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Calentamiento del espacio activo
La configuración del sistema
solar para esta aplicación particular ha llegado a estar más o menos
estandarizada. Por ejemplo, para un sistema líquido, usaríamos el sistema
mostrado en la figura anterior. Uno de los métodos de diseño más ampliamente
usados es el método f-chart, que es aplicable al calentamiento de agua y aire.
Este método básicamente implica el uso de correlaciones algebraicas simples que
han sido deducidas de numerosas simulaciones TRNSYS.
La variable adimensional X es el
ratio de las pérdidas del colector de referencia sobre todo el mes respecto a
la carga térmica total mensual; la variable Y es el ratio de la energía solar
total mensual absorbida por los colectores respecto a la carga térmica total
mensual. Debe notarse que el área del colector y sus parámetros de rendimiento
son las variables exógenas que aparecen en estas expresiones. Para cambios a
parámetros exógenos secundarios, los siguientes términos correctivos XC
e YC se aplicarán para los sistemas líquidos:
Esta correlación empírica se muestra
gráficamente en la siguiente figura.
Una correlación similar también ha sido
propuesta para los sistemas de calentamiento usando colectores de aire y
almacenamiento en lecho de guijarros.
El calor solar en los procesos industriales
En los procesos industriales se
usan dos tipos de sistemas solares: los sistemas multipaso en bucle cerrado
(con una distinción añadida según el calentador auxiliar se sitúe en serie o en
paralelo y el sistema de paso simple en paso abierto. Describimos a
continuación como se diseñan estos sistemas.
Sistemas multipaso en bucle cerrado
Calentador auxiliar en paralelo.
El método Phibar-f chart es una generalización del método f-chart en el sentido
que ninguna restricción necesita ser impuesta en los límites de temperatura del
fluido caliente en el sistema térmico solar. Sin embargo, tres criterios
básicos para la carga térmica tienen que ser satisfechos por el método f-chart
Phibar son aplicables: (i) la carga térmica debe ser constante y uniforme cada
día durante al menos un mes, (ii) la energía térmica suministrada a la carga
debe estar por encima de una temperatura mínima que completamente especifica el
nivel de temperatura de operación de la carga, y (iii) no hay eficiencia de
conversión en la carga (como en el caso del uso del agua caliente) o la
eficiencia de conversión es constante (ya sea debido a que el nivel de
temperatura de la carga es constante o porque la eficiencia de conversión es
independiente del nivel de temperatura de la carga). La aproximación es
estrictamente aplicable a sistemas solares con calentador auxiliar en paralelo
(siguiente figura).
Una aplicación típica para el
método Phibar-f-chart es el aire acondicionado de absorción. La temperatura de
entrada del agua caliente desde los colectores al generador deben estar por
encima del nivel de temperatura mínimo (ej, 80 ºC) para el sistema para usar
calor solar. Si la temperatura del fluido solar es menor (incluso por una
pequeña cantidad), la energía total para calentar agua a 80 ºC es suministrada
por el sistema auxiliar.
Como resultado de una interacción
continua entre almacenamiento y colector en u sistema cerrado, la variación de
la temperatura de almacenamiento y de aquí la temperatura de entrada del fluido
a los colectores en el día y en el mes es indeterminada. El método Phibar-f
chart implícitamente tiene esto en cuenta y reduce estas fluctuaciones de
temperatura.
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