Páginas:
320
Edición:
1
Fecha de publicación:
31/12/2009
ISBN:
9788426715586
Formato:
17x24 cms
Colección

Energia Solar Térmica

20,60 19,57
20,60 19,57
Añadir a cesta
Recíbelo en 24/48h
Técnicas para su Aprovechamiento

La energía solar térmica es una opción muy interesante para abastecer de energía a millones de hogares, puesto que permite, por un lado, disminuir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y, por otro, reducir las emisiones de gases de efecto invernadero responsables del cambio climático. En los últimos años, la energía solar térmica ha experimentado en España un gran desarrollo, pero todavía se halla lejos de los objetivos fijados en el Plan de Energías Renovables (PER), aprobado en agosto de 2005, que plantea alcanzar en el año 2010 una superficie instalada de captadores de 4,9 millones de metros cuadrados. El Código Técnico de la Edificación (CTE) es una de las medidas adoptadas para la consecución de este objetivo, puesto que obliga a instalar sistemas de captación, almacenamiento y utilización de energía solar térmica de baja temperatura en los edificios de cualquier uso de nueva construcción o que se rehabiliten, en los que exista demanda de agua caliente sanitaria o climatización de piscina cubierta.

El objeto de este libro es introducir al lector en las instalaciones de energía solar térmica de baja temperatura para uso residencial, haciendo referencia a todos los componentes de la instalación, desde los elementos principales a los elementos de regulación y control, e indicando criterios de diseño, dimensionado y montaje. El lector encontrará que lo descrito en el libro no sólo abarca los aspectos teóricos del tema sino también los prácticos.
[INDICE]
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN …………………………………………………………………………….1
1.1 El sistema energético ………………………………………………………………………………………..1
1.2 Las energías renovables…………………………………………………………………………………….6
1.2.1 Energía de la biomasa…………………………………………………………………………………….7
1.2.2 Energía eólica ……………………………………………………………………………………………….8
1.2.3 Energía geotérmica ………………………………………………………………………………………..9
1.2.4 Energía hidráulica ………………………………………………………………………………………..11
1.2.5 Energía mareomotriz…………………………………………………………………………………….12
1.2.6 Energía undimotriz……………………………………………………………………………………….13
1.2.7 Energía maremotérmica ………………………………………………………………………………..15
1.2.8 Energía osmótica………………………………………………………………………………………….16
1.2.9 Energía solar ……………………………………………………………………………………………….17
1.3 La energía solar térmica en el mundo……………………………………………………………….19
1.4 La energía solar térmica en Europa…………………………………………………………………..20
CAPÍTULO 2. LA RADIACIÓN SOLAR…………………………………………………………………..25
2.1 El Sol, fuente de energía………………………………………………………………………………….25
2.1.1 Terminología básica……………………………………………………………………………………..26
2.1.2 La constante solar ………………………………………………………………………………………..26
2.1.3 El espectro solar…………………………………………………………………………………………..27
2.2 Influencia de la atmósfera……………………………………………………………………………….29
2.3 El balance energético en la Tierra…………………………………………………………………….31
2.4 El movimiento Tierra-Sol…………………………………………………………………………………33
2.4.1 Ángulos básicos …………………………………………………………………………………………..36
2.4.2 El tiempo solar …………………………………………………………………………………………….39
2.4.3 Ángulos relativos a superficies inclinadas………………………………………………………..40
2.5 Irradiación solar extraterrestre ………………………………………………………………………..42
2.6 Irradiación solar terrestre ……………………………………………………………………………….43
2.7 Medición de la radiación solar…………………………………………………………………………45
2.8 Fundamentos físicos del aprovechamiento de la energía solar……………………………..48
2.8.1 El cuerpo negro……………………………………………………………………………………………48
2.8.2 Absorbancia………………………………………………………………………………………………..49
2.8.3 Emitancia ……………………………………………………………………………………………………50
2.8.4 Superficies selectivas ……………………………………………………………………………………50
CAPÍTULO 3. LAS INSTALACIONES SOLARES TÉRMICAS……………………………………….53
3.1 Descripción de una instalación solar térmica…………………………………………………….53
3.2 Clasificación de las instalaciones solares térmicas………………………………………………54
3.2.1 Clasificación según el principio de circulación ………………………………………………..55
3.2.2 Clasificación según el sistema de expansión ……………………………………………………56
3.2.3 Clasificación según el sistema de intercambio …………………………………………………58
3.2.4 Clasificación según el sistema auxiliar…………………………………………………………….59
3.2.5 Clasificación según la aplicación……………………………………………………………………62
CAPÍTULO 4. EL SISTEMA DE CAPTACIÓN …………………………………………………………..67
4.1 Descripción y clasificación de los captadores solares …………………………………………67
4.2 Componentes del captador plano …………………………………………………………………….73
4.2.1 Cubierta transparente……………………………………………………………………………………74
4.2.2 Placa absorbente………………………………………………………………………………………….75
4.2.3 Tubos de intercambio …………………………………………………………………………………..75
4.2.4 Aislamiento…………………………………………………………………………………………………76
4.2.5 Carcasa ………………………………………………………………………………………………………76
4.3 Balance energético …………………………………………………………………………………………77
4.4 Rendimiento térmico………………………………………………………………………………………79
4.5 Conexionado de los captadores ……………………………………………………………………….82
4.6 Área total, área de apertura y área del absorbedor…………………………………………….86
4.7 Estructura de soporte ……………………………………………………………………………………..87
4.8 Distancia mínima entre filas de captadores ……………………………………………………….87
CAPÍTULO 5. EL SISTEMA DE INTERCAMBIO ……………………………………………………….91
5.1 Mecanismos de transmisión de calor ………………………………………………………………..91
5.1.1 Transmisión de calor por conducción …………………………………………………………….91
5.1.2 Transmisión de calor por convección……………………………………………………………..93
5.1.3 Transmisión de calor por radiación ………………………………………………………………..95
5.1.4 Resistencia térmica ………………………………………………………………………………………95
5.1.5 El coeficiente global de transmisión de calor …………………………………………………..96
5.2 Descripción y clasificación de los intercambiadores de calor……………………………..98
5.2.1 Intercambiadores internos……………………………………………………………………………..98
5.2.2 Intercambiadores externos …………………………………………………………………………….99
5.3 Eficiencia del intercambiador…………………………………………………………………………101
5.4 Factor captador-intercambiador …………………………………………………………………….102
5.4.1 Cálculo del intercambiador …………………………………………………………………………103
CAPÍTULO 6. EL SISTEMA DE ACUMULACIÓN……………………………………………………113
6.1 Descripción …………………………………………………………………………………………………113
6.2 La estratificación de las temperaturas……………………………………………………………..114
6.3 El aislamiento ………………………………………………………………………………………………114
6.4 Clasificación de los acumuladores ………………………………………………………………….114
6.4.1 Clasificación según la posición…………………………………………………………………….115
6.4.2 Clasificación según el material …………………………………………………………………….116
6.4.3 Clasificación según el sistema de intercambio ……………………………………………….117
6.5 Dimensionado del sistema de acumulación……………………………………………………..122
CAPÍTULO 7. EL SISTEMA HIDRÁULICO …………………………………………………………….123
7.1 Componentes del sistema hidráulico ………………………………………………………………123
7.2 Tuberías ………………………………………………………………………………………………………124
7.2.1 Dilatación térmica ……………………………………………………………………………………..126
7.2.2 Cálculo de tuberías y pérdidas de carga………………………………………………………..126
7.2.3 Aislamiento……………………………………………………………………………………………….136
7.3 Válvulas ………………………………………………………………………………………………………138
7.3.1 Válvulas de esfera ………………………………………………………………………………………139
7.3.2 Válvulas de asiento…………………………………………………………………………………….139
7.3.3 Válvulas de resorte……………………………………………………………………………………..140
7.3.4 Válvulas de clapeta…………………………………………………………………………………….142
7.3.5 Válvulas de equilibrado ………………………………………………………………………………144
7.3.6 Válvulas termostáticas…………………………………………………………………………………145
7.4 Bombas de recirculación……………………………………………………………………………….146
7.4.1 Requisitos de las bombas de circulación……………………………………………………….150
7.4.2 Cálculo de la bomba ………………………………………………………………………………….152
7.5 Vasos de expansión ………………………………………………………………………………………152
7.5.1 Tipología…………………………………………………………………………………………………..153
7.5.2 Cálculo de vasos de expansión según la norma UNE 100155 ………………………….154
7.5.3 Cálculo del vaso de expansión del circuito primario ………………………………………158
7.6 Elementos accesorios…………………………………………………………………………………….162
7.6.1 Disipadores de calor…………………………………………………………………………………..162
7.6.2 Purgadores de aire ……………………………………………………………………………………..168
7.6.3 Reductores de presión ………………………………………………………………………………..170
7.6.4 Manómetros………………………………………………………………………………………………170
7.6.5 Termómetros……………………………………………………………………………………………..171
7.6.6 Conjuntos prefabricados ……………………………………………………………………………..172
7.6.7 Contadores de energía ………………………………………………………………………………..173
7.7 Fluido caloportador………………………………………………………………………………………174
CAPÍTULO 8. EL SISTEMA AUXILIAR…………………………………………………………………..179
8.1 Introducción………………………………………………………………………………………………..179
8.2 Conexión del sistema auxiliar con la instalación solar ………………………………………181
8.2.1 Sistema auxiliar en serie con la acumulación solar …………………………………………181
8.2.2 Sistema auxiliar-acumulador en serie con la acumulación solar……………………….183
8.2.3 Sistema auxiliar en paralelo con la acumulación solar…………………………………….183
8.3 Dimensionado del sistema auxiliar …………………………………………………………………185
CAPÍTULO 9. EL SISTEMA DE CONTROL…………………………………………………………….191
9.1 Sensores………………………………………………………………………………………………………193
9.2 Termostato diferencial ………………………………………………………………………………….196
9.3 Actuadores ………………………………………………………………………………………………….198
9.4 Control del proceso de carga del acumulador solar………………………………………….199
CAPÍTULO 10. APLICACIONES…………………………………………………………………………..205
10.1 Climatización de piscinas…………………………………………………………………………….205
10.1.1 Circuito abierto………………………………………………………………………………………..206
10.1.2 Circuito cerrado……………………………………………………………………………………….207
10.2 Producción de ACS …………………………………………………………………………………….208
10.2.1 Producción de ACS centralizada y acumulación distribuida…………………………..209
10.2.2 Producción de ACS centralizada y acumulación centralizada ………………………..211
10.2.3 Producción de ACS centralizada, acumulación centralizada
e intercambiador individual ………………………………………………………………………213
10.3 Calefacción………………………………………………………………………………………………..214
10.4 Refrigeración ……………………………………………………………………………………………..216
10.4.1 La refrigeración por absorción……………………………………………………………………216
10.4.2 El ciclo de absorción de simple efecto ………………………………………………………..218
10.4.3 El ciclo de absorción de doble efecto………………………………………………………….220
10.4.4 La absorción rotativa ………………………………………………………………………………..222
10.4.5 Instalaciones de pequeña y media potencia para producción de ACS,
apoyo a calefacción y producción de frío……………………………………………………223
10.4.6 Instalación para producción de agua caliente sanitaria, apoyo a calefacción
y producción de frío en instalaciones de gran tamaño…………………………………..224
CAPÍTULO 11. CÁLCULO DE INSTALACIONES……………………………………………………227
11.1 El Código Técnico de la Edificación………………………………………………………………227
11.2 Contribución solar mínima ………………………………………………………………………….229
11.3 Cálculo de la energía solar disponible …………………………………………………………..235
11.4 Cálculo de la demanda de energía en instalaciones de ACS …………………………….236
11.5 Cálculo de la demanda de energía en la climatización de piscinas……………………240
11.6 Cálculo de la demandas de calefacción y refrigeración …………………………………..242
11.6.1 El método de los grados-día ………………………………………………………………………242
11.6.2 Cálculo aproximado de la carga térmica……………………………………………………..244
CAPÍTULO 12. PREVENCIÓN DE LA LEGIONELOSIS……………………………………………247
ANEXO I. NORMATIVA APLICABLE ……………………………………………………………………253
ANEXO II. TABLAS DE REFERENCIA ……………………………………………………………………256
ANEXO III. CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN …..271
ANEXO IV. CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE RADIACIÓN SOLAR POR SOMBRAS..275
ANEXO V. MÉTODOS DE CÁLCULO…………………………………………………………………..283
BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………………………….306
[FIN INDICE]

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................1 1.1 El sistema energético .....................................................................................................1 1.2 Las energías renovables.................................................................................................6 1.2.1 Energía de la biomasa.................................................................................................7 1.2.2 Energía eólica .............................................................................................................8 1.2.3 Energía geotérmica .....................................................................................................9 1.2.4 Energía hidráulica .....................................................................................................11 1.2.5 Energía mareomotriz.................................................................................................12 1.2.6 Energía undimotriz....................................................................................................13 1.2.7 Energía maremotérmica ............................................................................................15 1.2.8 Energía osmótica.......................................................................................................16 1.2.9 Energía solar .............................................................................................................17 1.3 La energía solar térmica en el mundo.........................................................................19 1.4 La energía solar térmica en Europa.............................................................................20 CAPÍTULO 2. LA RADIACIÓN SOLAR.............................................................................25 2.1 El Sol, fuente de energía..............................................................................................25 2.1.1 Terminología básica..................................................................................................26 2.1.2 La constante solar .....................................................................................................26 2.1.3 El espectro solar........................................................................................................27 2.2 Influencia de la atmósfera...........................................................................................29 2.3 El balance energético en la Tierra...............................................................................31 2.4 El movimiento Tierra-Sol.............................................................................................33 2.4.1 Ángulos básicos ........................................................................................................36 2.4.2 El tiempo solar ..........................................................................................................39 2.4.3 Ángulos relativos a superficies inclinadas.................................................................40 2.5 Irradiación solar extraterrestre ...................................................................................42 2.6 Irradiación solar terrestre ...........................................................................................43 2.7 Medición de la radiación solar....................................................................................45 2.8 Fundamentos físicos del aprovechamiento de la energía solar...................................48 2.8.1 El cuerpo negro.........................................................................................................48 2.8.2 Absorbancia..............................................................................................................49 2.8.3 Emitancia ..................................................................................................................50 2.8.4 Superficies selectivas ................................................................................................50 CAPÍTULO 3. LAS INSTALACIONES SOLARES TÉRMICAS..............................................53 3.1 Descripción de una instalación solar térmica.............................................................53 3.2 Clasificación de las instalaciones solares térmicas......................................................54 3.2.1 Clasificación según el principio de circulación ........................................................55 3.2.2 Clasificación según el sistema de expansión ............................................................56 3.2.3 Clasificación según el sistema de intercambio .........................................................58 3.2.4 Clasificación según el sistema auxiliar......................................................................59 3.2.5 Clasificación según la aplicación..............................................................................62 CAPÍTULO 4. EL SISTEMA DE CAPTACIÓN ....................................................................67 4.1 Descripción y clasificación de los captadores solares ................................................67 4.2 Componentes del captador plano ...............................................................................73 4.2.1 Cubierta transparente................................................................................................74 4.2.2 Placa absorbente.......................................................................................................75 4.2.3 Tubos de intercambio ...............................................................................................75 4.2.4 Aislamiento...............................................................................................................76 4.2.5 Carcasa .....................................................................................................................76 4.3 Balance energético ......................................................................................................77 4.4 Rendimiento térmico...................................................................................................79 4.5 Conexionado de los captadores ..................................................................................82 4.6 Área total, área de apertura y área del absorbedor....................................................86 4.7 Estructura de soporte ..................................................................................................87 4.8 Distancia mínima entre filas de captadores ................................................................87 CAPÍTULO 5. EL SISTEMA DE INTERCAMBIO ................................................................91 5.1 Mecanismos de transmisión de calor ..........................................................................91 5.1.1 Transmisión de calor por conducción ......................................................................91 5.1.2 Transmisión de calor por convección.......................................................................93 5.1.3 Transmisión de calor por radiación ..........................................................................95 5.1.4 Resistencia térmica ...................................................................................................95 5.1.5 El coeficiente global de transmisión de calor ...........................................................96 5.2 Descripción y clasificación de los intercambiadores de calor...................................98 5.2.1 Intercambiadores internos.........................................................................................98 5.2.2 Intercambiadores externos ........................................................................................99 5.3 Eficiencia del intercambiador....................................................................................101 5.4 Factor captador-intercambiador ...............................................................................102 5.4.1 Cálculo del intercambiador ....................................................................................103 CAPÍTULO 6. EL SISTEMA DE ACUMULACIÓN............................................................113 6.1 Descripción ...............................................................................................................113 6.2 La estratificación de las temperaturas.......................................................................114 6.3 El aislamiento ............................................................................................................114 6.4 Clasificación de los acumuladores ............................................................................114 6.4.1 Clasificación según la posición...............................................................................115 6.4.2 Clasificación según el material ...............................................................................116 6.4.3 Clasificación según el sistema de intercambio .......................................................117 6.5 Dimensionado del sistema de acumulación..............................................................122 CAPÍTULO 7. EL SISTEMA HIDRÁULICO ......................................................................123 7.1 Componentes del sistema hidráulico ........................................................................123 7.2 Tuberías .....................................................................................................................124 7.2.1 Dilatación térmica ..................................................................................................126 7.2.2 Cálculo de tuberías y pérdidas de carga.................................................................126 7.2.3 Aislamiento.............................................................................................................136 7.3 Válvulas .....................................................................................................................138 7.3.1 Válvulas de esfera ...................................................................................................139 7.3.2 Válvulas de asiento.................................................................................................139 7.3.3 Válvulas de resorte..................................................................................................140 7.3.4 Válvulas de clapeta.................................................................................................142 7.3.5 Válvulas de equilibrado ..........................................................................................144 7.3.6 Válvulas termostáticas.............................................................................................145 7.4 Bombas de recirculación...........................................................................................146 7.4.1 Requisitos de las bombas de circulación................................................................150 7.4.2 Cálculo de la bomba ..............................................................................................152 7.5 Vasos de expansión ...................................................................................................152 7.5.1 Tipología.................................................................................................................153 7.5.2 Cálculo de vasos de expansión según la norma UNE 100155 ...............................154 7.5.3 Cálculo del vaso de expansión del circuito primario .............................................158 7.6 Elementos accesorios.................................................................................................162 7.6.1 Disipadores de calor...............................................................................................162 7.6.2 Purgadores de aire ..................................................................................................168 7.6.3 Reductores de presión ............................................................................................170 7.6.4 Manómetros............................................................................................................170 7.6.5 Termómetros...........................................................................................................171 7.6.6 Conjuntos prefabricados .........................................................................................172 7.6.7 Contadores de energía ............................................................................................173 7.7 Fluido caloportador...................................................................................................174 CAPÍTULO 8. EL SISTEMA AUXILIAR.............................................................................179 8.1 Introducción..............................................................................................................179 8.2 Conexión del sistema auxiliar con la instalación solar .............................................181 8.2.1 Sistema auxiliar en serie con la acumulación solar ................................................181 8.2.2 Sistema auxiliar-acumulador en serie con la acumulación solar............................183 8.2.3 Sistema auxiliar en paralelo con la acumulación solar...........................................183 8.3 Dimensionado del sistema auxiliar ...........................................................................185 CAPÍTULO 9. EL SISTEMA DE CONTROL......................................................................191 9.1 Sensores.....................................................................................................................193 9.2 Termostato diferencial ..............................................................................................196 9.3 Actuadores ................................................................................................................198 9.4 Control del proceso de carga del acumulador solar.................................................199 CAPÍTULO 10. APLICACIONES......................................................................................205 10.1 Climatización de piscinas........................................................................................205 10.1.1 Circuito abierto.....................................................................................................206 10.1.2 Circuito cerrado....................................................................................................207 10.2 Producción de ACS .................................................................................................208 10.2.1 Producción de ACS centralizada y acumulación distribuida................................209 10.2.2 Producción de ACS centralizada y acumulación centralizada .............................211 10.2.3 Producción de ACS centralizada, acumulación centralizada e intercambiador individual .................................................................................213 10.3 Calefacción..............................................................................................................214 10.4 Refrigeración ...........................................................................................................216 10.4.1 La refrigeración por absorción..............................................................................216 10.4.2 El ciclo de absorción de simple efecto .................................................................218 10.4.3 El ciclo de absorción de doble efecto...................................................................220 10.4.4 La absorción rotativa ............................................................................................222 10.4.5 Instalaciones de pequeña y media potencia para producción de ACS, apoyo a calefacción y producción de frío............................................................223 10.4.6 Instalación para producción de agua caliente sanitaria, apoyo a calefacción y producción de frío en instalaciones de gran tamaño.........................................224 CAPÍTULO 11. CÁLCULO DE INSTALACIONES............................................................227 11.1 El Código Técnico de la Edificación........................................................................227 11.2 Contribución solar mínima .....................................................................................229 11.3 Cálculo de la energía solar disponible ....................................................................235 11.4 Cálculo de la demanda de energía en instalaciones de ACS ..................................236 11.5 Cálculo de la demanda de energía en la climatización de piscinas........................240 11.6 Cálculo de la demandas de calefacción y refrigeración .........................................242 11.6.1 El método de los grados-día .................................................................................242 11.6.2 Cálculo aproximado de la carga térmica..............................................................244 CAPÍTULO 12. PREVENCIÓN DE LA LEGIONELOSIS...................................................247 ANEXO I. NORMATIVA APLICABLE ..............................................................................253 ANEXO II. TABLAS DE REFERENCIA ..............................................................................256 ANEXO III. CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN .....271 ANEXO IV. CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE RADIACIÓN SOLAR POR SOMBRAS..275 ANEXO V. MÉTODOS DE CÁLCULO.............................................................................283 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................................306
A color
Páginas:
320
Edición:
1
Año Publicación:
31/12/2009 0:00:00
ISBN:
9788426715586
Formato:
17x24 cms
Colección

Relacionados

¿Quiéres conocer las últimas novedades?

Registrándote recibirás unos regalos exclusivos para ti

* El nombre es necesario para poder comunicarnos personalmente contigo.

Acepto la política de privacidad