Esquemas Típicos para Regular IST

ESQUEMAS TÍPICOS DE REGULACIÓN EN INSTALACIONES SOLARES TÉRMICAS

Esquemas más típicos en la regulación de instalaciones térmicas solares, basados todos ellos en el control de la temperatura en diferentes puntos y equipos de la instalación solar.

Las instalaciones más típicas en instalaciones solares térmicas para producción de ACS son aquellas que disponen de un equipo de apoyo auxiliar, normalmente grandes calderas comunitarias (gas, gasoil, biomasa, etc.), resistencias eléctricas o calentadores instantáneos de gas, estos dos últimos para viviendas individuales.

REGULACIÓN EN INSTALACIONES CON UNA CALDERA COMUNITARIA O RESISTENCIA ELÉCTRICA

En términos económicos, en el diseño de una instalación solar en un edificio a rehabilitar o un edificio de nueva obra que se amplia con una instalación de este tipo, se aprovechará el equipo de calefacción central existente para utilizarlo como equipo de apoyo.
Este equipo comunitario suele ser una caldera de gran capacidad de gas natural, biomasa o gasoil, en edificaciones modernas, y de carbón, en los más antiguos, siendo recomendable en este último caso reconvertir la caldera para el uso de biomasa o gas, económicamente mucho más rentables.
En todos estos casos de calderas comunitarias es posible la instalación de un sistema solar de producción de ACS para abaratar los gastos de combustible, siendo normal utilizar los sistemas de regulación que explicaremos a continuación.
En el caso de no existir previamente ningún tipo de equipo para calentamiento de agua, se podrá instalar, en viviendas unifamiliares o domicilios particulares, como equipo de apoyo una resistencia eléctrica en el depósito acumulador solar o en un depósito de apoyo.
Ten en cuenta que una resistencia eléctrica es mucho más económica que una caldera, a corto plazo, y más indicada para particulares y bajos consumos que una caldera comunitaria.

1-Regulación con sistema de apoyo directo al acumulador solar

El sistema de energía solar está apoyado por una caldera que produce vapor de agua, que calienta el ACS en caso necesario directamente en el acumulador solar por medio de un serpentín o intercambiador en la parte superior del mismo.
En determinados casos también se puede optar por una resistencia eléctrica como equipo de apoyo, que calentará el ACS para consumir de forma directa.

El regulador o control de la instalación se realizará tomando medidas de:

  • Temperatura a la salida del fluido caloportador caliente en el colector, sonda S1.
  • Temperatura en la zona media del depósito acumulador en una zona libre de influencias, sonda S2.
  • Temperatura en la zona superior del acumulador o zona de consumo, sonda S3.

El regulador controlará el diferencial de temperaturas entre las sondas S1 y S2, mandando instrucciones a la bomba B1 dependiendo del valor de este diferencial.
Lo mismo sucede cuando el regulador realiza el diferencial de temperaturas entre una temperatura de consigna (Ts) y S3; en este caso actuará sobre la caldera para que genere la energía necesaria que falte para producir ACS a una temperatura dada.
En la siguiente tabla se recogen las instrucciones que enviará el regulador tanto a la caldera (o resistencia) como a la bomba, para unas determinadas situaciones:
El caso Stand-by es aquel en que el sistema de calentamiento solar está en funcionamiento, pero no hay consumo de ACS, en este caso la caldera está a la espera de que existan consumos, ya que hasta que estos se produzcan se podrá aprovechar la radiación solar incidente. Cuando existan estos se pondrá en marcha actuando casi como un calentador instantáneo.
En el mismo caso de Stand-by para la caldera, la resistencia eléctrica está en funcionamiento ¿Por qué es esto así? Debido a que el tiempo de respuesta de una resistencia eléctrica es lento, es decir, no calentará de forma instantánea el ACS hasta la temperatura de consumo como una caldera.

El diferencial de temperatura es:
ΔT1 = TS1 – TS2
ΔT2 = TS – TS3
La temperatura de consigna la determina el diseñador y estará normalmente entre 60–70 ºC.

Regulación de una instalación solar para producir ACS por medio de una caldera de apoyo directo.
Regulación de una instalación solar para producir ACS por medio de una resistencia eléctrica de apoyo directo.

En este tipo de instalación pueden existir riesgos de sobrepresiones por alcanzar temperaturas superiores a las previstas en el acumulador solar. Esto se debe a los posibles desfases en los momentos de la actuación o paro de la caldera o la resistencia y la bomba.

2-Regulación con sistema de apoyo indirecto al acumulador solar

Muy similar al caso anterior, en esta instalación el equipo auxiliar aporta la energía de forma indirecta por medio de un depósito auxiliar, para poder generar así el ACS para consumo final.
El regulador también posee tres sensores de temperatura en situaciones análogas, salvo el S3 que estará situado en el depósito de apoyo o auxiliar donde se producirá el ACS de consumo.
La regulación y control de temperatura es idéntica, la diferencia está en la aplicación de sistemas de seguridad para evitar sobretensiones por exceso de temperatura en el depósito de acumulación solar, mediante un sistema de enfriamiento por evaporación que está controlado por el regulador a través de una electroválvulas de dos vías.
En todo caso, la temperatura en el depósito de acumulación solar generalmente siempre será menor que la del depósito de apoyo, evitando ya de esta manera que se produzcan posibles sobrepresiones.

Regulación de una instalación solar para producir ACS por medio de una caldera en depósito de apoyo.
Regulación de una instalación solar para producir ACS por medio de una resistencia eléctrica en depósito de apoyo.

En general los sistemas indirectos de calentamiento con un equipo de apoyo son menos propensos a las sobrepresiones.

REGULACIÓN EN INSTALACIONES CON UN CALENTADOR INSTANTÁNEO DE GAS

En este tipo de instalaciones la regulación es muy sencilla, ya que solo se tiene que encargar de la del sistema solar.
El regulador por medio de la diferencia de temperaturas de las sondas S1 y S2 determina si es necesario poner en funcionamiento la bomba, para poder así aprovechar la energía solar incidente en los colectores. En el caso de que el sistema solar estuviese parado, el calentador instantáneo podría coger directamente agua de la red general o del propio depósito acumulador precalentado.

Regulación de una instalación solar para producir ACS por medio de un calentador instantáneo.

Al no existir el sistema de apoyo en el depósito acumulador no hay sobrepresiones tan elevadas como en los demás sistemas debido a las altas temperaturas alcanzadas en el depósito acumulador.
Una ventaja que tiene en común con las resistencias eléctricas es que se pueden instalar en el domicilio particular de cada consumidor, pudiéndose así separar los gastos en energía de apoyo de una comunidad de vecinos.

 

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