Características de las calderas individuales
4.5 INSTALACIONES DE ACS CENTRALIZADAS
4.6 CALENTAMIENTO DEL AGUA DE PISCINAS
4.7 CALEFACCIÓN

5 CÁLCULO DE LAS INSTALACIONES SOLARES TÉRMICAS

5.1 INTRODUCCIÓN
  5.1.1 Parámetros para la evaluación de IST
  5.1.2 Influencia del área de captación y el volumen de acumulación en las prestaciones
5.2 METODOLOGÍA DE DISEÑO
  5.2.1 Estimación de la demanda
  5.2.2 Estimación del área de captación y el volumen de acumulación
5.3 MÉTODOS DE EVALUACIÓN
  5.3.1 Introducción
  5.3.2 Método de simulación
  5.3.3 Métodos simplificados: Curvas-f (F-chart)
  5.3.4 Métodos simplificados: Utilizabilidad
5.4 INSTALACIONES PARA CALEFACCIÓN
5.5 INSTALACIONES PARA PISCINAS CUBIERTAS
  5.5.1 Cálculo de la demanda
  5.5.2 Métodos de cálculo de IST para piscinas
5.6 INSTALACIONES DE PRODUCCIÓN DE FRÍO CON ENERGÍA SOLAR

6 DISEÑO Y DIMENSIONADO DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS

6.1 CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DE LOS CIRCUITOS
  6.1.1 Circuitos primarios
  6.1.2 Circuitos secundarios
6.2 SELECCIÓN DEL FLUIDO DEL CIRCUITO PRIMARIO
6.3 SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LAS TUBERÍAS
  6.3.1 Exigencias de los circuitos primarios y secundarios
  6.3.2 Tuberías metálicas
  6.3.3 Tuberías de plástico
6.4 DIMENSIONADO DE LAS REDES DE TUBERÍAS
  6.4.1 Pérdida de presión en tuberías. Selección de diámetros
  6.4.2 Pérdida de presión en accesorios
6.5 CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE PRESIÓN DEL CIRCUITO PRIMARIO
6.6 CÁLCULO DE LA PÉRDIDA DE PRESIÓN DEL CIRCUITO SECUNDARIO
6.7 SELECCIÓN DE BOMBAS
  6.7.1 Bombas de rotor húmedo
  6.7.2 Bombas de rotor seco
  6.7.3 Selección práctica de la bomba de un circuito primario
6.8 PRESIONES DE DISEÑO
6.9 CÁLCULO DEL VASO DE EXPANSIÓN
  6.9.1 Cálculo del vaso de expansión en circuitos primarios
  6.9.2 Cálculo del vaso de expansión en circuitos secundarios cerrados
  6.9.3 Cálculo del vaso de expansión en circuitos secundarios abiertos
6.10 AISLAMIENTO DE TUBERÍAS

7 PRODUCCIÓN DE FRÍO CON ENERGÍA SOLAR

7.1 INTRODUCCIÓN
7.2 PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO MEDIANTE ENERGÍA TÉRMICA
  7.2.1 Refrigeración por absorción
  7.2.2 Refrigeración por adsorción
  7.2.3 Refrigeración mediante sistemas desecantes
7.3 TECNOLOGÍA DE LOS SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO SOLAR
  7.3.1 ¿Qué tecnología de captador para qué tecnología de refrigeración?
  7.3.2 Esquemas de funcionamiento
7.4 DISEÑO DEL SISTEMA
  7.4.1 Valores de referencia
  7.4.2 Métodos simplificados
    7.4.2.1 Comparación de captadores solares
    7.4.2.2 Producción de calor de los captadores solares
    7.4.2.3 Correlación entre ganancia solar y carga térmica
    7.4.2.4 Método , f-chart
  7.4.3 Programas de simulación
7.5 CONCLUSIONES

8 ANÁLISIS DE FUNCIONAMIENTO DE LA INSTALACIÓN

8.1 CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE EL FUNCIONAMIENTO
  8.1.1 Integración de la instalación solar y el sistema auxiliar
  8.1.2 Aproximación al correcto funcionamiento de la instalación solar
  8.1.3 Balance energético de la instalación solar
8.2 SISTEMAS PARA EVALUAR EL FUNCIONAMIENTO
  8.2.1 Sistema de monitorización completo
  8.2.2 Sistemas para otras configuraciones
  8.2.3 Procedimientos para evaluar el funcionamiento
  8.2.4 Evaluación en edificios multivivienda
8.3 SENSORES Y EQUIPOS DE MEDIDA
  8.3.1 Medidas de presión
  8.3.2 Medidas de temperatura
  8.3.3 Medidas de caudal y de energía térmica
  8.3.4 Otras medidas 380
  8.3.5 Sistemas de monitorización
8.4 PLAN DE VIGILANCIA DE LA INSTALACIÓN
  8.4.1 Presión del circuito primario
  8.4.2 Sistema de control
  8.4.3 Circulación de fluidos
  8.4.4 Transferencia de calor y temperaturas de funcionamiento
  8.4.5 Medidas de la energía y del rendimiento
8.5 DETECCIÓN DE PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO
  8.5.1 Verificaciones previas
  8.5.2 Presurización de circuitos
  8.5.3 Sistema de control
  8.5.4 Circulación de fluido
  8.5.5 Temperaturas de funcionamiento
8.6 MANTENIMIENTO DE LA INSTALACIÓN
  8.6.1 Generalidades
  8.6.2 Limpieza de captadores
  8.6.3 Sistemas de purga manuales y automáticos
  8.6.4 Sectorización del campo de captadores
  8.6.5 Plan de mantenimiento preventivo

9 ESTUDIO DE CASOS

9.1 ESTANCAMIENTO DE LA INSTALACIÓN SOLAR
  9.1.1. Caso de estancamiento de tipo “vaciado rápido”.
  9.1.2. Caso de estancamiento de tipo “vaciado lento”
9.2 SOBRECALENTAMIENTO 409
  9.2.1. Caso de instalación de aerotermo para el enfriamiento del fluido primario  

  9.2.2. Caso de diseño de acumulador solar que permite el sobrecalentamiento
  9.2.3. Caso de parada de la bomba para evitar el sobrecalentamiento
  9.2.4. Caso de sistema drainback para evitar sobrecalentamiento y como protección contra heladas
  9.2.5. Caso de sobrecalentamiento en intercambiador de piscina
9.3 INTERCAMBIADORES DE CALOR
  9.3.1. Caso de análisis del funcionamiento de la instalación, mediante las temperaturas en el intercambiador de calor de primario
  9.3.2. Caso de análisis del conexionado de intercambiadores de calor
  9.3.3. Caso de intercambio de energía entre acumulador solar y de apoyo Caso de intercambio de energía entre acumulador de inercia y de apoyo
9.4 SISTEMA DE LLENADO, VACIADO Y PURGA
  9.4.1. Caso de esquema recomendado de sistema de llenado, vaciado y purga
  9.4.2. Caso de llenado automático con agua de red
  9.4.3. Caso instalación solar para máquina de absorción. Purgadores automáticos
9.5 TRATAMIENTOS ANTILEGIONELA
  9.5.1. Tratamientos antilegionela en edificio terciario
  9.5.2. Tratamientos antilegionela en viviendas colectivas
9.6 SISTEMA DE REGULACIÓN Y CONTROL. SONDAS
  9.6.1. Caso de regulación de instalación solar para ACS y Piscina
  9.6.2. Caso de regulación de edificio de viviendas
  9.6.3. Casos de problemas de lectura de las sondas
  9.6.4. Caso de mal funcionamiento o ausencia de válvula antirretorno en un circuito derecirculación de ACS
9.7 MONTAJE DE CAPTADORES
  9.7.1. Problemas en las uniones entre paneles
  9.7.2. Problemas de condensaciones interiores
  9.7.3. Protección hasta puesta en marcha
  9.7.4. Soportación y vientos.
  9.7.5. Inclinación de paneles
  9.7.6. Circuitos primarios con baterías de captadores poco estructuradas
9.8 MANTENIMIENTO
  9.8.1. Caso de dificultad de accesibilidad a la instalación
  9.8.2. Caso de ensuciamiento de intercambiadores y cortocircuitos.
  9.8.3. Caso de mala protección contra heladas
  9.8.4. Limpieza de captadores solares
  9.8.5. Caso de defectos de aislamiento
9.9 DEPÓSITOS. PROBLEMAS DE CORROSIÓN
  9.9.1. Mantenimiento de acumuladores
9.10 MONITORIZACION DE INSTALACIONES

10 CASOS PRÁCTICOS

10.1 EJEMPLO DE CÁLCULO DE INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA PARA ACS DE EDIFICIO DE VIVIENDAS
  10.1.1 Características generales de la instalación
  10.1.2 Datos geográficos y climatológicos
  10.1.3 Cálculo de la demanda energética en ACS
  10.1.4 Contribución solar mínimación
  10.1.6 Configuración inicial de la instalación
  10.1.7 Pérdidas energéticas en tuberías y depósitos
  10.1.8 Determinación de las pérdidas por sombras
  10.1.9 Determinación de las pérdidas por orientación e inclinación
  10.1.10 Dimensionado de la instalación real
  10.1.11 Fluido de trabajo
  10.1.12 Configuración de la instalación real
  10.1.13 Dimensionado del intercambiador de calor del circuito primario
  10.1.14 Dimensionado de la sección de tuberías de primario y pérdida de presión del circuito primario
  10.1.15 Selección de la bomba del circuito primario
  10.1.16 Dimensionado del vaso de expansión del primario
  10.1.17 Dimensionado de intercambiadores del circuitos secundario
  10.1.18 Dimensionado de la sección de tuberías del circuitos secundario
  10.1.19 Selección de la bomba del circuito secundario
  10.1.20 Dimensionado del vaso de expansión
  10.1.21 Aislamiento y valvulería
  10.1.22 Esquema resuelto de la instalación
  10.1.23 Fotos de la ejecución de la instalación
10.2 EJEMPLO DE CÁLCULO DE INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA PARA ACS EN RESIDENCIA DE ESTUDIANTES
  10.2.1 Características generales de la instalación
  10.2.2 Datos geográficos y climatológicos
  10.2.3 Cálculo de la demanda energética para producción de ACS
  10.2.4 Contribución solar mínima
  10.2.5 Predimensionado de la instalación
  10.2.6 Pérdidas energéticas en tuberías y depósitos
  10.2.7 Determinación de las pérdidas por sombras
  10.2.8 Determinación de las pérdidas por orientación e inclinación
  10.2.9 Dimensionado de la instalación real
  10.2.10 Fluido de trabajo
  10.2.11 Configuración de la instalación real
  10.2.12 Dimensionado del intercambiador externo del circuito primario
  10.2.13 Dimensionado de la sección de tuberías de primario y pérdida de presión del circuito primario.
  10.2.14 Selección de la bomba del circuito primario
  10.2.15 Dimensionado del vaso de expansión del primario
  10.2.16 Dimensionado de la sección de tuberías de primario y pérdida de presión delcircuito secundario.
  10.2.17 Selección de la bomba del circuito secundario
  10.2.18 Dimensionado del vaso de expansión del secundario
  10.2.19 Esquema de la instalación propuesta
  10.2.20 Sistema de monitorización y control de la instalación solar
  10.2.21 Fotos de la ejecución de la instalación

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

A. TABLAS DE RADIACIÓN SOLAR
B. TABLAS DE CÁLCULO DE CAUDALES Y DEMANDA
C. TABLAS DE CÁLCULO DE TUBERÍAS
NOMENCLATURA

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