Cálculo de la Superficie Colectora

CRITERIOS DE PARTIDA

Comenzamos en este punto la explicación del método de dimensionado que vamos a utilizar.
Por dimensionado básico de una instalación solar se entiende el cálculo de la superficie de colectores solares y, en caso de que exista, del volumen de acumulación solar para la aplicación a la que está destinada la instalación.
El criterio que elegiremos para dimensionar la superficie colectora es que el área de la misma sea tal que haga que la aportación solar total en el periodo que la instalación esté activa sea igual al consumo, o lo que es lo mismo, que la fracción aportación/consumo del mes medio sea igual a la unidad.

El mes medio es aquel que tiene la relación aportación solar-consumo de ACS más cercana a la media a lo largo del año, suponiendo un consumo constante a lo largo del año
o en el periodo en que la instalación esté activa. Este mes medio es hipotético y no tiene por qué coincidir con ninguno de los 12 meses del año en valor.
En España el mes de marzo se acerca bastante en muchas provincias y en valor a este mes medio.

A efectos del método de dimensionado utilizado, definiremos los siguientes conceptos:

Fracción solar mes “x” = (energía solar aportada el mes “x”/demanda energética durante el mes “x”).100

Fracción solar anual = (energía solar aportada al año/demanda energética durante el año).100

Rendimiento medio anual = (energía solar aportada al año/irradiación incidente al año).100

Irradiación incidente al año = suma de las irradiaciones incidentes durante los meses del año

Irradiación incidente en el mes “x” = irradiación media diaria en el mes “x”.superficie captadora

Todos estos datos utilizados para el dimensionado de la instalación deberán estar basados, al menos, en un marco temporal mensual.
Se conseguirán así los valores de demanda energética media diaria y del aporte en radiación solar (recuerda, con base mensual).

También será necesario para el cálculo anual que se conozcan los siguientes parámetros:

  • La demanda de energía térmica.
  • La energía solar térmica aportada.
  • La fracción solar media anual.
  • El rendimiento medio anual.

Se deberá tener en cuenta en el diseño de una instalación de ACS que la demanda es a lo largo de todo el día, por lo cual no se podrá diseñar el sistema solar en función de la potencia de los equipos, ya que la acumulación solar solo se produce en las horas de luz.

El diseño se basará en que la demanda no es simultánea con la generación, por
lo que deberá considerarse un sistema de acumulación energética para cuando
exista demanda de ACS.
Para esta aplicación (ACS) el área total de los colectores tendrá un valor tal que
cumpla la condición:

50 < V/A < 180

A Área total de la superficie colectora, expresada en m2.
V Volumen del acumulador, expresado en l.

El valor recomendado para el volumen de acumulación deberá ser aproximadamente igual al consumo diario M (masa en kg de agua que se precisa calentar).
Habrá que tener en cuenta para un óptimo diseño de la instalación que se den:

En el caso de que la instalación solar sea diseñada para ampliar la temporada de uso de las piscinas abiertas o para climatización de piscinas cubiertas, el volumen de acumulación será la propia cuba de la piscina, estando prohibido por normativa disponer de depósito acumulador aparte. El valor de la relación V/A para este caso será entre 25 y 50 l/m2.

El diseño en piscinas se basará en que la demanda sea satisfecha en al menos una hora.

En cuanto a la elección de la inclinación óptima de la superficie colectora, esta dependerá de la aplicación y del periodo de funcionamiento de la instalación, pudiéndose adoptar los valores orientativos que vimos en la tabla 1 del tema orientación e inclinación.

El método de cálculo que se utilizará se basa en lograr que la suma de la energía consumida en los 12 meses del año, o en los meses del año en que esté activa la instalación, sea igual a la aportada en dicho periodo.

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