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MANUAL de INSTALACIÓN y MANTENIMIENTO

1. 06 FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL APARATO El aparato recibe agua caliente a una temperatura de 909C procedente de unos colectores solares t rmicos 1 En la instalaci n se incluye una caldera de apoyo 4 que calienta el agua hasta la temperatura requerida en las ocasiones en las que el sol sea insuficiente En el interior del aparato el agua caliente se transforma en fr a mediante el proceso termodin mico de absorci n Adem s se produce una cantidad residual de agua caliente que se disipa mediante el aerotermo El agua fr a se puede distribuir en la estancia a enfriar mediante suelo o techo radiante que climatizar el lugar o mediante fan coils 7 de cualquier tipo que convertir n este agua fr a en aire acondicionado a trav s de los intercambiadores que poseen N CG K t Sale agua a 7 16 amp oe Li K rotentice 1 Colectores Solares T rmicos Pueden ser planos o de vac o obteni ndose con estos ltimos una mayor eficiencia Se recomienda la elecci n de colectores con una eficiencia aceptable a 909C 2 Bomba de circulaci n del circuito primario Mueve el agua que se calienta en los colectores y lo impulsa hasta el aparato ROTARTI CA SOLAR O4 5v donde se trata y transforma en agua fr a en un circuito y caliente en el otro 3 V lvulas de tres v as Sirven para gobernar los flujos de agua y sus destinos El n
2. temperature C characteristic parameter for collector efficiency plot m K W single reading mean of the sample a maximum allowable deviation about mean Greek symbols effectiveness efficiency T deviation from mean value Subscripts a absorber a loss absorption machine loss condenser CW cooling water chilled water db dry bulb improvements in collectors 6 and sorption cycles 7 have presented opportunities for improved performance of solar cooling systems Since the collector cost ranges from 50 to 80 of the system cost and is highly temperature sensitive sorption cycles energized at lower driving temperature are more economical 8 When the sun is used as the only heat source with thermal storage these systems are characterized as having high collector efficiency part load operation high COP 9 and long daily cooling periods Higher COP cooling capacity and longer daily cooling periods can be evaporator entering chilled water entering cooling water entering flat plate collector entering hot water entering heat exchanger in primary circuit entering tank in secondary circuit entering tank in tertiary circuit eg entering generator ea entering absorber la leaving absorber fpc flat plate collector g generator Ichw leaving chilled water Icw leaving cooling water Ifpc leaving flat plate collector Ihw leaving hot water Ihxpc leaving heat exchanger in primary circuit Ihxsc le
3. equivalente 20 C Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 6 W Local Aula de formaci n III Condiciones interiores Ts 202C Hr 35 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Norte Color Claro Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 5 11 C Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 5 11 C Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 UNI VERSI DAD POLI T CNI CA DE CARTAGENA C Sensible 1146 W C Sensible 0 W C Sensible 6 W C Sensible 189 W C Sensible 111 W Il ANEJOS DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 9C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 8 C C Sensible 482 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orienta
4. A 0 04 W m C 420 04 500 4 500 4 750 4 750 A 1000 4 D 35 35 lt D 60 60 lt D lt 90 90 lt D s 140 D Tabla XIX Aislamiento para tuber as en instalaciones solares Fuente CENSOLAR Los elementos de uni n entre tramos de tuber a as como los de cambio de direcci n del fluido codos tes etc se montar n de forma que produzcan la menor p rdida de carga posible Las reducciones aumentos de secci n se realizar n de forma progresiva utiliz ndose para los cambios de direcci n curvas de 455 en lugar de codos all donde sea posible Las soldaduras ser n del tipo soldadura fuerte o soldadura rica en plata pues soportan temperaturas de 170 C que se pueden alcanzar en el circuito primario Para todas las tuber as v lvulas y llaves de corte se evitar que en el almacenamiento de espera para su instalaci n est n expuestos a da os golpes o desprovistos de su embalaje de f brica 4 10 SISTEMA DE APOYO La instalaci n no contar con ning n sistema de apoyo pero estar dise ada para poder incorporar un sistema de apoyo consistente en un equipo independiente de bomba de calor 4 11 SISTEMA DE REGULACI N Y CONTROL DE LA INSTALACI ON La instalaci n estar regulada mediante un sistema de control y adquisici n de datos que recibir informaci n de diversos puntos de la instalaci n mediante sensores de temperatura y caudal Este sistema oper
5. UNIVERSIDAD POLIT CNICA DE CARTAGENA Rafael Mart nez S nchez Ingenier a Industrial PROYECTO DE DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA NDI CE DILO 2 MEMORIA nn or nonn rr EEEE nnne nnne nennen eran reee 5 1 GENERALIDADES sados 5 1 1 INTRODUCCI N eee eene 5 1 2 ANTECEDENTES meer nennen nennen 11 1 3 OB gr oM 11 1 4 EMPLAZAMIENTO Y UBICACI N ssee emnes 12 2 AN LISIS DE LA TECNOLOG A 13 2 1 COMPONENTES DE UNA INSTALACI N SOLAR T RMICA DE BAJA TEMPERATURA emere nene enne eene enn 13 2 2 TECNOLOG A DE LAS M QUINAS DE ABSORCI N Y ADSORCI N 26 3 AN LISIS DE CARGAS see eene 48 3 1 DESCRIPCI N DE LOS LOCALES A CLIMATIZAR a 48 3 2 C LCULO DE LAS NECESIDADES ENERG TICAS DE LOS LOCALES A CLIMATIZAR RRRRRRRRRNEEEEEEEEEEEEEEEEEEEMEMMMMMMMMMMM 48 4 DEFINICI N DE LA INSTALACI N ccceee eene 60 4 1 SISTEMA DE CAPTACI N SOLAR menn 60 4 2 SISTEMA D
6. 1000 800 600 kWh 400 0 Noviembre Enero Febrero Marzo Abril Cobertura solar Diciembre O Cobertura solar Enero Febrero Marzo Abril Noviembre Diciembre Con estos resultados observamos que se obtiene un factor de aporte solar del 13 Il ANEJOS DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 3 DETERMINACI N DEL VOLUMEN DEL DEP SITO DE INERCIA Las caracter sticas t cnicas de la m quina de absorci n proporcionadas por el fabricante son las siguientes ROTARTICA PRESTACIONES DE PRODUCTO ABSORCI N DE SIMPLE EFECTO LiBr H2 ROTARTICA SOLAR 045 y SOLAR 045v ROTARTICA Enfriadora Aire Agua 4 5 kw Agua calentada LiBr H20 Circuito Agua 4 5 Circuito Aporte Energ a ri 2 a Suministro el ctrico Consumo el ctrico Aparato de Absorcion kW 2 Consumo el ctrico c ventilador y bombas kW 1 2 Trient i nsumida 1 2 5 5 con bombas y ventilador AMBIENTE Dimensiones 1050 1092 Instalaci n Suministro de energ a a trav s del panel solar caldera independientemente o de forma conjunta no precisa anclaje al suelo Conexiones hidr ulicas 4 conexiones de 1 Instalaci n exterior SOLAR 045v 6 conexiones de 1 Instalaci n interior SOLAR 045
7. Los materiales que se usan normalmente para este acumulador son acero mas esmalte acero inoxidable aluminio y fibra reforzada El acero es el m s utilizado necesita protecci n interior contra la corrosi n mediante la aplicaci n de pinturas El mejor material es el acero inoxidable pero resulta el m s antiecon mico El aluminio presenta problemas de corrosi n l MEMORIA 18 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA La forma de los acumuladores suele ser cil ndrica vertical debido a la facilidad de construcci n y para favorecer la estratificaci n t rmica la cual ocurre por la variaci n de la densidad del agua con la temperatura siendo esta inferior conforme aumenta la temperatura del agua As cuando el agua se encuentra en reposo en el interior del dep sito las capas mas calientes y de menor densidad se sit an en la parte superior del dep sito mientras que las m s fr as y densas en la parte inferior gener ndose un gradiente de temperaturas Los acumuladores pueden ser de dos tipos directos o indirectos En los primeros la fuente energ tica de calentamiento de agua esta situada en el interior del acumulador resistencia el ctrica mientras que en los segundos dicha fuente energ tica esta situada en el exterior del acumulador colector
8. Ls 2xrrs 0 207 m U U L3 0 333 W mK 3 2 1 2 PERDIDAS EN LOS MESES DE REFRIGERACION Las perdidas vendran dadas por Q U LAT L longitud de la tuber a desde el deposito hasta la m quina de absorci n mas la longitud desde la maquina de absorci n hasta el dep sito recorrido de ida y de retorno L 11 m AT Temperatura exterior de c lculo temperatura fluido interior La temperatura exterior de c lculo en verano es de 36 C y la temperatura del fluido interior es la temperatura a la que sale el fluido para el caso m s desfavorable 95 C Q 216 05 W Para un funcionamiento de 4 horas Epery 3111 2 kJ La Energ a extra da del dep sito tendr que ser igual a la suministrada al generador de la m quina de absorci n mas las p rdidas en los conductos Ep EG Epery Despejando el volumen V Ec p Cp At 81000 3111 2 965 25 4 2 15 1 38 m 3 2 1 3 P RDIDAS EN LOS MESES DE CALEFACCI N Se calcula de la misma forma que anteriormente pero esta vez L Longitud de la tuber a desde el dep sito hasta los Fan Coils de las salas en el recorrido de ida mas en el de vuelta L 28 m AT Temperatura exterior de c lculo temperatura fluido interior ANEJOS 171 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA La temperatura exterior de c lculo
9. electrico total Jun COPel ctrico medio mensual 3 01 s oen 022200 enzrzuu FERE 1 1 NI jaro 3 1515 B 01101120017 aznrean anrea a4 otra uM 0 00 Ll D 0 ll 8 1 500 a E udo 0 0 m m 1 Figura LIII SS Enero 2007 Figura LIV 15 13 30 n 14nmer2o0 151121200 1392 1200 1522006 2021200 O Energia acumulada en dep zito k wh E Calor cedido a salas kwh O Consumo el ctrico k wh N AR IL 242 1200 22200 IN MEM 0 212200 222200 252200 Resultados del mes de diciembre 3 0zzu0 ermer200 221200 Energ a total acumulada en dep sito 633 51 kWh Calor total cedido a salas 253 71 KWh 48 de la demanda Consumo el ctrico total 41 31 kWh COPel ctrico medio mensual 6 14 ul 0 RTT LS 15012007 14012007 Resultados del mes de enero O Energ a acumulada en dep sito k wh B Calor cedido a salas kwh El Consumo el ctrico kwh 1 esl 2g 2110112007 ed 3 MEMORIA 25041200 1 5 5 1 1 5 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POL
10. l MEMORIA 68 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Todas las bombas contar n con todos aquellos certificados y documentos oficiales requeridos por la normativa vigente 4 8 ELEMENTOS DE SEGURI DAD HI DRAULI COS 4 8 1 SISTEMA DE PURGADO DE Cl RCUI TOS Cada una de las bater as de colectores solares tendr en su punto m s alto un separador de aire con purgador autom tico as como llave de corte para poder realizar el llenado y puesta en marcha de la instalaci n Estos purgadores deber n permanecer cerrados durante el normal funcionamiento de la instalaci n solamente deber n abrirse para las operaciones de mantenimiento de la instalaci n 4 8 2 DEP SITO DE EXPANSI N La instalaci n ir provista de un dep sito de expansi n para absorber las variaciones de presi n originadas por el cambio de temperaturas del fluido caloportador El c lculo del volumen necesario del dep sito de expansi n se encuentra en el anejo n 4 Determinaci n del volumen del dep sito de expansi n Este arroja el resultado que el volumen necesario es de 291 Escogemos un dep sito comercial con las siguientes caracter sticas Presi n m xima de trabajo Bar Tabla VIII Caracter sticas t cnicas del vaso de expansi n 4 8 3 V LVUL
11. b Fig 3 Scheme for the operation of the proposed cascaded solar cooling plant a Daytime solar driven operation with the possibilities of gas fired backup and of ice storage b Auxiliary gas fired operation during night time for dedicated ice storage production whereby chilled water from the absorption chiller is routed to the condenser of the mechanical chiller High efficiency solar cooling 29 exchange satisfies the turbine s requirement for an effective hot gas temperature of 800 C The air mass flow rate is m 0 415 kg s Based on manufacturer specifications one can estimate that at an air inlet temperature of 185 C m in creases to about 0 35 So for the same air mass flow rate through the turbine and the same electrical output of 45 kW only 130 kW of thermal input mC AT are required The air temperature at the turbine s exit is around 360 C Parasitics are 17 0 1 of the thermal input Gas firing serves as backup to the solar system But in order to recirculate solar heated air sepa rate air heating chambers must be introduced because the combustive exhaust gases are corro sive to the turbine The gas fired loop would also require a heat recovery exchanger in order to benefit from 185 C input air If economics dictate that a single heating chamber which accepts both solar and gas firing be used and that no heat recovery be effected then 1 the turbine ef ficiency drops to 0 23 and 2 the turbine
12. 0 35 COP of the chiller hot water 80 C 0 30 hot water 75 C hot water 70 C hot water 65 C 0 25 7 8 9 10 11 12 13 Chilled water temperature C Fig 5 a Cooling capacity of 20 RT two stage absorption chiller b COP of 20 RT two stage absorption chiller between 80 and 65 C a two stage chiller can temperatures ranging from 80 to 75 C with a COP operate smoothly with satisfactory cooling capaci value of about 0 39 Unlike a single stage chiller ty and can assure a steady performance for where its usable temperature drop is only 6 8 C Table 2 Comparison between performances of two stage and single stage chillers Item Two stage chiller 20 RT Single stage WFC 20 Hot water inlet temperature C 80 75 70 65 95 88 80 fis Hot water outlet temperature C 63 59 56 54 88 81 74 70 Usable temperature drop C 17 16 14 12 6 8 6 8 6 5 Cooling water temperature C 32 32 32 32 31 31 31 31 Chilled water temperature C 9 9 9 9 9 9 9 10 Cooling capacity kW 80 76 60 43 79 58 22 0 COP 0 39 0 39 0 36 0 31 0 64 0 58 0 32 0 From the manual of the chiller Solar absorption cooling with low grade heat source a strategy of development in South China 161 a two stage chiller has a usable temperature drop of about 12 17 C This means a two stage chiller can extract more of the heat from the given heat source thereby producing a higher cooling effect Workin
13. 12 06 1 DESCRIPCI N T CNICA DE LA ABSORCI N ROTATIVA cccccscccecccsccccccesccescccecccsccesccnscccasccescceeseccccusccessenecens 13 06 1 1 Esquema de funcionamiento del 15 UO L2 Bsguemadelgidnstalacton COMPLETA oi ia 15 AS INSTALACTION ccccscssscecesecssssceceseseccssecesecscsscacesessccscacesessssacacececeacacaceseccacacacesecasacacesessacacacaceseseacacacsccacacacesecess 17 OTI INSTALACION HIDRAULICA DELAPARATO outs 17 07 1 1 Conexiones hidr ulicas del 18 07 1 2 Circuito hidr ulico del aparato oooooononnnccnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnnnononnnnn nono nnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn nn an nn riesen es annees sse 19 MEE Diu T AOP PO d u u oe eee eT 20 Ord BORO ES ica 20 08 PUBSTATENSERVIC I u u 5 2 s 21 09 E 21 010 FUNCIONAMIENTO GENERAL A 24 010 1 PUESTA EN MARCHA DEL APARATO cccceccecceccescocccccceccsccnccscceccecceccsscsscescoeceecesccsscuscscesceecesscsscsscsscescescenss 24 010 2 PARADA DEL APARATO das
14. 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 11 4 m2 K 0 4319 W m29C T equivalente 5 449 9C C Sensible 125 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 9C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 20 9C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 70 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 8 9C C Sensible 749 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n Horizontal Sol Color Claro Superficie 70 m2 K 1 68 W m29C equivalente 6 022 C C Sensible 3060 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 6 W C Sensible 6 W I1 ANEJ OS 146 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 3 m2 K 5 8 W m29C Orient Oeste Radiaci n transmitida ventana 19 W m2 Fracci n Soleada 0 96 SC 0 09005 C Sen cond 564 W C Sen inst rad 3 W C Sen almac rad 0 W Existen 2 ventanas iguales C Sensible 1122 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie
15. 6 1 1 LIMPIEZA Y LLENADO DE LA INSTALACI N Se realizar un primer llenado y drenaje de la instalaci n con dos objetivos e Realizar una limpieza de posibles dep sitos de suciedad virutas etc introducidos en el circuito durante el montaje e Detectar y corregir fugas Las operaciones de llenado se realizar n desde la parte m s baja a la m s alta para eliminar bolsas de aire que de otra forma podr an quedar dentro del circuito dificultando el buen funcionamiento del mismo y abriendo los purgadores hasta que el fluido inicie la salida en cuyo momento se cerrar n Una vez terminada la operaci n de llenado se pondr en marcha el sistema y se tendr recirculando el fluido un cierto tiempo para que sean arrastradas las part culas de las tuber as despu s de lo cual se vaciar se proceder a corregir las fugas si las hubiese y a continuaci n se proceder al relleno definitivo de la mezcla de agua y anticongelante de la misma manera que se hizo en el primer llenado Para el drenaje de la instalaci n por aver as y cambios hay que tener previsto en la misma un dep sito auxiliar de recogida de la mezcla agua anticongelante cuyo volumen sea un poco mayor que el volumen de l quido de circuito cerrado que dado su coste no se debe despreciar A continuaci n se indica el proceso de detallado de llenado 1 El circuito estar protegido por un reductor de presi n debiendo tarar ste al valor necesario para mantener l
16. Conexi n B5 conla E instalaci n Q7 M Ex 1 convencional Acumulador y2 Generador Conexi n conla instalaci n convencional Acumulador gt De Be wy ce 8 Cc e og Instalaci n Solar ACS y Calefacci n convencional BUE instalaci n adicional de Kit Rotartica H Baso de expansi n Man metros V lvulas de seguridad Propuesta de acople para a adir un aparato Rotartica a una Instalaci n Combi 16 07 INSTALACI N 07 1 Instalaci n hidr ulica En el circuito de agua caliente utilizada como aporte de energ a es OBLIGATORIO Colocar una v lvula de seguridad hidr ulica tarada a 3bar colocar una v lvula de 3 vias de manera que no env e el agua caliente al aparato cuando el control electr nico por razones de su funcionamiento detecte que no es necesario mandarle m s agua caliente debido a que ha detectado alguna anomal a Colocar una llave de paso lo m s cerca posible del aparato para poder cortar el paso del agua al mismo Por otra parte ser a aconsejable colocar en los circuitos de agua fr a y caliente unos grifos de corte para aislar la instalaci n de los circuitos con el aparato Estos grifos deben colocarse lo m s cercanos posible al aparato Se recomienda colocar un reductor de presi n a 3bar en la toma principal de agua por donde se llenar n los circuitos En los circuitos de agua fr a y agua caliente se deben colocar
17. Figura XXX Caracter sticas t cnicas de la m quina de absorci n ROT RTICA De acuerdo con las especificaciones t cnicas suministrando agua entre 80 C y 902C obtendremos un COP entre 0 8 y 0 9 debido a que necesitamos un aporte de refrigeraci n de 4 5 KW en el caso mas desfavorable tendremos que aportar 5 625 KW con un caudal de 1 2 m h el dep sito va a ser dimensionado para que pueda existir demanda ininterrumpida durante 4 horas que es el m ximo tiempo que suelen estar en uso las aulas a climatizar del Centro de Desarrollo Local La energ a necesaria a aportar al generador de la m quina de absorci n es Ec Pc t Ec energ a entregada al generador de la m quina de absorci n potencia entregada al generador de la m quina de absorci n 5 625 KW t tiempo de funcionamiento t 4 horas 4 3600 s 14400 s 2 625314400 kJ 281000 ANEJ OS 169 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA La energ a extra da del dep sito de inercia ser Ep p V Cp At Ep energ a extra da del deposito de inercia p densidad del agua a la temperatura de c lculo p 965 25 Kg m V volumen del agua necesaria Cp calor espec fico a presi n constante del agua a la temperatura de c lculo Cp 4 2 KJ Kg K At diferencia de temp
18. K Ww Fig 4 Experimentally derived collector efficiency data and regression straight line for the installed flat plate collectors absorption machine has been reported to yield higher system efficiency 5 and extends the daily cooling period It also prevents cycling of the absorption machine due to variations in solar radiation intensity In the mornings the process of heat addition to the tank was initiated when the insolation was between 500 and 600 Wm and the temperature output from the collector was higher than the average tank temperature by 2 3 C At 08 30 solar time 1 h 1 min on the morning of 08 08 03 the tank valves were opened and the generator pump was switched on to allow the flow of hot water into the generator In the evenings the decision to isolate the tank from the collectors by closing the tank valves to utilise the stored heat was made when the insolation reduced below 550 W m Further work 15 required to identify optimum storage and startup protocols Circulation between the tank and the generator was maintained until the entering and leaving hot water temperature difference at the generator reduced to 1 C or lower The useful solar heat input to the tank was determined with the measured flow rate in the secondary hot water circuit between the plate heat exchanger and the tank and the temperature difference across the inlet and outlet of the tank by applying Q input Meow C asa 6 S
19. O JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Months Fig 9 System energy flows price of C 1500 15 only C 10 630 In order to have the same total life cycle cost the price of the absorption unit together with its accessories must not be higher than C 2000 It should be noted however that the costing of the 11 kW unit was based on the production of the prototype 1 kW unit It is believed that a mass produced unit will be much cheaper 6 Global warming impact The depletion of the stratospheric ozone layer leads to global warming and was identified as a major environmental problem during the last 20 years Air conditioners heat pumps and re frigerating machines are thought to be major contributors to the ozone depletion Examination of the global warming impact of these machines requires consideration of both direct and indirect effects The direct component relates to release of refrigerants that are greenhouse gases and the indirect one to carbon dioxide production in powering the equipment One expression of the combined effects 1s the total equivalent warming impact TEWI In this expression the direct effect is expressed in relation to the global warming potential GWP of a gas which 15 a ratio of how strong a greenhouse gas is compared to carbon dioxide GWP actually varies depending on the time frame considered but usually a 100 year integrated time horizon is used Therefore the direct component can be expressed i
20. Para completar el ciclo la soluci n absorbente debe estar suficientemente concentrada Por lo tanto la bomba del generador continuamente devuelve la soluci n diluida al generador para separar de nuevo el vapor de refrigerante de la soluci n y aumentar la concentraci n de la soluci n Esta soluci n fr a diluida que es bombeada desde el absorbedor al generador y la soluci n caliente concentrada que vuelve del generador pasan a trav s de un intercambiador de calor Este intercambio precalienta la soluci n diluida reduciendo el calor requerido para evaporar el refrigerante dentro del generador De la misma forma preenfr a la soluci n concentrada reduciendo el flujo necesario de agua de enfriamiento a trav s del absorbedor 2 2 1 3 CLASI FI CACI N DE LAS MAQUI NAS DE ABSORCI N Las m quinas de absorci n se pueden clasificar en una primera etapa en funci n del absorbente utilizado pudiendo ser este Bromuro de Litio o agua en las de H20 NHz3 dentro de cada una de estas podemos distinguir entre las m quinas de encendido directo son aquellas que usan la combusti n directa de combustibles f siles como fuente de energ a o de encendido indirecto las cuales usan vapor o l quidos calientes como fuente de energ a por ltimo podemos hacer una clasificaci n en funci n del ciclo que realicen siendo este de simple efecto figura XVII si usan un ciclo similar al descrito anteriormente incluyendo un solo generador evaporador absor
21. en la parte superior del dep sito TEMPERATURA 2 y en la parte inferior del dep sito TEMPERATURA 3 En sta se puede observar como a medida que avanza el d a se va incrementando la temperatura existente en los colectores solares TEMPERATURA 1 hasta que sta es superior a la existente en la parte superior del dep sito de inercia Temperatura 2 momento en el que se inicia la acumulaci n mediante la circulaci n forzada del fluido por el circuito primario mezclando el agua existente en el dep sito e igual ndose las temperaturas superior e inferior del dep sito esta acumulaci n continua incrementando la temperatura del agua almacenada en el dep sito hasta que la temperatura en los colectores solares es inferior a la temperatura existente en el dep sito momento en el que se detiene la acumulaci n Se puede apreciar la r pida recuperaci n de la temperatura existente en el dep sito Antes de iniciarse la acumulaci n sta se encontraba en 749C y en tres horas y media se alcanzan los 839C temperatura suficiente para abastecer la m quina de absorci n l MEMORIA 99 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 1300 1200 TEMPERATURA 1 V 11 08 2006 TEMPERATURA 2 1100 TEMPERATURA 3 1000 90
22. l Espa a Reina Unido wawan pecs o Unie Europes Fuste IPAE Gr fico III Intensidad el ctrica en el sector residencial consumo de electricidad por hogar Este espectacular aumento es ya una debilidad manifiesta del sistema de red el ctrica Adem s de los problemas con la red el ctrica no es menos importante la amenaza del cambio clim tico debido a las grandes necesidades energ ticas y en particular de confort de la sociedad actual Por todo esto uno de los grandes retos de la actualidad radica en lograr un mayor equilibrio con la naturaleza pero sin perder el grado de confort el cual en realidad est en constante aumento A finales de 2004 la capacidad t rmica instalada en Espa a mediante captadores solares se elevaba a 490 MWth equivalentes a unos 700 mil m Durante 2004 se incorporaron m s de 4500 nuevas instalaciones de energ a solar t rmica con una potencia asociada de 63 MWth 90000 m de colectores lo que supone un incremento de la superficie de captaci n solar cercana al 15 respecto al nivel acumulado hasta el a o anterior MEMORIA 8 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Calas 2004 provigionakas po pi pz E eu 95 Q oF g B anuales instalados eu cu ol og 03 mi
23. 1 e the collector type the storage tank volume the collector slope angle and area and the optimum setting of the auxiliary boiler thermostat The collector area was decided by performing an economic analysis of the system Also the long term integrated system performance and the dynamic system s behavior was evaluated F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 1145 The objective of this work 15 to study the use evacuated tube solar collectors to collect solar radiation and use it as source of energy of a LiBr H5O absorption air conditioning system The analysis and optimization of the system components 15 carried out with the TRNSYS software which 15 also used to simulate the best system with respect to the optimum coefficient of performance COP The coefficient of performance COP 15 defined as the ratio of the cooling effect to the heat input 2 System description The basic energy flows of a solar powered cooling system are shown schematically in Fig 1 The collector receives energy from sunlight The energy 1s then transferred through high temperature energy storage reservoir to the refrigeration system In the absorption system heat is taken from the evaporator or cold storage reservoir from the water that flows in the evaporator and comes out as chilled water which evaporate the refrigerant as water vapor The water vapor then passes into the absorber and is being absorbed by the lithium bromide in the absorber t
24. 3 Est n activas las marcas de refrigerar el agua caliente tanto en invierno como en verano a trav s del aerotermo 5 4 1 7 4 V lvula 2 Esta v lvula cuando est en estado de reposo env a agua al dep sito de inercia estando activada lo puentea llevando el agua hasta Rot rtica por lo tanto se activar cuando 1 Se haya seleccionado el consumo de agua caliente directamente desde las placas solares tanto en invierno como en verano 2 El agua caliente se encuentre a mayor temperatura que la m xima permitida para el dep sito de inercia Esta v lvula se desactivar cuando la temperatura del agua caliente a su paso sea mayor que la m xima de Rot rtica desviando el agua al dep sito de inercia en SU Caso 5 4 1 7 5 V lvula 3 Esta v lvula cuando est activa desv a el agua del dep sito de inercia en el retorno desde Rot rtica Al estar antes de la bomba 1 se activar siempre que la bomba 1 deba estar activada es decir cuando se acumule agua caliente tanto en invierno como en verano 5 4 1 7 6 V lvula 4 Esta v lvula puentea la entrada a Rot rtica debido a que esta debe funcionar s lo en verano se activar en invierno Adem s cuando se recircula el agua para comprobar las temperaturas del agua en el circuito debe activarse para l MEMORIA 82 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE
25. 349 3 328 0 329 2 336 1 346 5 376 3 354 9 347 1 Daily Q kW h day 35 0 26 9 23 0 26 9 30 6 32 6 31 9 34 8 33 6 40 0 25 4 35 3 24 4 21 2 18 2 19 3 35 2 26 6 38 9 37 6 29 9 Daily O kW h day 99 5 92 2 95 0 94 5 84 1 87 3 86 9 90 5 84 1 95 9 75 3 87 1 83 2 92 1 69 8 79 5 85 6 83 7 94 6 91 3 87 5 Daily O Q kW h day 126 5 113 6 107 0 110 8 108 2 115 5 112 5 119 2 112 3 129 4 91 1 117 6 98 0 105 0 82 6 91 8 111 2 101 2 122 6 117 4 109 7 Daily Orc kW h day 194 0 194 6 175 3 178 4 175 3 183 7 170 1 180 1 179 4 183 4 168 6 178 0 180 8 179 2 174 7 172 6 170 2 178 6 198 2 187 8 180 1 Daily AA kW h day 111 3 106 6 106 6 108 5 93 0 104 9 98 1 103 1 97 7 106 7 92 2 102 7 100 4 102 1 86 3 90 0 99 0 97 1 113 6 110 1 101 5 Daily AE kW h day 124 6 116 4 125 2 122 3 107 1 105 1 119 5 125 6 117 4 132 1 100 5 119 8 114 7 123 8 94 3 109 2 116 4 115 4 127 3 125 1 117 1 Daily ave Nfpc 3 0 53 0 55 0 49 0 51 0 53 0 51 0 53 0 53 0 51 0 50 0 52 0 52 0 52 0 51 0 53 0 52 0 51 0 52 0 53 0 53 0 52 Daily ave COP 0 35 0 29 0 24 0 28 0 36 0 37 0 37 0 38 0 40 0 42 0 35 0 41 0 29 0 23 0 26 0 24 0 41 0 32 0 41 0 41 0 34 Daily ave Or input Gr 0 30 0 30 0 30 0 31 0 28 0 29 0 31 0 30 0 28 0 29 0 28 0 30 0 29 0 29 0 26 0 27
26. 7 6 Lr x EN 3 x g k h 1 Hl k a ptt O 1200 1100 1000 900 re 20 05 51 20 35 57 21 06 03 21 36 09 22 06 15 22 36 21 23 06 27 23 36 33 Figura LII Evoluci n de los par metros analizados durante un d a en modo calefacci n En la figura LII se observa que los par metros correspondientes a Temperatura superior e inferior del dep sito y a la temperatura en los colectores solares poseen el mismo funcionamiento que el explicado en modo refrigeraci n En este caso se ha analizado la potencia calor fica entregada a las salas y el consumo el ctrico el COP instant neo no se ha representado en la figura XLVII debido a que los valores obtenido son demasiados elevados por lo que salen de escala adem s debido a su elevado valor no se consideran representativos de la instalaci n y se prefiere operar con valores de COP medio mensual o anual MEMORIA 55 40 35 30 25 20 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y ANALISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACION DE CLIMATIZACION BASADO EN UN SISTEMA SOLAR TERMICO Y UNA MAQUINA DE ABSORCION DE PEQUENA POTENCIA UNI VERSI DAD POLI TECNICA DE CARTAGENA Diciembre 2006 Energia total acumulada en deposito 524 kWh Calor total cedido a salas 96 kWh 23 de la demanda
27. A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 6285602 ALPHA Pro 25 40 A 180 ALPHA Pro 25 40 A 150 O 0 365 meh H 1 25 m Borba mofcr ris 14 3 3 1 8 z 22 Ginah f pu marea dei CAPS Ki RAPRESEK Fo Figura LXI Punto de funcionamiento una bomba que alimentase a los colectores solares con clasificaci n energ tica A y usando bajo consumo en el circuito 7 4 2 2 BOMBA DE CI RCULACI N ENTRE DEPOSI TO Y ROTARTI CA En este circuito tambi n se est utilizando una bomba Grundfos UPS 25 80 180 pero en su posici n de m ximo r gimen de giro Se ha comprobado sobre la instalaci n que el punto de trabajo de la bomba se sit a como en el indicado en la figura LXII siendo el consumo de esta de 180 W l MEMORIA 113 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 32001163 UPS 25 80 160 LFS 25 80 150 Bomberman ema 322 impero da A mitu Figura LXII Curvas caracter sticas de la bomba del circuito que alimenta a ROTARTICA Las especificaciones de la m quina ROTARTICA nos indican que debemos suministrarle un caudal m nimo de 1 2 m h para su funcionamiento para este caudal en verano las perdidas manom tricas se han estimado en 3 3 m c a Para los meses de invierno las p rdidas manom tricas par
28. BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 4 2 SISTEMA DE ACUMULACI N La instalaci n dispondr de un sistema de acumulaci n que absorber la producci n energ tica y la almacenar para poder ser usada en las horas de baja o nula radiaci n solar El sistema de acumulaci n ser un dep sito de inercia debidamente aislado capaz de almacenar el agua caliente procedente de los colectores solares Se elige para el sistema de acumulaci n un dep sito de inercia de 1500 marca Lapesa modelo Master Europa MV 1500 de instalaci n vertical sin intercambiador interiormente esmaltado y aislado t rmicamente con espuma rigida de poliuretano de 80mm de espesor los c lculos para la elecci n de este volumen de acumulaci n se encuentran en anejo n9 3 Determinaci n del volumen del dep sito de inercia Las caracter sticas t cnicas del dep sito son las siguientes Capacidad total Tabla VI Caracter sticas del dep sito de acumulaci n l MEMORIA 65 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Modelos MV 1500 d Dep sito de Inercia Aldamiento t nrico C ncamos desrotables para el transporte Figura XXXI Esquema del dep sito de a
29. C ANEJOS 130 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA C Sensible 72 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 34 05 C C Sensible 40 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C equivalente 25 C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C T equivalente 25 C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T2 terreno 27 32 9C C Sensible 93 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Sur Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C equivalente 44 71 C C Sensible 1490 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 0 W C Sensible 0 W Ventanas ANEJ OS 131 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Nombre Ventana t pica Superfi
30. Franke Gr fico IV Superficie total instalada de energ a solar t rmica Pese a esto s lo ha sido posible alcanzar el 8 de los objetivos alcanzados por el PFER el cual establece alcanzar la superficie solar instalada de 4 9 millones de m por lo que se estima que hasta el a o 2010 ser a necesario multiplicar por mas de siete la superficie anual instalada para poder alcanzar los objetivos del Plan de Fomento La mayor a de las Comunidades Aut nomas ofrece un cumplimiento escaso de ANDALUCIA ARAG N ASTURIAS BALEARES CANARIAS CANTABRIA CASTILLA Y LE N CASTILLA LA MANCHA CATALU A COM VALENCIANA EXTREMADURA GALICIA MADE MUECA NAV AERA Pals VASCO LA RIMA CEUTA SIN REGHONALIZAR TOTAL 131590 Li 1141 1284 B gs gi Sx 111 T a 1633 2814 1175 6298 uy 6567 1107 5000 4259 i3 M5 7401 1183 1161 146 19 121 34 das Lizo 1001 amp 8 0 066 iyi 2 000 o 7 571 pmi Eyma 90 000 los objetivos previstos por el Plan de Fomento para el a o 2010 Figura Il Superficie instalada anualmente por Comunidades Aut nomas Entre las aplicaciones que poco a poco se van incorporando figura la calefacci n por elementos radiantes donde los requerimientos en cuanto a temperatura de trabajo de los captadores son algo superiores Como posibilidad innovadora y complemento a la calefacci n se trabaja tambi n en la
31. GARANT A B a os en defectos de fabricaci n COMBUSTIBILIDAD combustible nc Figura XXIV Caracter sticas t cnicas del colector solar Isofot n Isonox Ili Figura XXV Curva de rendimiento del colector solar Isofot n Isonox La curva de rendimiento de este colector solar se puede escribir u 0 76 4 5T MEMORIA 61 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA El t rmino 0 76 es el rendimiento ptico del colector es decir el rendimiento que tendr a ste en el supuesto de que no existiesen p rdidas t rmicas de ning n tipo El t rmino 4 5T est compuesto por el coeficiente global de p rdidas U 4 5 W m 9C y T que expresa la diferencia entre la temperatura media de la placa absorbedora y la del ambiente entre la radiaci n incidente total sobre el colector por unidad de superficie W m T Te Ta l Siendo Te Temperatura media en el interior del colector Ta Temperatura ambiente Irradiaci n solar Los c lculos realizados arrojan que con 10 colectores solares obtendremos un factor de aporte solar para verano de 9396 y unas temperaturas medias en el dep sito de 939C mientras que en invierno se obtendr un aporte del 73 Ei Cobertura solar M
32. Os Mow Cy Cehw tinw 9 Nominal cooling capacity of 35 kW can be produced with this chiller at the following operating conditions entering leaving hot water temperature 88 83 C at flow rate 2 41s entering leaving cooling water temperature 29 5 34 5 C at flow rate 4 0157 leaving entering chilled water temperature 9 14 C at flow rate 1 7 1s Pumps supplying water to the generator evaporator and absorbser condenser heat exchangers were sized to deliver 25 of the nominal cooling capacity An entering generator hot water temperature of 79 C on 8th August 2003 resulted in a cooling capacity of 7 5 kW 21 4 of nominal capacity Table 1 A fan coil unit FCU of 10 kW cooling capacity 28 6 of nominal capacity was used to supply cold air into the laboratory space A second FCU was used to regulate the chilled water temperature and provided a safety measure for ensuring that the evaporator temperature was kept above 4 5 C at all times irrespective of the cooling coil load Lower evaporating temperatures can result in a freezing problem The cooling coil was directly connected to the evaporator The chilled water temperature was kept within 7 10 C by thermostatic control Measured chilled water flow rate was about 0 291s The entering and leaving chilled water temperatures were measured which allowed the estimation of the evaporator load at any given time from the followi
33. RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 7 AN LISIS DE LOS RESULTADOS A partir del fichero generado por el sistema de control y medida es posible elaborar un fichero de Excel con el que realizar el tratamiento y an lisis de los datos De esta forma diariamente se han ido realizando este tipo de ficheros en el que se encuentra la informaci n de los 16 par metros monitorizados mencionados en el cap tulo 5 sobre los cuales se ha realizado la medici n continuadamente cada cinco minutos 7 1 FUNCI ONAMI ENTO EN MODO REFRIGERACI N Durante los meses de Julio a Octubre de 2006 ABSORPILOT ha estado produciendo aire fresco para la refrigeraci n de las salas del Centro de Desarrollo Local Con los datos de la monitorizaci n se han calculado los siguientes resultados 1 Potencia transferida al fluido desde los colectores solares El 0 gt p Cp AT 1 60 kW Q2 Caudal medido en la bomba 2 CAUDAL BOMBA 2 p Densidad el agua a la temperatura que esta se encuentre se ha tomado por aproximaci n la densidad del agua a 85 C p 970 kg m Cp Calor espec fico a presi n constate del agua Cp 4 2 kJ kg K para los meses de verano AT1 Diferencia de temperaturas del fluido entre la entrada y la salida de los colectores solares TEMPERATURA 1 TEMPERATURA_8 2 Potencia aportada a la m quina ROTARTI CA E2 0Q1 p Cp AT gt 2 60 kW Q Caudal medido en la bomba 1 CAUDAL BOMBA
34. Solution Generator i Expansion Vessel Heat Exchangers of Absorption Chiller Hot Water Storage Tank Fig 3 a Absorption chiller b cooling tower c storage tank d heat exchangers of absorption chiller The range of measurement uncertainty was found to be certifying authority 14 and our real test data which 1 91 shown by the dashed lines on Fig 4 This was showed small differences as indicated on Fig 4 This determined for AT pe Tab Afpe Within the limits validated the test data and confirmed that the measurement of ISO 9806 1 16 and G for a class 1 pyranometer 17 and data acquisition system were highly accurate within the limits of ISO 9060 18 by applying the root sum squares of the instrument errors 3 2 Storage tank A comparison was made between the efficiency plots generated with the coefficients provided by a collector The use of a hot water tank between the collector and the 864 A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 3 i r Error limits m Best approx of efficiency 70 data from this work im 4 Efficiency data from this etna work 65 PE r SPF measurement E mi w s K as SN 3 60 att 1 91 A J A Sa E 5 JE A Se a A 1 91 gt N 50 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 X espe t Ti 2 a Tap G m
35. The present price of diesel which is C 0 171 1 indicates that it is economical to replace about 10 000 kW h with solar energy collected with 15 m of CPC and the life cycle savings of such a system are C 187 It must also be stated that the total life cycle cost of a complete system comprising the collector and the absorption unit for a 20 year period 1s C 13 380 with an es timated price for the absorption unit together with its accessories equal to C 4800 In order to have the same total life cycle cost with that of a conventional system the price of the absorption G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 1325 unit together with 1ts accessories must not be higher than C 2000 This may be possible only when absorption units are mass produced Referring to the global warming issue conventional air conditioning machines contribute both to the release of HFC refrigerants and the emission of carbon dioxide for their energy require ments to the destruction of the ozone layer The TEWI of a conventional R 22 atr conditioner 15 about 112 000 kg of CO or 1 2 times greater than that of the absorption solar cooling system This factor is in favour of the absorption solar cooling system and should be considered in the analysis and selection of appropriate equipment since the environmental impact has become a major aspect during the last years References 1 ASHRAE Handbook of fundamentals 1997 2 S Kal
36. UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 8 CONCLUSIONES 8 1 NOVEDADES DE LA INSTALACI N La realizaci n puesta en marcha y utilizaci n de la instalaci n de climatizaci n con energ a solar ha supuesto las siguientes novedades 1 Utilizaci n de una m quina de absorci n de peque a potencia 4 5 kW para la producci n de fr o en peque as superficies ya que las m quinas de absorci n existentes hasta el momento eran de potencias superiores a los 35 kW 2 Eliminaci n de torres de refrigeraci n h medas para evacuar el calor sobrante del ciclo de absorci n sustituy ndola por un intercambiador mas un ventilador evitando as el consumo de agua Tambi n se evitan los problemas de focos de legionella corrosi n y deposiciones calc reas 3 Eliminaci n de intercambiador de calor entre los colectores solares y el dep sito de acumulaci n mejorando as la eficiencia del sistema y disminuyendo los costes de la instalaci n Pudiendo adem s alimentar directamente la m quina de absorci n desde el generador t rmico beneficiando de esta manera al ciclo de absorci n 4 Alimentaci n directa a los fan coils con agua del circuito solar para producir calefacci n en los meses invernales sin intercambiador de calor mejorando el rendimiento de la instalaci n 8 2 CONCLUSIONES GENERALES DEL SI STEMA DE ABSORCI N 1 Sistema mucho mas respetuoso con el medio ambiente que los sistemas de refrigeraci n conven
37. approximately two third the sunshine time This describes a typical day of solar cooling in Madrid The absorption cooling process was analysed in detail by representing the heat inputs and outputs to the machine on a diagram to establish a heat balance as shown in Fig 10 Eqs 9 11 were used to calculate the generator evaporator and condenser plus absorber heat loads The heat input to the chiller at the generator and evaporator was found to be 1900 PLL Heat Input to Generator Z 2 1 900 A 1 9 kWh m day RSS Heat Input to Tank 800 N 2 1 kWh m day Heat Input to Evaporator 700 0 8 kWh m day Heat Simultaneously 600 Supplied to Generator e and Tank 3 500 0 8 kWh m day Heat Losses from System 400 5 5 kWh m day Tilted Solar Insolation 300 7 3 kWh m day Tank Curve 200 I _ 9 5 enerator Curve 100 S E e Evaporator Curve e er e 7 i e HA 9 0 dl AAA 5 00 6 00 7 00 8 00 9 00 10 00 11 00 12 0013 00 14 0015 00 16 00 17 00 18 00 19 00 Solar Time hr min Fig 9 Heat flows encountered during the conversion of solar insolation into cold 08 08 2003 Table 2 Daily and period energy balance for the solar cooling system 25 07 03 19 08 03 July August 2003 25 26 27 29 30 31 8 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Period ave Daily Gr kW h day 366 7 355 3 357 3 353 2 328 5 358 0 321 3 342 9 354 7 364 1 326 0 344 3 348 7
38. conditioning system in Hong Kong Solar Energy 48 309 319 Oo Pergamon www elsevier com locate solener PII S0038 092X 01 00081 0 Solar Energy Vol 72 No 1 pp 43 51 2002 2002 Elsevier Science Ltd All rights reserved Printed in Great Britain 0038 092X 02 see front matter MODELLING AND SIMULATION OF AN ABSORPTION SOLAR COOLING SYSTEM FOR CYPRUS G A FLORIDES S A KALOGIROU 5 S A TASSOU and L C WROBEL Mechanical Engineering Department Higher Technical Institute P O Box 20423 Nicosia 2152 Cyprus Mechanical Engineering Department Brunel University Uxbridge Middlesex UB8 3PH UK Received 21 February 2000 revised version accepted 28 June 2001 Communicated by BYARD WOOD Abstract In this paper a modelling and simulation of an absorption solar cooling system is presented The system 15 modelled with the TRNSYS simulation program and the typical meteorological year file containing the weather parameters of Nicosia Cyprus Initially a system optimisation is carried out in order to select the appropriate type of collector the optimum size of storage tank the optimum collector slope and area and the optimum thermostat setting of the auxiliary boiler The final optimised system consists of a 15 m compound parabolic collector tilted 30 from the horizontal and a 600 1 hot water storage tank The collector area is determined by performing the life cycle analysis of the system The optimum solar system
39. en ROTARTICA Actualmente la situaci n ha cambiado ya que se cambi el control de la instalaci n para que nunca pudiera alimentar directamente a ROTARTICA por lo que no es necesario el caudal tan elevado que actualmente proporciona y las p rdidas de carga son menores Si se dimensiona la bomba para que circule bajo caudal por los colectores solares favoreciendo la estratificaci n en el dep sito es decir unos 20 I h m necesitaremos un caudal de 376 l h 0 376 m h para este caudal se han estimado las perdidas de carga en el circuito de alimentaci n a colectores en 1 22 m c a Si seleccionamos una bomba de la misma marca Grundfos para este prop sito pero con clasificaci n energ tica A trabajar a en el punto se alado en el gr fico LXI Con esta selecci n se conseguir a reducir la potencia consumida hasta unos 9 W frente a los 130 consumidos actualmente Si se supone un margen de error y se estima que el consumo final fuera de 10 W aplicandolo al mes de abril se conseguir a aumentar el COP de la instalaci n de los 2 5 actuales a 3 67 Si realizamos la misma estimaci n durante el mes de invierno que m s producci n ha tenido la instalaci n es decir enero podr amos haber aumentado el COP de los 6 14 conseguidos hasta los 8 13 l MEMORIA 112 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE
40. gia Alcantarilla 3 Propiedades de la simulaci n ANEJOS 162 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Para el periodo de verano se realiz la simulaci n entre el 1 de mayo y el 31 de octubre siendo las temperaturas de entrada del agua a los captadores de 752C esta temperatura intenta simular las condiciones de la parte baja del dep sito ya que al ser un deposito vertical existe estratificaci n y la temperatura de la parte baja del dep sito es considerablemente menor que la de la parte alta de donde se extrae el agua para consumo por otro lado coincide con la temperatura de retorno de la m quina de absorci n cuando a esta se le alimenta con temperaturas cercanas a los 909C 4 Regulaci n del circuito solar Por temperatura Temperatura m xima en el captador 180 C Temperatura m xima en el acumulador solar 95 C 5 Tuber as Circuito solar tubo de cobre 22 1 con 19mm de aislamiento tipo armaflex Circuito de distribuci n tubo de cobre 22 1 con 19mm de aislamiento tipo armaflex 6 Bombas Caudal nominal 1200 kg h Potencia m xima 300 W 7 Acumulador solar N2 de acumuladores 1 Tipo vertical 15001 con 80mm de aislante de espuma de poliuretano Posici n de las conexiones Retorno de circulaci n 3 Entrada circuito
41. hal genas Potencia Maxima 576 W Potencia en ese instante 518 W Distribuci n Constante 75 C Sen almacenado 59 W C Sen instant neo 449 W C Sensible 509 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 850 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 C Latente 0 W C Sensible 765 W Mayoraci n Coef Seguridad 1 C Latente 5 W C Sensible 55 W SUMA TOTAL C Latente 563 W C Sensible 5636 W Factor de calor sensible 0 9 Calor Total 6199 W Ratio Total 88 W m2 Ratio Sensible 80 W m2 Temp Impul 99C Caudal Impul 1127 m3 h Local Aula de formaci n 111 Hora de C lculo 19 Mes de C lculo ulio ANEJOS 127 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Superficie 45 m2 Altura 2 5 m AcabadoSuelo Pavimento Terrazo Condiciones exteriores Ts 31 22 C Hr 72 W 0 020917 Kg Kg a s Temp Terreno 27 3 Condiciones interiores Ts 24 9C Hr 50 96 W 0 009292 kg kg a s Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Norte Color Claro Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 32 85 C C Sensible 66 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie
42. instantaneous and the daily efficiencies of the solar collector system would be improved e The two stage chiller can operate under a wide range of heat medium temperature with satis factory performance This provides steady operation of the cooling system even when the solar radiation input is unsteady Consequent ly this could also simplify the heat storage requirement e Due to the required lower operating tempera ture there is a real possibility to use simpler and less expensive types of solar collectors and thus reducing the construction cost of a solar air conditioning system considerably e When the two stage chiller is used during the process of cooling mode the operating tem perature of the collectors is around 70 75 C It means that the temperature of the collectors is about 40 45 C above ambient This value is almost of the same order as that when the solar collectors are employed for hot water supply in winter Hence there is real feasibility to integrate the function of a conventional solar hot water system with cooling function to form a more practical economically effective year round integrated solar system With the above said considerations and having experienced the successful operation of a 70 kW two stage chiller a practical 100 kW integrated solar cooling system based on the two stage chiller was designed and installed Li et al 1999 on a 24 storey building in Jiangmen City south China longitud
43. o se fijar n en funci n de la actividad metab lica de las personas y su grado de vestimenta y en general estar n comprendidas entre los siguientes l mites Temperatura 2C Velocidad media del aire m s Humedad relativa 23 25 0 18 0 24 40 60 20 23 0 15 0 20 40 60 Tabla Il L mites de las condiciones interiores de dise o siendo estas condiciones variables dependiendo del uso de los locales Los niveles de ruido m ximos se indican en la ITE 02 aptdo 2 3 1 La velocidad del aire deber ser inferior a 0 25m s a 2m del suelo 3 2 1 2 EL AMBI ENTE EXTERI OR El ambiente exterior de una localidad viene definido por la temperatura seca la temperatura h meda la velocidad y direcci n del viento As mismo la radiaci n solar es una variable importante a tener en cuenta en los c lculos de instalaciones Estas magnitudes no son constantes ni a lo largo del d a ni a lo largo del a o Por lo general se recurre a la asignaci n de valores t picos seg n el mes considerado y la localidad Las normas UNE 100 001 85 UNE 100 002 88 y UNE 100 014 84 recogen las condiciones exteriores de proyecto a aplicar en Espana en cuanto a temperatura seca temperatura h meda y grados d a estos ltimos empleados para la estimaci n del consumo de energ a en calefacci n l MEMORIA 49 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y
44. solar caldera En los acumuladores indirectos la transferencia de calor entre la fuente energ tica de calentamiento y el agua almacenada en el acumulador se realiza por medio de un elemento llamado intercambiador de calor Cuando el intercambiador de calor est situado en el interior del acumulador este ltimo recibe el nombre de interacumulador 2 1 4 INTERCAMBI ADOR DE CALOR Se introduce un intercambiador de calor en una instalaci n solar cuando se quieren tener dos circuitos independientes Se usar n en e Instalaciones de agua caliente sanitaria en las cuales no se desea que el agua sanitaria pase por los colectores para evitar riesgos de heladas incrustaciones en los mismos corrosi n del circuito sobrepresi n etc e Instalaciones de calefacci n con almacenamiento t rmico por agua caliente en las cuales se quiere limitar la cantidad de anticongelante a a adir gracias a un circuito primario de volumen reducido e Instalaciones combinadas de agua caliente y calefacci n en las cuales el agua sanitaria se calienta por medio de un intercambiador as como en el sistema de distribuci n de calefacci n si se quiere reducir la cantidad de anticongelante e Instalaciones bif sicas que comprenden captaci n por colectores de agua y calefacci n por aire forzado mediante sistema Fan Coil Los intercambiadores de calor presentan el inconveniente de que suponen una p rdida de rendimiento del sistema y una elevaci
45. stas era extremadamente lento llegando incluso a tardar hasta cinco minutos en abrir o cerrar completamente las v lvulas que alimentan a cada uno de los circuitos de los Fan coils de las salas a climatizar Figura XLIII V lvula de tres v as motorizada Actualmente no existe soluci n para este problema en la instalaci n exceptuando el cambio de las v lvulas por otras de accionamiento m s r pido 6 2 5 CAUDAL METROS Al recoger los datos almacenados por el SCADA y realizar un an lisis de estos se observ que la precisi n obtenida por los caudalimetros era demasiado baja esto es debido a la forma en la que estos realizan la medici n estos caudal metros van contando pulsos los cuales son recogidos por el SCADA que MEMORIA 93 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA durante cinco minutos cuenta los impulsos y calcula el caudal instant neo en base a una media de estos ltimos cinco minutos Este sistema proporciona un tiempo de respuesta muy lento adem s de redondear el valor obtenido al m ltiplo de 5 m s cercano por lo que obtenemos una precisi n de 5 l min Figura XLIV Caudal metro MEMORIA 94 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T
46. system In Madrid A Syed M Izquierdo P Rodr guez G Maidment J Missenden A Lecuona R Tozer Cundall Johnston and Partners LLP Consulting Engineers 13 17 Long Lane ECIA 9RH London UK PLondon South Bank University Faculty of Engineering Science and the Built Environment 103 Borough Road SEI OAA London UK Waterman Gore Consulting Engineers Versailles Court 3 Paris Garden SEI SND London UK Instituto de Ciencias de la Construcci n Eduardo Torroja CSIC c Serrano Galavache S no 28033 Madrid Espa a Universidad Carlos HI de Madrid Escuela Polit cnica Superior Avenida de la Universidad 30 28911 Legan s Madrid Espa a Received 12 January 2004 received in revised form 3 January 2005 accepted 25 January 2005 Available online 22 March 2005 Abstract This paper reports novel experimental results derived through field testing of a part load solar energized cooling system for typical Spanish houses in Madrid during the summer period of 2003 Solar hot water was delivered by means of a 49 9 m array of flat plate collectors to drive a single effect LiBr H5O absorption chiller of 35 kW nominal cooling capacity Thermal energy was stored in a 2 m stratified hot water storage tank during hours of bright sunshine Chilled water produced at the evaporator was supplied to a row of fan coil units and the heat of condensation and absorption was rejected by means of a forced draft cooling tower I
47. 0 29 0 28 0 30 0 31 0 29 Daily ave Qy Gr 0 27 0 26 0 27 0 27 0 26 0 24 0 27 0 26 0 24 0 26 0 22 0 25 0 24 0 26 0 21 0 24 0 25 0 24 0 25 0 26 0 25 Daily ave SCR 0 10 0 08 0 06 0 08 0 09 0 09 0 10 0 10 0 09 0 11 0 08 0 10 0 07 0 06 0 06 0 06 0 10 0 08 0 10 0 11 0 09 898 1187658 S00Z 87 uouao814fog fo DUNO jpuoupuaoju 19 pa s V A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 869 eones e B 300 r e P 0 Tm I al gt oo log e 200 ku Es EK on 100 A A _ us u TE De E _ 05 24 10 48 13 12 15 36 18 00 20 24 Solar Time hour minute Heat Input to Evaporator Heat Input to Generator Heat Rejected at Absorber and Condenser Fig 10 Heat flows in the absorption cooling process against solar time 08 08 2003 approximately equal to the sum of the heat rejected at the condenser and absorber The heat flows were not exactly balanced due to the heat loss from the absorption machine since the refrigeration process was non adiabatic The daily heat lost from the absorption machine heat exchangers was found to be 6 5 kW h day or 0 13 kW hm day This amounts to 6 8 of heat input to generator In contrast the bulk of the heat lost from the whole system was found to be associate
48. 0 4319 W m29C T3 equivalente 5 11 C ANEJOS 150 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA C Sensible 189 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 5 11 C C Sensible 111 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 20 9C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T2 terreno 8 9C C Sensible 482 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Sur Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C T equivalente 5 681 C C Sensible 1941 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 8 W C Sensible 8 W I1 ANEJ OS 151 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGE
49. 1 p Densidad el agua a la temperatura que esta se encuentre se ha tomado por aproximaci n la densidad del agua a 85 C p 970 kg m MEMORIA 9 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Cp Calor espec fico a presi n constate del agua Cp 4 2 kJ kg K para los meses de verano AT2 Diferencia de temperaturas del fluido entre la entrada y la salida de la m quina ROTARTICA TEMPERATURA 5 TEMPERATURA 4 3 Potencia frigor fica E3 Q gt p Cp AT3 60 kW 02 Caudal medido en la bomba 2 CAUDAL 2 p Densidad el agua a la temperatura que esta se encuentre se ha tomado por aproximaci n la densidad del agua a 85 C p 970 kg m Cp Calor espec fico a presi n constate del agua Cp 4 2 kJ kg K para los meses de verano AT3 Diferencia de temperaturas del fluido entre la salida y la entrada de la m quina ROTARTICA en el circuito de refrigeraci n TEMPERATURA 6 TEMPERATURA 7 4 Potencia el ctrica consumida por la instalaci n A partir del contador de energ a y de los valores de este monitorizados cada cinco minutos se ha realizado un c lculo medio de la potencia media consumida 5 Coeficiente de operaci n t rmico COPtermico E3 E2 6 Coeficiente de operaci n el ctrico COPel ctrico E3 Potencia el ctrica Y se han re
50. 1 Dos placas met licas separadas algunos mil metros entre las cuales circula el fluido caloportador 2 Una placa met lica que es el absorbedor propiamente dicho sobre la cual est n soldados o embutidos los tubos por los que circula el fluido caloportador 3 Tipos denominados comercialmente Roll Bond de cobre o aluminio consiste en unir a gran presi n dos l minas de metal en cuyas caras internas se ha dibujado el circuito del fluido caloportador Posteriormente se insufla aire a presi n provocando el abombamiento del circuito previamente dibujado 4 Absorbedores de pl stico Es conveniente que la cara del absorbedor expuesta al sol est recubierta de un revestimiento especialmente elegido para absorber los rayos solares Se utilizan dos procedimientos pinturas y superficies selectivas las pinturas son m s econ micas que las superficies selectivas y tienen en general un mejor comportamiento t rmico global a la radiaci n solar para temperaturas cercanas a la del ambiente 2 1 1 1 3 Carcasa La misi n de la carcasa es proteger y soportar los diversos elementos que constituyen el colector y actuar de enlace con el conjunto del edificio sobre el cual se sit a el colector a trav s de los bastidores y elementos de anclaje necesarios MEMORIA 14 DI MENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PE
51. 10 27 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 35 91 C C Sensible 52 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 54 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 22 W Nombre PA5PF2LA10BP15 ANEJOS 128 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 27 32 9C C Sensible 133 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Norte Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C T3 equivalente 42 73 9C C Sensible 1415 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 K 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 17 W m2 Fracci n Soleada 66 96 SC 0 09005 C Sen cond 83 W C Sen inst rad 1 W C Sen almac rad 4 W Existen 3 ventanas iguales C Sensible 264 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 1 W C Sensible 1 W Ocupantes N M x ocupantes 8 N2 en ese instante 7 Actividad Sentado Reposo 0 89 Met Distribuci n Constante 75 C Sen inst 36
52. 1122 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 6 W C Sensible 6 W Iluminaci n fluorescente con reactancia incorporada o hal genas ANEJOS 149 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Potencia M xima 144 W Potencia en ese instante 0 W Distribuci n Constante 75 C Sen almacenado 1 W C Sen instant neo 0 W C Sensible 1 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 850 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 C Latente 0 W C Sensible 0 W Mayoraci n Coef Seguridad 1 C Latente 0 W C Sensible 39 W SUMA TOTAL C Latente OW C Sensible 3919 W Factor de calor sensible 1 Calor Total 3919 W Ratio Total 88 W m2 Ratio Sensible 88 W m2 Temp Impul 34 C Caudal Impul 840 m3 h Zona Centro de Desarrollo local Hora de C lculo 8 Mes de C lculo Febrero Superficie 160 m2 AcabadoSuelo Pavimento Terrazo Condiciones exteriores Ts 8 959 9C Hr 80 96 W 0 0013984 Kg Kg a s Temp Terreno 8 Local Aula de formaci n I Condiciones interiores Ts 209C Hr 35 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Sur Color Claro Superficie 17 46 m2 K
53. 14 24 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 20 9C C Sensible 0 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 6 W C Sensible 6 W lluminaci n fluorescente con reactancia incorporada o hal genas Potencia M xima 280 W Potencia en ese instante 0 W Distribuci n Constante 75 C Sen almacenado 2 W C Sen instant neo 0 W C Sensible 2 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 425 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 C Latente 0 W C Sensible 0 W Mayoraci n Coef Seguridad 1 C Latente OW C Sensible 51 W SUMA TOTAL C Latente OW C Sensible 5117 W ANEJOS 147 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Factor de calor sensible 1 Calor Total 5117 W Ratio Total 74 W m2 Ratio Sensible 74 W m2 Temp Impul 3421C Caudal Impul 1097 m3 h Local Aula de formaci n 111 Hora de C lculo 8 Mes de C lculo Febrero Superficie 45 m2 Altura 2 5 m AcabadoSuelo Pavimento Terrazo Condiciones exteriores Ts 8 421 9C Hr 76 96 W 0 0013984 Kg Kg a s Temp Terreno 8 Condiciones interiores Ts 202C Hr 35 96 W 0 005063 kg kg a s Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4
54. 185 190 Li J H Ma W B Jiang Q Huang Z C and Xia W H 1999 A 100 kW solar air conditioning system Acta Energiae Solaris Sinica Chinese 20 3 239 243 Nakahara N Miyakwa Y and Yamamoto M 1977 Ex perimental study on house cooling and heating with solar energy using flat plate collector Solar Energy 19 657 672 Ward H S Chu C Y Huang Z C and Xia W H 1995 Solar absorption cooling in South China Journal of Solar Energy Engineering ASME 2 1071 1077 Ward H S Huang Z C Wong W C Chu C Y Zheng Z H and Huang H H 1988 Shenzhen solar cooling and hot water supply system Advances in Solar Energy Technology 3 2876 2880 Xia W H Huang Z C and Ma W B 1997 A novel model of solar absorption chiller The Proceedings of the 2nd Int Symp On Heat Transfer Enhancement and Energy Con servation pp 79 84 Yazaki Co 1982 Installation amp Service Manual of the absorption chiller and Catalog of Blue Panel solar collector Yeung M R Yuen P K Dunn A and Cornish L S 1992 Performance of a solar powered air conditioning system in Hong Kong Solar Energy A8 309 319 Available online at www sciencedirect com s c I E N Cc E d D I R E Cc T REVUE INTERNATIONALE DU FROID INTERNATIONAL JOURNAL OF _ refrigeration LSEVIE International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 www elsevier com locate ijrefrig A novel experimental investigation of a solar cooling
55. 2 2 1 2 2 1 Generador Generator glegm or F nT f hot waler refrigerant vapor generator IT concentrated solution dilute solution i Figura XI X Generador El prop sito del generador es entregar el vapor del refrigerante al resto del sistema Esto lo logra separando el agua del absorbente En el generador una fuente de energ a de alta temperatura normalmente agua caliente fluye a trav s de tubos inmersos en una soluci n de refrigerante y absorbente Esta soluci n absorbe calor de la fuente de agua o vapor a alta temperatura causando la evaporaci n de la soluci n y separando al refrigerante del absorbente Como el refrigerante es evaporado la soluci n de absorbente se vuelve mas concentrada La soluci n concentrada de absorbente vuelve al absorbedor y el vapor de refrigerante viaja al condensador Fisicamente el generador y el condensador est n en el mismo lugar debido a que la temperatura del agua de enfriamiento fluyendo a traves de los tubos del condensador es menor que la temperatura del vapor o del agua a trav s de los tubos del generador 2 2 1 2 2 2 Condensador Condenser refrigerant vapur condensar liquid qa Peligra Figura XX Condensador MEMORIA 31 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD
56. 25 010 3 BLOQUEO DESBLOQUEO DEL APARATO cssccsecceccsccnsccnccesceusccsccsccuscesccusccsscesscuscesccesccscesscescescesccusceuess 26 010 3 1 15021772 u n AAE TEE 26 010 3 2 A o yen 26 OI MANTENIMIENTO csi eiii 28 011 1 CONEXIONES EL CTRICAS iaa 29 011 2 PURGADO DE CIRCUITOS a a 29 011 3 LLENADO DE CIRCUITOS csi ias 30 012 PRECAUCIONES CONTRA LAS HELADAS A 31 013 ADVERTENCIAS EN CASO DE EMERGENCIA 32 013 1 INSTALACI N ELECTRICA iones uuu DnSSuShaG 32 013 2 INSTALACI N HIDR ULICA indonesia 32 014 ANOMAL AS DE FUNCIONAMIENTO ccccccssssscscesesccsssecesesscsssecesessssscesesecsscacecesesesscsacaceseceacacaceseceacacacecess 33 Antes de comenzar con la instalaci n del aparato leer atentamente las indicaciones presentadas en este manual de instalaci n y mantenimiento Si el aparato se vende o transfiere a otra propiedad debe ir siempre acompa ado de este manual de instalaci n y mantenimiento Acerca de este manual Esta gu a proporciona informaci n necesaria para la correcta instalaci n y posterior mantenimiento del aparato de climatizaci n ROTARTI CA SOLAR 045v A lo largo de este manual en
57. ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA En el evaporador el refrigerante es evaporado y es enviado al absorbedor Como resultado de la transferencia de calor necesaria para la evaporaci n del refrigerante el agua es enfriada produciendo el deseado efecto frigor fico 2 2 1 2 2 5 Absorbedor Absorber refrigarant vli concentrated soulin Figura XXIII Absorbedor Dentro del absorbedor el vapor de refrigerante es absorbido por el absorbente por lo que condensa en l quido lanzando el calor adquirido en el evaporador Este calor junto con el adquirido en el proceso de absorci n es evacuado al agua de enfriamiento que circula a trav s de los tubos en el interior del absorbedor La absorci n del vapor del refrigerante crea una zona de baja presi n dentro del absorbedor que junto a la afinidad del absorbente por el agua induce un flujo continuo de vapor de refrigerante desde el evaporador 2 2 1 2 2 6 Intercambiador de calor concentrated solution Figura XXIV Intercambiador de calor MEMORIA 33 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Debido a que la soluci n absorbente absorbe el refrigerante sta llegar a a estar muy diluida y tendr a menos capacidad para absorber el vapor de agua
58. Cyprus 49 j 86000 76000 oilector area m 5 A AT s 66000 e Flat Plate m 56000 ae CPC 4 Evacuated Tube 46000 0 6 0 8 1 1 2 1 4 StorageTank Volume m Fig 6 Effect of storage tank size on the boiler heat iii 0 6 m for the evacuated tube solar collector Fig 7 shows the effect of the storage tank size on the collector heat gain The curves for the CPC and evacuated tube collector fall on the same path and are indistinguishable The heat collected is not affected much by the storage tank size It should be noted that a storage tank size smaller than the optimum values shown above cannot keep the stored water at the required temperature This results in a continuous burning of the boiler Finally the effect of the collector area is evaluated against the boiler heat required As expected the greater the collector area the less the boiler heat needed as indicated in Fig 8 and the more the collected heat as indicated in Fig 9 When increasing the collector area above a certain value it is observed that the collectors can also provide extra heat for the production of domestic hot water This is possible since there are days during which the absorption refrigeration system cannot absorb all the energy collected and stored in the tank This is in agreement with Ghaddar et al 1997 This extra heat is indicated in Fig 10 and as expected is greater for the CPC and evacuated tube
59. El sistema de absorci n de simple efecto tiene una eficiencia de COP coefficient of perfomance de aproximadamente 0 68 Esto significa que por cada kW introducido en el generador se obtienen 0 68 kW de fr o en el evaporador El conjunto frigor fico llamado unidad generadora est formado por 2 c maras A y B que operan a diferentes presiones Estas presiones son de 0 14 bar Pisa 0 86 bar Patm en la c mara A y de 0 008 bar Pisa 0 992 bar Pam en la c mara B es decir existe vac o dentro del aparato En el generador la soluci n de agua y Bromuro de Litio se calienta debido al calor aportado por el agua caliente que entra por la parte izquierda del aparato en el intercambiador de cobre situado en la c mara A Este calor hace que se evapore el agua refrigerante de la soluci n de LiBr y esta agua del refrigerante en forma de vapor va hacia al condensador En el condensador el agua refrigerante se condensa pasando de estado gaseoso a l quido y el agua refrigerante es enfriada por el agua del circuito secundario exterior que entra por la parte derecha del aparato Despu s de haber pasado por la v lvula de expansi n esta agua refrigerante en fase l quida se evapora en el evaporador absorbiendo el calor del agua del circuito secundario exterior y por lo tanto se enfr a el agua del circuito secundario exterior que es el encargado de refrigerar el ambiente interior de la vivienda El a
60. Equivalente 20565 C Sen cond 6 W C Sensible 6 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 3 m2 5 8 W m29C Orient Oeste Radiaci n transmitida ventana 4 W m2 Fracci n Soleada 0 96 SC 0 09005 C Sen cond 573 W C Sen inst rad OW C Sen almac rad OW Existen 2 ventanas iguales C Sensible 1146 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 14 24 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 20 9C C Sensible 0 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 6 W C Sensible 6 W Local Aula de formaci n III Condiciones interiores Ts 209C Hr 35 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Norte Color Claro ANEJOS 153 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 5 11 C C Sensible 189 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 5 11 C C Sensible 111 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 20 9C C Sensible 0 W Cerramie
61. Equivalente 25 9C C Sen cond 1W C Sensible 1 W Ocupantes N9 M x ocupantes 8 Actividad Sentado Reposo 0 89 Met Distribuci n propia para la zona Constante 7596 C Sen inst 368 W C Sen almac 27 W C Lat inst 219 W C Latente 219 W C Sensible 396 W Iluminaci n fluorescente con reactancia incorporada o hal genas Potencia M xima 1152 W Potencia en ese instante 1036 W ANEJOS 135 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Distribuci n Constante 75 C Sen almacenado 73 W C Sen instant neo 899 W C Sensible 972 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 3400 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 C Latente 0 W C Sensible 3060 W Ventilaci n 416 m3 h C Latente 3970 W C Sensible 1125 W Mayoraci n Zona Coef Seguridad_1 C Latente 52 W C Sensible 145 W Suma C Latente 5299 W C Sensible 14648 W Factor de calor sensible 0 73 Calor Total 19947 W Ratio Total 124 W m2 Ratio Sensible 91 W m2 Equipo zona con toma de aire exterior constante Temp Impul 99C Caudal Impul 2643 m3 h Edificio Hora de C lculo 19 de C lculo ulio Superficie 160 m2 Condiciones exteriores Ts 32 42 C Hr 68 96 W 0 020917 Kg Kg a s
62. M Tozer J F Missenden A study of the economic perspectives of solar cooling schemes Proceedings of the CIBSE national technical conference Chartered Institution of Building Services Engineers London 2002 www cibse org ASHRAE Equipment Handbook American society of heating refrigerating and air conditioning engineers Atlanta GA USA 1988 10 W S Duff R Winston J J O Gallagher T Henkel J Muschaweck R Christiansen J Bergquam Demonstration of a new type of ICPC design with a double effect absorption chiller in an office building in Sacramento California Proceedings of the ASES Solar 99 conference American Section of the International Solar Energy Society Portland Maine 1999 p 175 179 11 A Syed G G Maidment R M Tozer J F Missenden An 4 LL 5 E 6 E 7 LL 8 9 economic investigation of solar energy applied to water cooled liquid chillers Proceedings of SET 02 Sustainable Energy Technologies Porto 2002 RHP 40 70 44 70 12 International energy agency task 25 solar assisted air conditioning of buildings Web resource http www iea shc org task25 13 P Lamp F Ziegler European research on solar assisted air conditioning Int J Refrigeration 21 2 1998 89 99 14 Solartechnik Pr fung Forschung SPF Info CD 2002 Viess mann Vitosol 100 2 5 m Collector Test Report Institut f r Solartechnik Hochschule Rapperswil HSR Oberse
63. National University of Singapore 10 Kent Ridge Crescent Singapore 119260 Received 26 August 1998 accepted 21 June 1999 Communicated by JOACHIM LUTHER Abstract How efficiently can solar radiation realistically be converted into cooling power With recent advances in the solar and chiller fields net coefficients of performance COPs of 100 and above should be attainable i e 1 kW of incident solar radiation yielding 1 kW or more of cooling power with existing technologies The performance leap relative to current state of the art solar cooling systems stems from the introduction of solar fiber optic mini dish systems that can deliver high temperature heat at high solar to thermal conversion efficiencies Driving efficient commercially available double stage absorption chillers solar mini dish systems should be able to realize net COPs of around 1 0 A further boost in net COP to around 1 4 can be achieved by modifying the conventional scheme to a thermodynamic cascade that takes maximal advantage of high temperature input heat The cascade comprises a solar fired gas micro turbine producing electricity that drives a mechanical chiller with turbine heat rejection running an absorption chiller An additional virtue is that the energy of concentrated sunlight can be stored compactly as ice produced at a retrofitted evaporator of the mechanical chiller The compactness and modularity of solar mini dish systems opens the possibility for small sc
64. POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA En las figuras XLI y XLII se pueden ver los resultados obtenidos con la aplicaci n de esta consigna 1000 4 900 4 hu cO 800 ood V 28 07 2006 700 gt TEMPERATURA 1 600 4 TEMPERATURA 2 O 500 TEMPERATURA 3 400 4 300 4 200 100 4 0 TTT TTT TTT TTT PITTI TTT ttt ttt ttt tr ri MAA mmm OO SF O cO Qi CO S O cO CN OO SE O cO CN OO SF O CO QN CO ST O cO CN CO ST O O QN OO SE CO CO CN COS O O N COO S O QD CN OO JO C O O O O O v re CV A QN CV QN QN CV NN CN CO CO C CO CO C CO CO C CO SE SE SE SF SF SE SF SF S yt LO LO OO OOOOoOmooOo0o0000o0m00oO0m0o000O00o0Oo0m00o0dmoo0m ocdmoomn0odmoodoocd02ocd02oc2oc O QD O XN QN CO CO F SF LO LO O CO PF 00 CO O gt O O O c XN QN CO CO st F LO LO XO CO gt 00 00 O O O O QN QN CO C rrr rrr Y Y r r r r rr w CN QN NN QN QN QN CV Figura XLI Evoluci n de los par metros analizados durante un d a J 21 06 2007 TEMPERATURA 1 _ TEMPERATURA 2 TEMPERATURA 3 Figura XLII Detalle de los par metros analizados d
65. Residential building Spain Experiment Absorption system Water lithium bromide Solar collector Thermal storage Corresponding author Fax 34 91 8713248 E mail address mizquierdo Ojetcc csic es M Izquierdo 0140 7007 35 00 O 2005 Elsevier Ltd and All rights reserved doi 10 1016 j ijrefrig 2005 01 007 860 A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 Etude exp rimentale sur un syst me de refroidissement solaire innovant a Madrid Mots cl s Conditionnement d air Immeuble r sidentiel Espagne Exp rimentation syst me absorption Eau bromure de lithium Capteur solaire Accumulation thermique 1 Introduction The incidence of solar energy and cooling requirements are approximately in phase which makes solar cooling an attractive alternative to conventional electric cooling in modern buildings A few contemporary investigators have demonstrated solar air conditioning by energizing single effect LiBr H O absorption machines with heat of flat plate collectors operating between 70 and 90 C 1 5 Recent technical Nomenclature absorber area m coefficient of performance specific heat capacity of water 4 18 kJ ke global horizontal insolation W m 9 mass flow rate ke s 5 sample size heat kW heat flux W m gt relative humidity solar coefficient of performance solar cooling ratio standard deviation
66. SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA m E i E Figura IX Despieces de intercambiadores de placas 2 1 5 ELECTROCI RCULADORES Un electrocirculador es un aparato capaz de suministrar al fluido una cantidad de energ a con el fin de transportarlo por el circuito a una determinada presi n Esta energ a debe vencer la resistencia que opone el fluido a su paso por las tuber as Existen tres grandes tipos de electrocirculadores 1 Alternativos 2 Rotativos 3 Centr fugos Usualmente los empleados en sistemas de energ a solar son los centr fugos que est n compuestos por los siguientes elementos 1 Orificio de aspiraci n Lugar por donde entra el l quido electrocirculador 2 Rodete impulsor Es el elemento rotativo 3 C mara de impulsi n Es el elemento que recoge el l quido y lo conduce a la descarga del electrocirculador 4 Orificio de impulsi n Lugar por donde se expulsa el l quido del electrocirculador Aspirador Boca de contacto entre el electrocirculador y la tuber a Difusor Conducto de salida del liquido dentro del electrocirculador 7 labes Palas del rodete impulsor pae l MEMORIA 2 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 1 Oriat ce
67. T CNICA DE CARTAGENA en la c mara A y de 0 992 barre en la c mara B es decir existe vac o dentro del aparato En el generador la soluci n de agua y Bromuro de Litio se calienta debido al calor aportado por el agua caliente que entra por la parte izquierda del aparato en el intercambiador de cobre situado en la c mara A Este calor hace que se evapore el agua de la soluci n de LiBr y este agua en forma de vapor va hacia el condensador En el condensador el agua se condensa pasando de estado gaseoso a l quido y es enfriada por el agua del circuito secundario exterior que entra por la parte derecha del aparato Despu s de haber pasado por la v lvula de expansi n este agua en fase l quida se evapora en el evaporador absorbiendo el calor del agua del circuito secundario exterior y por lo tanto se enfr a el agua del circuito secundario exterior que es el encargado de refrigerar el ambiente interior de la vivienda El agua ya vaporizada es conducida hacia el absorbedor donde llega la soluci n de LiBr a su vez proveniente del generador Aqu es donde ocurre la absorci n el proceso que da nombre al ciclo El vapor de agua es absorbido por la soluci n de LiBr y es conducida al generador donde el ciclo vuelve a comenzar Otra caracter stica de este aparato es que esta continuamente girando para favorecer el proceso de absorci n que es cr tico en estos sistemas Este giro se realiza por medio del accionamiento de u
68. T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA C Sen cond 387 W C Sen inst rad 2 W C Sen almac rad 0 W Existen 3 ventanas iguales C Sensible 1155 W lluminaci n fluorescente con reactancia incorporada o hal genas Potencia M xima 288 W Potencia en ese instante 0 W Distribuci n Constante 75 C Sen almacenado 3 W C Sen instant neo 0 W C Sensible 3 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 850 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 C Latente 0 W C Sensible 0 W Mayoraci n Coef Seguridad 1 C Latente OW C Sensible 40 W SUMA TOTAL C Latente OW C Sensible 3953 W Factor de calor sensible 1 Calor Total 3953 W Ratio Total 88 W m2 Ratio Sensible 88 W m2 Temp Impul 3456 Caudal Impul 848 m3 h Local Aula de formaci n ll Hora de C lculo 8 Mes de C lculo Febrero Superficie 70 m2 Altura 2 5 m AcabadoSuelo Pavimento Terrazo Condiciones exteriores Ts 8 421 9C Hr 76 W 0 0013984 Kg Kg a s Temp Terreno 8 Condiciones interiores Ts 209C Hr 35 96 W 0 005063 kg kg a s ANEJOS 145 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso
69. Temp Terreno 27 3 Zona Centro de Desarrollo local Local Aula de formaci n I Condiciones interiores Ts 252C Hr 50 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Sur ANEJOS 136 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Color Claro Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 34 6 9C C Sensible 72 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 34 05 C C Sensible 40 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C T equivalente 25 C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 27 32 9C C Sensible 93 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Sur Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C equivalente 44 71 C C Sensible 1490 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C ANEJOS 137 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS D
70. UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA K 2 209 W m29C equivalente 25 C C Sensible 54 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 70 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 27 32 9C C Sensible 207 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n Horizontal Sol Color Claro Superficie 70 m2 K 1 68 W m29C equivalente 45 C C Sensible 2469 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 1 W C Sensible 1 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 3 m2 5 8 W m29C Orient Oeste Radiaci n transmitida ventana 248 W m2 Fracci n Soleada 90 96 SC 0 09005 C Sen cond 146 W C Sen inst rad 41 W C Sen almac rad 20 W Existen 2 ventanas iguales C Sensible 414 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 14 24 m2 K 2 209 W m29C T equivalente 25 C C Sensible 31 W Puerta ANEJOS 139 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 1 W C Sensible 1 W Ocupantes N2 M x ocupantes 20 Actividad Sentado Reposo 0 89 Met Distribuci n propia para la zona Cons
71. W C Sensible 0 W Ventilaci n 416 m3 h C Latente 1270 W C Sensible 4015 W Mayoraci n Zona Coef Seguridad 1 C Latente 13 W C Sensible 169 W Suma C Latente 1283 W C Sensible 17009 W Factor de calor sensible 0 92 Calor Total 18292 W Ratio Total 115 W m2 Ratio Sensible 107 W m2 Equipo zona con toma de aire exterior constante Temp Impul 34 C Caudal Impul 2777 m3 h I1 ANEJ OS 155 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Edificio Hora de C lculo 8 Mes de C lculo Febrero Superficie 160 m2 Condiciones exteriores Ts 8 959 9C Hr 80 96 W 0 0013984 Kg Kg a s Temp Terreno 8 Zona Centro de Desarrollo local Local Aula de formaci n Condiciones interiores Ts 202C Hr 35 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Sur Color Claro Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C T3 equivalente 5 11 9C C Sensible 189 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C T3 equivalente 5 11 C C Sensible 111 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 C C Sens
72. Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 C LCULO DE LA SUPERFICIE NECESARIA DE COLECTORES Los colectores solares que se van a instalar en ABSORPILOT ser n del tipo Isonox de Isofot n los cuales poseen una curva de rendimiento r 0 76 4 5 Ugo te t4 l te Temperatura de entrada del fluido al colector ta Temperatura media ambiente Uo 10 W m 9C Radiaci n W m 2 1 SUPERFICIE NECESARIA DE COLECTORES PARA LOS MESES DE VERANO Para estimar la superficie necesaria de colectores se han realizado simulaciones sucesivas con diferentes reas de captaci n con el programa Transol V2 0 del CSTB y Aiguasol hasta que el factor de aporte solar es superior al 9096 Las condiciones que fueron fijadas a este programa para la simulaci n durante los meses estivales fueron las siguientes Tipo de instalaci n Sistema solar t rmico para vivienda unifamiliar y producci n de ACS con acumulador solar interno caldera externa individual modulante e instant nea y v lvula termost tica 1 Captador solar Categor a Captador plano Fabricante Isofot n S A Producto Isonox II Orientaci n de los captadores 159 Inclinaci n del suelo 09 Inclinaci n 309 Capacidad t rmica del fluido Agua 4 19 kJ kg K 2 Datos meteorol gicos Pais Espa a Meteorol
73. Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Fotograf a V Electrocirculador de peque a potencia 2 1 6 VASO DE EXPANSI N Tiene el prop sito de absorber las dilataciones del agua o de la mezcla anticongelante agua Las instalaciones en circuito abierto a la atm sfera se equipan con dep sitos de expansi n abiertos que se sit an por encima del punto m s alto de la instalaci n Las instalaciones de energ a solar t rmica tienden a efectuarse con circuito cerrado utilizando dep sitos de expansi n cerrados Estos son unos recipientes cerrados formados por dos semicuerpos fabricados por embutici n y soldados entre s En el semicuerpo inferior hay una v lvula para controlar la presi n en el interior del vaso La membrana interior que separa el aire y el l quido suele ser de caucho sint tico de alta calidad Al expansionarse el l quido penetra en el vaso comprimiendo la bolsa de aire del otro lado de la membrana haciendo que aumente la presi n del aire hasta el valor que se tolere en los c lculos Cuando el l quido se enfr a el aire vuelve a expandirse al reducirse el volumen de la c mara de expansi n de agua hasta su valor inicial 2 1 7 MAN METRO E HI DR METRO Se utilizan para conocer el valor de la presi n en el interior de una tuber a o dep sito la diferencia entre ambos es la escala en la que trabajan Los hidr metros se usan para alturas de hasta 40
74. a conventional boiler and solar energy collectors which are available to some extent Also the relative cost of electricity and fuel in Cyprus is promising since at present the unit cost for electricity is about four times that of diesel oil Modelling and simulation of an absorption solar cooling system for Cyprus 45 thus allowing a good prospect for economic viability of the system 1 2 Literature review Many researchers have developed solar assisted absorption refrigeration systems Most of them have been produced as experimental units and computer codes were written to simulate the systems Some of these designs are presented here Hammad and Audi 1992 described the per formance of a non storage continuous solar operated absorption refrigeration cycle The maxi mum ideal coefficient of performance of the system was determined to be equal to 1 6 while the peak actual coefficient of performance was determined to be equal to 0 55 Haim et al 1992 performed a simulation and analysis of two open cycle absorption systems Both systems comprise a closed absorber and evaporator as in conventional single stage chillers The regenerator used to reconcentrate the ab sorber solution by means of solar energy makes up the open part of the cycle The analysis was performed with a computer code developed for modular simulation of absorption systems under varying cycle configurations open and closed cycle systems and with diff
75. a mini dish electricity generating plant There are two reasons Firstly this represents a special case of Fig le when the absorption chiller is omitted Secondly the augmentation of COP is less dramatic than for either the corresponding simpler mini dish option of Fig 1d or the full cascade of Fig le 5 OPERATING CONSIDERATIONS AND ENERGY STORAGE An obvious complement depending on the relative economics is energy storage For the specific end use of cooling one can store the energy of collected sunlight as ice Ice storage offers the advantages of compactness relative to any form of sensible heat storage safety and low expense The evaporator of a mechanical chiller can be retrofitted to produce thin sheets of ice or ice slurry that fall naturally into an insulated storage unit Ohira et al 1998 Since the temperature difference between ice and ambient is far smaller than that in any comparable storage scheme for solar heat insulation requirements are less stringent Ice storage can be and has been introduced for any conventional mechanical chil ler plant Here we will examine its potential for the solar driven thermodynamic cooling cascade The thermodynamic combination depicted in Fig le permits a marked boost in COP for periods when cooling loads are relatively low and the system 15 run primarily to produce ice espe cially night time see Fig 3b Chilled water from the evaporator of the absorption chill
76. a protective sleeve One extreme ray is shown traced to the absorber Top view b and cross section c schematics of a module of circular mini dishes The module is covered with a transparent window The small dots are the flat mirrors depicted in Fig 2a d Part of a solar field comprised of many modules with all optical fibers transporting concentrated sunlight to a remote protected receiver 28 J M Gordon and K C Ng O solar input solar mini dish system mechanical U net solar input chiller fibeN of 130 kW COPmech 3 epues at 1000 C 0 8 AQ electricity generator Nconc gas micro turbine 45 kW AC output heat input of 130 kW at 800 C m 0 415 kg s ice storage natural gas fired backup I turbine heat rejection heat recovery so air inlet 360 C temperature double effect absorption 185 C chiller COPabs 1 35 minus 10 parasitics or kW to cooling load 5 C mechanical chiller AC electricity gas micro turbine 45 kW AC output heat input of 130 kW at 800 C generator turbine heat rejection natural gas firing chilled water to the condenser of the mechanical chiller heat recovery at 185 C double effect absorption chiller COPgps 1 35 minus 10 parasitics Y COPmech 5 135 kW to cooling load 5 C or ice production to cooling load 5 C 6 250 kW ice storage
77. a real solar cooling system To gain an understanding of the significance and location of heat losses in the system To develop a novel area representation of the global system operating on solar energy To develop process and environmental temperature profiles To assess the performance of the refrigeration plant under varying climatic conditions To compute the instantaneous daily and period system efficiencies In what follows the whole experimental facility and individual system components are described with the methodology used for testing these under real time conditions Results discussion and energy balance analysis is then presented Following from the results key con clusions are drawn along with recommendations to improve the process efficiencies 2 Description of the experimental plant A solar powered air conditioning system designed for heating and cooling typical Spanish houses of average occupied area of 80 m in Madrid was recently put into operation at Carlos III University of Madrid using commercially available components The investigators using the technology responded to the need of potential users to gain confidence on its performance operative characteristics and to perform experimental research It was funded with collaboration between the Spanish Ministry of Industry the local government of Madrid the Carlos III University and the Instituto Eduardo Torroja de Ciencias de la Cons
78. a un COP t pico de un ciclo de compresi n simple l MEMORIA 107 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 7 3 2 BALANCE EN MODO CALEFACCI N Producci n kvyh B Necesidades kWh dic 06 ene 07 feb 07 mar 07 Figura LVIII Resultados de los meses en modo calefacci n Durante la temporada de invierno de 2006 2007 se aportaron a las salas de Puerto Lumbreras el 39 de las necesidades de calefacci n se obtuvo un COPel ctrico medio de 4 29 superior a un COP t pico de un ciclo de compresi n simple MEMORIA 108 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 7 3 3 BALANCE ANUAL A o 2006 2007 4 Li x Energ a total cedida a salas 977 1 de la demanda Consumo el ctrico total 479 kWh OPel ctrico medio anual 06 07 2 04 E Producci n kWh B Necesidades kh is jf 2 C 0g Wa m jul 06 ago 06 sep 06 oct Ob nav I5 dic Ob ene 07 feb 07 mar O Figura LIX Balance anual de la instalaci n Desde que lleva funcionando ABSORPILOT se han aportado a las salas de Puerto Lumbreras el 41 de las necesidades de refrigeraci
79. al 1 2 de crecimiento de los consumos energ ticos totales por hogar Esta divergencia se manifiesta especialmente durante la segunda mitad de la d cada cuando la intensidad el ctrica crece a una tasa media anual del 3 1 O 8 7 11 6 100 26 9 40 2002 Calefacci n Cocina Bl Electrodom sticos Iluminaci n Agua caliente Aire acondicionado Fuente IDAE Grafico II Distribuci n del consumo de energ a de los hogares en la vivienda 2002 En los primeros a os del nuevo siglo la intensidad el ctrica se incrementa a un ritmo superior al de la d cada de los noventa del 4 596 anual por debajo del crecimiento de los consumos medios por hogar para usos t rmicos como resultado esto ltimo del elevado aumento de la demanda de productos petrol feros y gas natural recogido en estad sticas energ ticas correspondientes al a o 2002 Las previsiones de consumo para el a o 2050 son de un 29 para aire acondicionado y un 4596 para calefacci n con respecto al total del consumo dom stico l MEMORIA 7 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 5000 kaaman 5 T 3000 2000 1000 o fh SB amp po oi oF os of or o8 G coo 02 gt Francia eun Alemania muss t a j
80. and atmospheric pressure data were used to determine the wet bulb temperature with EES software found to be 15 3 16 9 C The temperature difference approach of the entering condensing water temperature and wet bulb temperature was hence determined This was between 3 2 and 4 8 K from 09 40 to 18 20 In this period the range difference of entering and leaving cooling water tempera tures was found to be 3 3 5 5 K Tozer and Lozano 20 found thermoeconomically optimum approach and range temperatures of 5 and 6 K respectively for 90 80 C hot water 21 C wet bulb for a whole year of equivalent full load hours As these optimum temperatures were 20 5 m a i d a lt 15 E Jis Soa D j a of 10 m O pa E 48 0 3 3 5 4 4 5 5 5 5 6 Cooling Water Approach Range K Cooling capacity against approach to wet bulb temperatures 2 Cooling capacity against range of cooling water temperatures Fig 7 Cooling capacity against approaches and ranges of cooling water 08 08 2003 approached the cooling capacity was found to increase significantly as shown in Fig 7 The main reason for the low wet bulb temperature was the low relative humidity in Madrid during peak cooling period 5 Process temperatures F
81. at a smaller capacity result in the coefficient of performance and the temperatures at the output of the solution heat exchanger of the fluid returning to the generator T3 Table 2 indicated in Fig 3 The above values were calculated by the program developed for the evaluation of the characteristics of LiBr absorption units mentioned before The same computer program was also used for the evaluation of the variation of the generator input heat with reduced unit capacity which 15 shown in Fig 4 The temperature of the generator inlet heating water affects the amount of heat delivered to the generator Since the pressure in the generator 15 set to 4 82 kPa and the percentage of LiBr water solution to 60 this is done by checking the solution levels in the generator and absorber the generator water evaporates from the solution always at the same temperature T4 75 C which depends on the working fluid properties When experimenting with the generator heat exchanger the results indicated that the overall heat transfer coefficient changes slightly with inlet heating water temperature 1 e the tempera tures used for the input heating water can be 85 92 C without any significant variation in the operation of the heat exchanger This value was around 2300 W m K see Table 1 Ts C COP Capacity kW Fig 3 Variation of temperature at the output of the solution heat exchanger of the fluid returning to the generator T3 C
82. construidos en cobre o aleaciones de cobre n quel y las partes en contacto con el absorbente de acero suave Los condensadores son paquetes de tubos construidos en cobre y acero suave acero inoxidable u otros materiales resistentes a la corrosi n para las partes en contacto con el refrigerante Para aguas especiales los tubos del condensador pueden ser de cobre n quel los cuales reducen la capacidad normal de operaci n de la unidad l MEMORIA 35 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Los sistemas de purga sirven para eliminar fluidos no condensables aire hidr geno Estos reducen la capacidad de enfriamiento y pueden producir la cristalizaci n de la soluci n C lulas de Paladio eliminan continuamente las peque as cantidades de gases de hidr geno que son producidos por la corrosi n Operan bajo el principio de que delgadas membranas de paladio precalentado son permeables solamente al gas de hidr geno Inhibidores de la corrosi n normalmente cromato de litio nitrato de litio o molibdato de litio protegen las partes internas de la m quina de los efectos corrosivos de la soluci n en presencia del aire 2 2 1 5 CARACTER STICAS DE M QUINAS DE ABSORCI N DE BROMURO DE LITIO ns a o encendido directo encendido indirecto encendido d
83. contador de la Rot rtica L PULSO CONTADOR ROT para el contador de los fan coils L PULSO CONTADOR FAN y para el contador de las placas solares L PULSO CONTADOR PLACAS El intervalo de contaje se define de forma com n para los tres y viene dado por TIEMPO CONTADOR CAUDAL 5 4 1 9 AUXILI ARES 5 4 1 9 1 WinCC En esta funci n se tratan las variables que son le das por el SCADA l MEMORIA 83 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 5 4 1 9 2 TD_Ctrl_500 En esta funci n se gestiona el funcionamiento del panel de operador TD200 5 4 1 9 3 DatO Write En esta funci n se gestiona la grabaci n de las variables en la memoria del aut mata Dichas variables se almacenan cada X tiempo definido por la variable INTERVALO DATA LOGGING Esta gesti n se hace en la funci n BASE TIEMPO 5 4 1 9 4 Contador Energ a Se ha instalado en el armario de control un contador de energ a para conocer la energ a consumida por la instalaci n Este elemento est configurado para que de un pulso cada 100W El aut mata lo que hace es multiplicar los pulsos que recibe por 0 1 para que la medida se transforme en kWh Tambi n se controla el rebosamiento del mismo de tal forma que se resetea dicho contador cuando se alcanza el m ximo 5 4 2 ALMACENAJ E DE DATO
84. de instalaci n Sistema solar t rmico para vivienda unifamiliar y producci n de ACS con acumulador solar interno caldera externa individual modulante e instant nea y v lvula termost tica 1 Captador solar Categor a Captador plano Fabricante Isofot n S A Producto Isonox II N captadores 10 Orientaci n de los captadores 152 Inclinaci n del suelo 02 Inclinaci n 302 Capacidad t rmica del fluido Agua 4 19 kJ kg K 2 Datos meteorol gicos Pais Espa a Meteorol gia Alcantarilla 3 Propiedades de la simulaci n Para el periodo de invierno se realiz la simulaci n entre el 1 de enero y el 30 de abril siendo las temperaturas de entrada del agua a los captadores de 509C esta temperatura intenta simular las condiciones de la parte baja del dep sito ya que al ser un deposito vertical existe estratificaci n y la temperatura de la parte baja del dep sito es considerablemente menor que la de la parte alta de donde se extrae el agua para consumo intentando tambi n simular la temperatura de retorno de los fan coils 4 Regulaci n del circuito solar Por temperatura Temperatura m xima en el captador 180 9C Temperatura m xima en el acumulador solar 95 9C 5 Tuber as ANEJOS 166 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CAR
85. de las placas solares ni del dep sito Si esto fuera as se recircula a trav s del aerotermo Con esto se pone a uno la marca AEROTERMO VERANO 5 4 1 5 CICLO INVI ERNO Si se ha seleccionado este modo de trabajo el primer paso es determinar si hay demanda de calor esto se determina si hay alg n fan coil activando la entrada correspondiente con esto se activa la marca interna DEMANDA CALOR LOCALES Si hay demanda de calor hay dos posibilidades que el agua caliente que necesitan los fan coils venga desde las placas solares o venga desde el dep sito de inercia Como el rendimiento de los mismos viene determinado por la temperatura de entrada se toma el agua desde el elemento que tenga mayor temperatura De esta forma se gestionan las marcas SELECCI N PLACAS INVIERNO o SELECCI N DPTO INVIERNO l MEMORIA DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 10 Colectores T Exterior T Locales T12 T410 Fan Coil n ROTARTICA 10 Colectores v5 Fan Coil P M V6 Fan Coil h Fan Coil ry ROTARTICA Figura XXXVIII Funcionamiento de la instalaci n en invierno alimentada directamente desde colectores solares Si est seleccionado el circuito de invierno pero no hay demanda de fr o desde los
86. efficiency solar cooling 31 stationary evacuated concentrators Is inherently restricted by the low to intermediate temperatures of solar generated heat Solar fiber optic mini dish cooling systems either directly driving efficient absorption chillers or coupled to a thermody namic cascade of an electricity producing gas micro turbine in series with an absorption chiller overcome these inherent limitations NOMENCLATURE COP Coefficient of performance cooling power pro duced power input COP COP of absorption chiller COP een COP of mechanical chiller COP net system COP conversion efficiency from gross input power to cooling power C specific heat kJ kg K m mass flow rate kg s AT coolant temperature difference inlet minus outlet K Neol collection efficiency of the solar system Npara with appropriate superscript efficiency factor that accounts for parasitic losses incurred in the shaft of a turbine heat exchanger thermal penal ties combustion or pumping for a solar field T tant conversion efficiency of a conventional power plant thermal to AC electricity including com bustion losses Miss solar electricity system conversion efficiency solar normal beam radiation to AC electricity Wisk efficiency of power transmission from the power plant to the consumer Neuro gas micro turbine conversion efficiency thermal to AC electricity REFERENCES Allied Signal Aerospace Equipment Systems 1
87. el lado del generador soporta temperaturas de hasta 120 C Fotograf a Bomba de soluci n de la tecnolog a ROTARTICA MEMORIA 40 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Figura XXIX Circuito hidr ulico de la m quina ROTARTICA B1 Bomba de agua fr a B2 Bomba de agua caliente T S Cortocircuitador t rmico del circuito de agua caliente reglado a 602 C T S Cortocircuitador t rmico del circuito de agua fr a reglado a 32 C P Purgador VS M V lvula de sobrepresi n con man metro incorporado PT100 Tomas de temperatura de entrada y salida de agua SENSOR Sensor de presi n Mediante el uso de la absorci n rotativa anteriormente descrita se disminuyen el tama o y peso de la unidad y la efectividad del sistema crece de manera considerable respecto a aplicaciones de absorci n m s comunes adem s incrementando el salto t rmico con lo que se elimina la necesidad imperativa de instalar torre de refrigeraci n En el anexo 1 se encuentran las caracter sticas completas y funcionamiento de la m quina ROTARTICA 2 2 1 7 EJEMPLOS INSTALACIONES CON M QUINAS DE ABSORCI ON DE BROMURO DE LITIO 2 2 1 7 1 Hotel Belroy Palace Benidorm La instalaci n consta de 329 m de tubos de vac o y una enfriadora de absor
88. has lt is imperative to have a good supervision and maintenance of the system in order to have the system operational so that it can survive the temptation of changing them for a conventional unit In February 1998 a visit to the Maruata installation confirmed that at that time the system was not operating due to a lack of maintenance and proper handling CONCLUSION The possible solar cooling technologies that are relevant to cooling and refrigeration have been revised It is clear that lowering first cost of the systems is still the main target to pursue in order to allow this technology to enter the market It continues to be difficult to predict the date when these solar technologies reach maturity The problem is not only technical but it incorporates economical social and environmental aspects REFERENCES Alkhamis A Y and Sherif S A 1997 Feasibility study of a solar assisted heating cooling system for an aquatic centre in hot and humid climates International Journal of Energy Research 21 823 839 Bansal N K Blumenberg J Kavasch H J and Roettinger T 1997 Performance testing and evaluation of solid absorption solar cooling unit Solar Energy 61 127 140 Critoph R E 1991 Departament of Engineering University of Warwick Covertry U K private communication Energy Concepts Company 1993 Double Isaac solar icemakers at Maruata M xico Report prepared for Sandia National Laboratories December Erhand
89. hemisferio norte 3 2 2 1 CARGA SENSI BLE CARGA LATENTE Bajo el concepto de carga t rmica se entiende todo fen meno que tiende a modificar la temperatura y la humedad o cantidad de vapor de agua existente en el local Si s lo se modifica la temperatura seca del aire se trata de una carga sensible Si se modifica la cantidad de vapor de agua se tratar de una carga latente 3 2 2 2 CARGAS DE REFRIGERACI N Se suelen dividir en cargas exteriores e Interiores dependiendo de su procedencia Cargas exteriores e Cargas a trav s de paredes suelos y techos e Cargas a trav s de superficies acristaladas e Carga debida a la ventilaci n e Carga por infiltraciones Cargas interiores Ocupantes Iluminaci n Maquinaria equipos Instalaci n Hay que distinguir as mismo lo que corresponde a una ganancia instant nea de calor de lo que constituye la carga de refrigeraci n que es lo que realmente nos interesa calcular que no son iguales en cada instante por efectos de la radiaci n y el almacenamiento l MEMORIA 51 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 3 2 2 3 CARGAS DE CALEFACCI N Los componentes de la carga vuelven a ser b sicamente los mismos aunque por lo ya comentado para el c lculo de la carga m xima no se consid
90. in Great Britain 0038 092X 02 see front matter SOLAR ABSORPTION COOLING WITH LOW GRADE HEAT SOURCE A STRATEGY OF DEVELOPMENT IN SOUTH CHINA K SUMATHY Z C HUANG and Z F LI Department of Mechanical Engineering The University of Hong Kong Hong Kong Received 29 May 2000 revised version accepted 11 October 2001 Communicated by BYARD WOOD Abstract Based on experiences with an operating solar cooling system in south China a low temperature driven solar cooling system has been proposed and a new model of two stage lithium bromide absorption chiller has been developed Test results have proved that the two stage chiller could be driven by low temperature hot water ranging from 60 to 75 C which can be easily provided by conventional solar hot water systems Relying on the successes of the above system an integrated solar cooling and heating system with two stage absorption chiller was constructed cooling capacity 100 kW Preliminary operating data of the system has indicated that this type of system could be efficient and cost effective Compared to the conventional cooling system with single stage chiller the proposed system with a two stage chiller could achieve roughly the same total COP as of the conventional system with a cost reduction of about 50 O 2002 Elsevier Science Ltd All rights reserved 1 INTRODUCTION Since the end of the 1970 many kinds of solar air conditioning systems had been developed with t
91. isolated alarm isolated alarm isolated alarm isolated alarm isolated Las bombas del aparato est n en funcionamiento LED parpadeando el motor de giro parado y no hay T adecuada en circuito primario solar El caudal la temperatura del circuito solar y el giro del aparato son correctos Caudal en los tres circuitos correcto temperatura suficiente en el circuito solar y Unidad Generadora girando pero el aparato est aislado Caudal en los tres circuitos correcto temperatura suficiente en el circuito solar y Unidad Generadora girando pero el aparato est aislado Caudal en los tres circuitos correcto temperatura suficiente en el circuito solar y Unidad Generadora girando pero el aparato est aislado Caudal en los tres circuitos correcto temperatura suficiente en el circuito solar y Unidad Generadora girando pero el aparato est aislado S lo se aprecia la letra C en el display Las bombas y el motor de giro est n parados y se ha encendido el led rojo de alarma alarm El motor de giro est parado pero las bombas funcionan Se ha encendido el led rojo de alarma y el led verde de bombas parpadea Las bombas y el motor de giro est n parados y se ha encendido el led rojo de alarma alarm El motor de giro est parado pero las bombas funcionan Se ha encendido el led rojo de alarma y el led verde de bombas parpadea Bombas de circulaci n paradas motor de giro pa
92. la desconexi n de alguna tuber a de los circuitos hidr ulicos de instalaci n la conexi n de dichos tubos debe realizarse seg n lo indicado en el punto 8 1 2 de este manual de instalaci n IMPORTANTE Si se realiza alguna acci n en la que es necesario desmontar el mecanismo de giro del aparato al volver a montarlo es importante tener en cuenta que el sentido de giro debe ser siempre el indicado en la figura que se muestra a continuaci n Kc X rotartiea 011 1 Conexiones el ctricas Ver cap tulo 08 3 011 2 Purgado de circuitos El aparato dispone de tres purgadores autom ticos Adem s existen purgadores manuales en el intercambiador exterior Para acceder a ellos es necesario desmontar dos paneles el superior y el panel donde se ubica el portamandos Purgadores manuales ia otarrea En el momento de realizar la puesta en marcha o con nuevos llenados por ej despu s de una ausencia prolongada donde se vac an los circuitos es necesario retirar el aire de los circuitos mediante el uso de los purgadores manuales Para activar estos purgadores se debe girar ligeramente el tornillo en sentido antihorario y esperar a que salga todo el aire antes de volver a apretarlo ATENCI N NO sacar nunca el tornillo del purgador manual 011 3 Llenado de circuitos En el caso de requerir un llenado de los circuitos fr o y caliente residual hay que acometer la carga de agua por
93. long term performance and economic analysis The final system obtained from the optimisation study consists of 15 m CPC collector inclined at 30 and a storage tank size of 600 1 The energy flows of the system are shown in Fig 9 The cooling load of the building reaches a maximum monthly value of 4200 kW h in July whereas the maximum monthly heating load occurs during January and is equal to 1250 kW h The heat required from the conventional boiler is also shown in Fig 9 The maximum monthly load supplied by the solar system is 1500 kW h and as can be seen from the difference of the curves for the cooling load and boiler heat nearly all collector heat can be utilised for cooling or heating purposes The annual cooling load of 17 600 kW h 1s covered with a total supply of 15 220 kW h of boiler heat supplemented by 8500 kW h of solar heat offered by the solar system The annual heating load of 3530 kWh 15 covered with a total supply of 2880 kWh of boiler heat and 1500 kWh of solar heat The total life cycle cost of the complete system described above for a 20 year period is C 13 380 The corresponding total life cycle cost of a system using an electric chiller with a purchase G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 1323 6000 4 collector heat boiler heat 4 cooling load 0 heating load 5000 4 4000 4 3000 2000 Energy flow kWh 1000
94. m cuando el circuito no est presurizado Para circuitos sometidos a una cierta presurizaci n se usan los man metros l MEMORIA 24 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 1 8 V LVULA DE SEGURI DAD Y EMBUDO DE DESAGUE Las v lvulas de seguridad act an como elementos limitadores de presi n de los circuitos y son imprescindibles para proteger los componentes de la instalaci n Constan de un muelle que es vencido por la sobrepresi n del circuito Para saber cuando act a una v lvula de seguridad es conveniente colocar en la descarga un embudo de desague que permita observar el funcionamiento de la misma Fotograf a VI V lvulas de seguridad y situaci n de una de ellas en la entrada de una fila de colectores 2 1 9 PURGADOR El purgador es el elemento encargado de evacuar los gases generalmente aire contenidos en el fluido caloportador Figura XII Purgador autom tico de aire y principio de su funcionamiento 2 1 10 V LVULAS ANTI RETORNO Son aquellas que solo permiten el paso del fluido en un solo sentido impidiendo la circulaci n en el contrario Existen dos tipos de clapeta y de ob s MEMORIA gt DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA
95. marca interna DEMANDA FRIO LOCALES Si hay demanda de fr o hay dos posibilidades que el agua caliente que necesita la Rot rtica venga desde las placas solares o venga desde el dep sito de inercia Como el rendimiento de la misma viene determinado por la temperatura de entrada se toma el agua desde el elemento que tenga mayor temperatura De esta forma se gestionan las marcas SELECCI N PLACAS VERANO o SELECCI N DPTO VERANO 10 Colectores T Exterior T Locales T12 Ta T1O ROTARTICA Figura XXXV Funcionamiento de la instalaci n en verano alimentada directamente desde colectores solares l MEMORIA 78 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 10 Colectores T Exterior T Locales T8 TiO ROTARTICA Figura XXXVI Funcionamiento de la instalaci n en verano alimentada desde el dep sito de inercia Si est seleccionado el circuito de verano pero no hay demanda de fr o desde los locales hay que determinar si se puede acumular agua caliente en el dep sito de inercia lo cual se hace comprobando que la temperatura de las placas solares sea mayor que la del dep sito de inercia Si esto es as se activa la marca ACUMULAR VERANO Por ltimo como seguridad se comprueba que las temperaturas no superan las m ximas
96. mero de v lvulas variar en funci n del tipo de instalaci n 4 Caldera de apoyo Esta caldera entra en funcionamiento en las ocasiones en las que el sol sea insuficiente para calentar el agua a 909C De esta forma se proporciona la energ a necesaria para alcanzar el punto de funcionamiento ptimo para el aparato 5 Aparato Rotartica Solar 045v 6 Bomba de circulaci n del circuito de aqua fr a Mueve el agua 7 Emisores finales fan coils suelo o techo radiante Son los que proporcionan bienestar al usuario a trav s del aire emitido por fan coils o radiando las temperaturas requeridas por el usuario mediante suelo o techo radiantes Nota Para el funcionamiento de ROTARTI CA SOLAR O4 5v es necesario colocar un termostato en la habitaci n a acondicionar Este termostato debe conectarse en la caja de conexiones del aparato Ver apartado 08 1 06 1 Descripci n t cnica de la Absorci n Rotativa El SOLAR 045v es un aparato que forma parte de un sistema de climatizaci n para aire acondicionado y agua caliente en verano utilizando energ a residual pudiendo ser esta ENERG A SOLAR u otro tipo de energ a 13 Se trata de un equipo de aire acondicionado que funciona por un ciclo de absorci n de efecto simple El fluido usado en el circuito frigor fico es una soluci n de agua y Bromuro de Litio LiBr donde el agua es el refrigerante y el Bromuro de Litio es el fluido absorbente
97. n son respetuosas con el medio ambiente ya que no usan como refrigerante compuestos clorados Necesitan pocos cuidados de mantenimiento De forma general no existen instalaciones de climatizaci n con energ a solar de peque a potencia debido a que las m quinas de absorci n poseen potencias superiores a los 30 kW Las instalaciones existentes usan como apoyo alg n elemento que usa como fuente de energ a combustibles f siles adem s todas las instalaciones usan torres de refrigeraci n h meda Con el uso de la tecnolog a ROTARTICA se reducen los riesgos para la salud mediante el uso de la absorci n rotativa al no ser necesaria una torre de refrigeraci n evitando la proliferaci n de la bacteria legionella de la misma forma se elimina el consumo de agua necesario en estas torres lo cual es un aspecto a tener en cuenta en las regiones del sur y levante de Espa a y se hace posible la introducci n de la refrigeraci n solar en el mbito domestico al disponer de una m quina de absorci n de peque a potencia MEMORIA 04 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 3 AN LI SI S DE CARGAS 3 1 DESCRIPCI N DE LOS LOCALES A CLI ZAR Las dependencias a tratar del Centro de Desarrollo Local de Puerto Lumbreras son tres una sala de info
98. n y se ha obtenido un COPel ctrico medio de 2 04 inferior a un COP t pico de un ciclo de compresi n simple Estos resultados sin ser todo lo buenos que cabr a esperar han servido para conocer el funcionamiento de la instalaci n y para poder estudiar futuras mejoras en Instalaciones similares 7 4 MEJORAS A REALI ZAR EN INSTALACIONES FUTURAS De una forma general los dos problemas principales de ABSORPILOT son e La instalaci n solo es capaz de cubrir la demanda de climatizaci n de los locales durante 4 horas al d a e El COP de la instalaci n es inferior al de un sistema convencional Se describen a continuaci n medidas a adoptar en futuras instalaciones para solventar estos dos problemas MEMORIA 109 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 7 4 1 AUMENTO DE LA COBERTURA DE CLI MATI ZACI N Para aumentar el n mero de horas en que la instalaci n pueda estar funcionando es necesario aumentar la energ a acumulada en el dep sito de inercia Debido a que la temperatura m xima de los dep sitos actuales es de 95 1009C unicamente se podr aumentar la energ a acumulada incrementando el volumen de acumulaci n En ABSORPILOT se dispone de un volumen de acumulaci n de 1500 es decir la energ a acumulada es de 2140 MJ Se propone para futu
99. oL c QN QN GQ Q Figura XLIV Evoluci n de los par metros analizados durante un d a MEMORIA DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA En la figura XLIV se observa que la temperatura del fluido en la salida de la m quina de absorci n que se env a a las unidades de tratamiento de aire llega a valores de 52C TEMPERATURA 7 y que el COPt rmico no solo se mantiene en valores de 0 9 como se hab a visto en el gr fico XLIII sino que obtenemos valores superiores a 1 1 lo cual indica un rendimiento t rmico superior al especificado por el fabricante de la m quina de absorci n en el que el rendimiento esperado para temperaturas del fluido de aporte de energ a entre 802 C y 90 C se sit a entre 0 8 0 9 En la figura XLV se aprecia que entre las 15 15 horas y las 16 45 horas la m quina opera en unas condiciones de Potencia frigor fica E3 igual a 4 5 kW temperatura del fluido de salida de la m quina de absorci n TEMPERATURA 7 de 756 y rendimiento t rmico de 0 9 durante este tiempo la instalaci n estuvo abasteciendo de aire acondicionado a una de las salas del centro de desarrollo local a partir de las 16 45 y hasta las 19 00 comenz a abastecer otra de las salas y manteniendo el mismo rendimiento t rmico COPt rmico 0 9 dio valores de pote
100. of assuming that the collector area is the dominant design parameter while the storage volume size is mostly a cost related parameter Simulation results also indicated that a collector area approximately half that of the pool resulted in a 25 solar fraction Opumisation of the life cycle savings of the proposed solar assisted over its useful life is more sensitive to the fuel prices than the fuel inflation rate for a given set of economics parameters In addition the selection of optimum collector areas is not critical With the economic factors the solar assisted heating cooling system using flat collectors in a tropical environment is not economical over a life period of ten years Izquierdo et al 1997 presented a theoretical simulation of a lithium bromide absorption cooling system they obtained a daily collector efficiency of about 35 a daily COP of the cooling machine of about 55 and a daily efficiency of the solar energy cooling conversion of about 12 Their analysis was made with the introduction the new concept of a clear day its daily level of solar energy is higher than the daily threshold energy imposed by the process The daily collector efficiency obtained by simulation was in agreement with the experimental The daily global efficiency of flat plate collectors with a single cover was about 10 for a warm clear day and about 13 for very hot clear days for the climatological conditions in Madrid In recent years research
101. of four identical external walls Every wall is 14 m in length by 3 m in height and has a double glazing window of 5 2 m The Product of extinction coefficient and the thickness of each cover plate Receiver axis is horizontal and in a plane with a slope of transverse 0 95 1 1 526 0 0375 typical house is constructed with double walls made of 0 1 m hollow brick and 0 02 m plaster on each side and a layer of 0 05 m insulation in be tween The roof is constructed from fair face 15 cm heavy concrete 5 cm polystyrene insulation 7 cm screed and 0 4 cm asphalt covered with aluminum paint of 0 55 solar absorptivity The model house is further divided into four identical zones and the partition walls are considered as walls separating the four zones For every zone a separate TRNSYS Type 19 unit is necessary Details of the input parameters required to model the typical house are given in Florides et al 2000 The above construction requires a yearly cool ing load at 25 C of 78 235 MJ with a maximum hourly load of 40 MJ and a heating yearly load at 21 C of 12 528 MJ with a maximum hourly load of 51 6 MJ A number of thermostats TRNSYS Type 2 are also used in order to control a the flow to the solar panels allowing the fluid to circulate only when the temperature of the fluid returning from the collectors to the storage tank is higher than that of the fluid delivered to the load and b the operation of the boil
102. operating parameters of the two stage chiller and an existing single stage chiller model WFC 20 Yazaki Co with the same cooling capacity Table 2 From Table 2 it can be seen that to produce 9 C chilled water for air conditioning purposes the single stage chiller is efficient with COP 0 58 0 64 only when the heat medium temperature is high enough 88 95 C and when the cooling water temperature is maintained at a temperature below 31 C Hence the usable temperature drop is about 6 8 C Also it can be seen that as the heat medium temperatures are lowered the chil ler s performance drops drastically For instance with 80 C hot water it could achieve a cooling capacity of only 22 kW less than 30 of the nominal value It should be noticed that when the hot water temperature is lowered to 75 C it is not possible to achieve cooling effect below 10 C whereas a two stage chiller can produce cooling effect of about 76 kW For a two stage chiller even at a cooling water temperature of about 32 C the required heat medium temperature is much lower than that of a single stage chiller It can be discerned from the Table 2 that for heat medium temperatures 160 K Sumathy et al a 100 90 80 70 60 50 Cooling capacity of the chiller kW hot water hot water 40 hot water hot water 30 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Chilled water temperature 9C b 0 45
103. permitted the use of clear sky models for the calculation of tilted insolation from the horizontal pyran ometer reading 22 In the present work data from a hot sunny day on the 8th of August 2003 is presented in detail This is because on this day the highest cooling energy of 40 kW h day was produced The daily energy flows in the installation are represented in Fig 9 and Table 2 Fig 9 displays the overall result of operating the cooling system with solar energy Following sunrise at 05 10 the outlet collector water temperature began to rise rapidly energizing the system The tank valves were opened at 08 30 478 W m and at 08 50 543 W m the collector outlet temperature was 2 C higher than the average tank temperature The generator pump was switched on immediately afterwards to allow the transfer of stored heat in the tank from the previous day s operation to raise the temperature of the LiBr solution to it s boiling point at about 59 C inside the generator This occurred when the hot water temperature entering the generator was 65 C Cooling was realized at 09 40 solar time when the chilled water temperature leaving the evaporator began to drop rapidly and was supplied to the FCUS until 18 20 Therefore 4 5 h of solar insolation falling on the collectors could not be utilized to produce cooling The grey area under the curve of the heat input to the evaporator on Fig 9 shows the actual cooling produced At 08 30 hea
104. proved to be economically viable 5 ECONOMICS OF THE COMPLETE SYSTEM The results of the economic analysis of a complete system indicate that the total life cycle cost for an electric vapour compression chiller powered with electricity is C 15 290 The para meters of the economic analysis are as indicated In Section 3 The cost of electricity is assumed to be 40 053 per kWh and the annual rate of increase 1s 4 9 per year Statistical Abstracts 1998 The economic analysis of a complete absorp tion unit powered completely with diesel is C 15 060 1 e there 1s a saving of C 230 for the whole life of the system compared to the electric vapour compression chiller Therefore the life cycle savings of a solar powered absorption unit employing the collector system described above increases to C 1600 20000 18000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 Cooling load c Heating load e Boiler heat x Collector heat Load MJ Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Months Fig 12 System energy flows Modelling and simulation of an absorption solar cooling system for Cyprus 51 6 CONCLUSIONS The aim of the current work was to present a method of utilising solar energy for the air con ditioning of a typical house in Cyprus The system Is modelled with the TRNSYS program and the weather conditions for Nicosia Cyprus The final optimum syste
105. published recently on solar cooling systems Yeung et al 1992 studied the feasibility of utilising solar powered for comfort cooling in Hong Kong The designed system consisted of a flat plate collector array with a surface area of 38 2 m a 4 7 kW nominal cooling capacity LiBr H2O absorption chiller an electrical auxiliary heater It had an annual system efficiency of 7 8 and an average solar fraction of 55 The collector efficiency of 37 5 was achieved Alkhamis and Sherif 1997 too reported a feasibility study of a solar powered heating cooling for a swimming pool Their system utilised an absorption chiller and a cooling tower to meet the facilities and locker room load The absorption chiller utilised hot mater to regenerate the LiBr solution Simulation results indicated that a combination of a double glazed collector area of 600 4800 m and a storage tank results in a 25 37 reduction in the consumption of gas natural In their analysis a flat plate collector was selected over a solar cover or a combination of both since the pool was considered to be in constant use from 6 00 a m to 9 00 p m All references to solar assisted system cost or conventional system costs refer to the cost increment above the common costs They demonstrated that the average yearly performance of the simulated system was more sensitive to the collector area than to the storage volume within ranges reported This is not inconsistent with the acceptable practice
106. refrigerante para ser devuelto al evaporador mediante circuito torre de refrigeraci n a 309C El ciclo de refrigeraci n por adsorci n tiene un funcionamiento estable sin que le afecten las variaciones de temperatura ni caudal puede mantener su funcionamiento ininterrumpidamente largos periodos de tiempo l MEMORIA 43 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Con este ciclo se obtiene un COP de 0 67 0 7 produciendo agua fr a a 39C y una potencia de refrigeraci n entre 400 y 700 kW Ciclo de adsorci n a ETAPA A ETAPA D m ar ZA hg e p AF AGUA FR A AR AGUA DE REFRIGERACI N AC AGUA CALIENTE Figura XXX Ciclo de refrigeraci n por adsorci n 2 2 3 COMPARACI N ABSORCI N ADSORCI N M Adsorci n agua silicagel Absorci n Br Li entrada agua caliente 509C 909C 909 C 1009C Operaci n continua Si No necesita una diluci n diaria de la soluci n Corrosi n No Elevada COP 0 7 0 7 Cristalizaci n N A Si T salida agua fr a Tabla Il Comparaci n entre caracter sticas de los ciclos de Adsorci n y Absorci n 2 2 4 ESTUDIOS REALIZADOS SOBRE INSTALACIONES REFRI GERACI ON SOLAR Se ha recopilado informaci n existente acerca de estudios y experiencias realizadas anteriorm
107. selected gives life cycle savings of C 1376 when a nonsubsidized fuel cost is considered The system operates with maximum performance when the auxiliary boiler thermostat is set at 87 C The system long term integrated performance shows that 84 240 MJ required for cooling and 41 263 MJ for hot water production are supplied with solar energy 2002 Elsevier Science Ltd All rights reserved 1 INTRODUCTION Cyprus is called the Sun Island because the sun shines for about 300 days per year This means that solar energy Is in abundance on the island During the summer the mean monthly tempera ture for Nicosia at 14 00 h in July is 35 4 C Kalogirou 1991 with the temperature some times reaching 42 C Therefore there is a need to lower the indoor temperature considerably in order to be able to provide comfort Solar cooling of buildings seems to be one of the most attractive solutions This is an application in which the demand for cooling energy closely matches the availability of solar energy both in the seasonal and the daily variations One of the many categories of solar cooling systems 1s the solar absorption cooling Absorp tion 1s the process of attracting and holding moisture by substances called desiccants Desic cants are sorbents 1 e materials that have an ability to attract and hold other gases or liquids which have a particular affinity for water During absorption the desiccant undergoes a chemical Author to
108. t rmicas interiores dadas estar inicialmente condicionada por el prop sito de la instalaci n condiciones interiores requeridas su localizaci n y las caracter sticas de los cerramientos del ambiente que se pretende controlar Estos condicionantes vienen determinados por las condiciones interiores y exteriores de diseno o de proyecto Estas condiciones est n definidas en el Reglamento de instalaciones t rmicas de los edificios RITE y sus instrucciones t cnicas complementarias Real Decreto 1751 1998 en el caso de instalaciones t rmicas de los edificios l MEMORIA 4 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 3 2 1 1 CONDI CI ONANTES DEL AMBI ENTE T RMICO INTERIOR En aplicaciones de aire acondicionado destinadas al confort el ambiente t rmico se define por aquellas caracter sticas que condicionan los intercambios t rmicos del cuerpo humano con el ambiente en funci n de la actividad de la persona y del aislamiento t rmico de su vestimenta y que afectan a la sensaci n de bienestar de modo que las variables que se deben mantener controladas son La temperatura seca La humedad relativa La calidad del aire interior mediante una adecuada renovaci n del aire El nivel de ruido La velocidad del aire Las condiciones interiores de dise
109. the refrigerant vapour from the evaporator was absorbed in the strong solution The heat of condensation and absorption was removed from the system by means of cooling water entering leaving the chiller at about 20 25 C flowing through the tubes of the absorber and condenser in parallel connected to a forced draft cooling tower The solution was circulated by thermosyphon principle there fore the chiller design did not incorporate a mechanical pump However pumps were used to circulate water between the collector array and the plate heat exchanger plate heat exchanger and storage tank storage tank and generator cooling tower and absorber condenser and fan coil units and evaporator Thermal energy was supplied entirely by solar collectors 3 Experimental procedure During the period of investigation of 20 days in the summer of 2003 the hours of bright sunshine were accompanied with high dry bulb temperature and lower relative humidity at a wet bulb temperature of about 18 C Under such environmental conditions heat was stored in the tank when the collector outlet water temperature exceeded the average tank temperature by 2 3 C Conversely the primary collector circuit was isolated from the tank so only the heat stored in the tank was supplied to the generator of the absorption chiller until no further cooling could be produced Fig 2 shows a view of the collector array and Fig 3 a d shows the absorption chiller co
110. v lvulas de vaciado para facilitar posibles reparaciones futuras Se recomienda colocar un llenado autom tico con regulaci n de presi n a 2bar en el circuito primario solar Se recomienda colocar un llenado autom tico con regulaci n de presi n a 1 5bar en el circuito fr o EA 9 roter W 07 1 1 Conexiones hidr ulicas del aparato El aparato incorpora 4 racords de empalme para su conexi n con el circuito hidr ulico de la instalaci n Ida y retorno de agua caliente del circuito solar Ida y retorno de agua caliente del circuito Desagle del qS 0 ge 2 racords para la conexi n al circuito de agua caliente utilizado como aporte de energ a 2 racords para la conexi n a tuber as del circuito de agua fr a Este circuito es el que se conecta a los fan coils utilizados para refrigerar el local destinado a utilizar el aire acondicionado ATENCI N Es importante colocar un filtro de agua en la entrada de cada circuito del aparato 18 AR 07 1 2 Circuito hidr ulico del aparato gh mOm mom om oom m oim m OR Rh b m Gh d m ims E Gm e RR GR d e m m m mmm m A de PANELES a P NELES po TS Ss E a FANCOILS de A ROTERMO a ABROTERMO e N de FANCOILS B1 Bomba agua fr a B2 Bomba agua caliente T S Cortocircuitador t rmico del circuito de agua caliente reglado a 60 C T S Cortocircuitador t r
111. whom correspondence should be addressed Tel 357 2 306 266 fax e mail skalogir spidernet com cy 357 2 494 953 43 change as it takes on moisture for example table salt which changes from a solid to a liquid as it absorbs moisture The characteristic of the bind ing of desiccants to moisture makes the de siccants very useful in chemical separation pro cesses ASHRAE 1989 Absorption systems are similar to vapour com pression air conditioning systems but differ in the pressurisation stages In general an absorbent on the low pressure side absorbs an evaporating refrigerant The most usual combinations of fluids include lithium bromide water LiBr H O where water vapour is the refrigerant and am monia water NH H O systems where am monia is the refrigerant The pressurisation is achieved by dissolving the refrigerant in the absorbent in the absorber section Fig 1 Subsequently the solution is pumped to a high pressure with an ordinary liquid pump The addition of heat in the generator is used to separate the low boiling refrigerant from the solution In this way the refrigerant vapour is compressed without the need of large amounts of mechanical energy that a vapour compression air conditioning system demands The remainder of the system consists of a condenser expansion valve and an evaporator which function in a similar way as those in a vapour compression air conditioning system The NH H O syste
112. with the existing conventional solar hot water system to make the system efficient and cost effective A practical integrated solar cooling and heating system with a 100kW two stage absorption chiller has been constructed for de monstration The preliminary operation results are encouraging and it is hoped that with the develop ment of low temperature driven two stage chiller technology solar cooling application would de velop more rapidly and practically REFERENCES Hinotani K Kanatani K and Osumi M 1979 An evacuated glass tube solar collector and its application to a solar cooling heating and hot water supply system for the hospital in Kinki University Solar Energy 22 535 545 Huang Z C Xia W H and Ma W B 1991 A 2 stage LiBr absorption chiller for solar cooling Proceedings of the Biennial Congress of the International Solar Energy Socie ty ISES Denver pp 1643 1648 Huang Z C Zheng Z H Huang H H Wong W C Ward H S Chu C Y and Hassett T C 1988 Performance of three types of collector in Shenzhen solar cooling and hot water supply system Proceedings of the 23rd Intersociety Energy Conversion Engineering ASME Lamp P and Ziegler F 1998 European research on solar assisted air conditioning International Journal of Refrige ration 21 2 89 99 Lazzarin R M Romagnoni P and Casasola L 1993 Two years of operation of a solar cooling plant International Journal of Refrigeration 16
113. 0 800 700 600 500 400 300 200 100 r r r 0 00 13 0 30 20 1 00 26 1 30 32 2 00 38 2 30 44 3 00 50 0 2 9 32 08 20 34 20 21 04 26 21 34 32 22 04 38 22 34 44 23 04 50 23 34 56 e rererere re re rm rT Figura XLVII Evoluci n de los par metros analizados durante un d a En el gr fico XLVII se observa el correcto funcionamiento del aerotermo estos datos corresponden a un d a en el que no existi demanda de refrigeraci n por lo que una vez alcanzada la temperatura de acumulaci n de 95 C en el dep sito TEMPERATURA 2 ces la acumulaci n pero al no existir demanda de energ a la temperatura del fluido en los colectores solares sigui aumentando cuando esta alcanz la temperatura m xima de 120 9C comenz a funcionar el aerotermo disipando la energ a sobrante a la atm sfera A partir de los datos diarios se han elaborados res menes mensuales donde se recogen Energ a diaria transferida al fluido desde los colectores solares E1 Energ a diaria transferida a Rotartica E2 Energ a frigor fica E3 Consumo el ctrico add e l MEMORIA DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI
114. 0 00011 0 93 6 0 Saturated evaporator to absorber liquid Description Symbol kW Capacity evaporator output power O 11 0 Absorber heat rejected to the environment O 14 1 Heat input to the generator Os 14 9 Condenser heat rejected to the environment O 11 8 Coefficient of performance COP 0 74 1318 G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 2 Prevent the preset pressure in the generator to exceed the designed limit by adjusting the heat input not to exceed the designed maximum capacity 3 Prevent the preset pressure in the absorber to increase by adjusting the flow of cooling water in the absorber heat exchanger An actual 11 kW unit has the heat exchangers sized for the appropriate capacity Therefore the unit has oversized heat exchangers when it delivers a smaller capacity This of course does not present a problem since the generator condenser evaporator and absorber heat exchangers can be controlled externally by adjusting the valves of the cooling or heating source water in such a way as to keep the cycle temperatures at their preset values A control system can be utilised to automate this process The solution heat exchanger though will affect the efficiency of the cycle since for less capacity the mass flows will be smaller but the heat exchanger area will be the same The calculated area of the solution heat exchanger for the 11 kW unit is 0 343 m The smaller mass flows when the unit operates
115. 0 8927 W m29C T terreno 27 32 9C C Sensible 207 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY 2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n Horizontal Sol Color Claro Superficie 70 m2 K 1 68 W m29C equivalente 45 61 C C Sensible 2541 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 1 W C Sensible 1 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 3 m2 5 8 W m29C Orient Oeste Radiaci n transmitida ventana 65 W m2 Fracci n Soleada 94 96 SC 0 09005 C Sen cond 125 W C Sen inst rad 10 W C Sen almac rad 18 W Existen 2 ventanas iguales C Sensible 306 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 14 24 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C ANEJOS 126 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA C Sensible 31 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 1 W C Sensible 1 W Ocupantes N M x ocupantes 20 N2 en ese instante 18 Actividad Sentado Reposo 0 89 Met Distribuci n Constante 75 C Sen inst 938 W C Sen almac 115 W C Lat inst 558 W C Latente 558 W C Sensible 1054 W Iluminacion fluorescente con reactancia incorporada o
116. 1 Introduction Absorption machines are thermally activated and for this reason high input shaft power 15 not required In this way where power 1s expensive or unavailable or where there is waste gas geothermal or solar heat available absorption machines provide reliable and quiet cooling 1 Corresponding author Tel 357 22406466 fax 357 22494953 E mail address skalogir spidernet com cy S A Kalogirou 1359 4311 02 see front matter O 2002 Elsevier Science Ltd All rights reserved PII 1359 4311 02 00054 6 1314 G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 A number of refrigerant absorbent pairs are used for which the most common ones are water lithium bromide LiBr and ammonia water These two pairs offer good thermodynamic per formance and they are environmentally benign The ammonia water pair 15 not suitable for solar applications because of the high temperature needed in the generator 125 170 C This temperature can only be obtained with medium concentration ratio parabolic trough collectors which due to increased maintenance requirements cannot be installed in private houses The generator temperatures needed for the water LiBr pair are lower 90 120 C These temperatures can be achieved with compound parabolic collectors CPCs and evacuated tube collectors that are both stationary and therefore are easier to install and operate than parabolic trough collectors The only natu
117. 103200 aghaid 21 03 200 22059200 250391200 C Resultados del mes de Septiembre Octubre 2006 Bl Energ a Frigorifica kw h El Consumo el ctrico kwh O Energia acumulada en dep sito kWh Energ a total acumulada en dep sito 486 kWh Energ a total cedida a salas 40 KWh 55 de la demanda Consumo el ctrico total 42 KWh COPtermico medio mensual 0 79 r un 0 3 n orzou Figura Ll Resultados del mes de Octubre no wo c c c c c c c c c c c od e c m m m m m m m m m m I I I I I E m m cul La i r un 22 OO S003 200 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 7 2 FUNCIONAMIENTO EN MODO CALEFACCI N Desde el mes de diciembre de 2006 hasta abril de 2007 la instalaci n ha producido aire caliente para la calefacci n de las salas del Centro de Desarrollo Local Con los datos de la monitorizaci n se han calculado los siguientes resultados 1 Potencia transferida al fluido desde los colectores solares E1 Q p Cp AT1 60 kW Q2 Caudal medido en la bomba 2 CAUDAL BOMBA 2 p Densidad el agua a la temperatura que esta se encuentre se ha tomado por aproximaci n la densidad del agua a 85 9C p 970 kg m
118. 11 is obtained As observed the most economic solution is to use the CPC followed by the evacuated tube collector with an optimum area of 15 m in both cases The flat plate collector is not suitable for this application 4 SYSTEM LONG TERM PERFORMANCE The specifications of the final system obtained from the optimisation study are shown in Table 5 The energy flows of the system are shown in 2000 A S 0 D MA 2 e 2000 S 34000 e Flat plate cPc 4000 4 Evacuated tube 5000 5 15 25 35 45 Collector Area m2 Fig 11 Collector area against life cycle savings in C for a fuel price of C 0 28 per 1 and a 20 year period Table 5 The final system Item Value type Collector type CPC Collector area 15 m Collector slope 30 Storage tank size 600 1 Boiler thermostat setting 87 C Fig 12 The cooling load of the building reaches a maximum monthly value of 17 400 MJ in July whereas the maximum monthly heating load occurs during January and is equal to 4446 MJ The heat required from the conventional boiler is also shown in Fig 12 The maximum monthly load supplied by the solar system is 5241 MJ and as can be seen from the difference of the curves for the cooling load and boiler heat not all collector heat can be utilised for cooling purposes Therefore the solar system can also be used to cover also the hot water needs of the house This has also
119. 116 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA la potencia precisa para cada instante y evitando los continuos arranques y paradas que se producen actualmente en horas en que la radiaci n solar es baja Para este prop sito se plantean diferentes estrategias 1 Bombas que vienen provistas de una regulaci n en funci n de la temperatura del fluido 2 Bombas que poseen una entrada de se al anal gica para la regulaci n de la velocidad y dicha se al puede obtenerse a trav s de una c lula solar calibrada o piran metro 3 Control de la bomba a trav s de un variador de frecuencia comandado por una se al procedente de una c lula solar o piran metro En este caso tambi n se podr an evitar las elevadas intensidades que se producen en el arranque de la bomba lo que contribuir a a la reducci n del consumo el ctrico 7 4 2 5 ELIMINACI N DEL GLI COL El fluido usado para evitar la congelaci n del fluido caloportador es glicol Este tiene un Cp inferior al agua 3 83 KJ kg K del glicol frente a los 4 2 KJ kg K del agua por lo tanto con el uso del glicol disminuye la potencia t rmica que se puede transferir para un mismo caudal en comparaci n con el agua Si se introduce un intercambiador de calor y se dispone de dos circuitos es posible eliminar
120. 15000 1 gt A ccc E 10000 5000 Cooling rate Generator heat flow 012 34 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Time hr Fig 20 Hourly cooling rate and generator heat flow of absorption system July 1st 11 00 to 16 00 tank temperature could satisfy the system with energy supplied from the solar system and there 15 no need to use the auxiliary heater 7 Absorption cooling system simulation The LiBr water absorption air conditioner employed is a single effect unit based on Arkla model WF 36 Its nominal capacity is taken as 12 660 kJ h assuming no auxiliary heater The rate of cooling provided by the absorption chiller and the rate of energy transferred from the hot water to the generator of the absorption chiller is shown in Fig 20 A comparison of these two heat rates gives an estimate of coefficient of performance for the absorption unit The system energy flows during a typical day are presented in Fig 21 From this graph a comparison of operation time of each component of the system can easily be seen COLLECOR ENERGY GAIN POM AXILLIARY HEAT REQUIRED 25000 AXILLIARYENERGY RATE j N we COOLING RATE AR GENERATOR HEATFLOW 000 fn On A s Energy kJ 10000 5000 5000 1 2 34 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Time hr Fig 21 Energy graph of the system July 1st 1158 F Assilzadeh et al R
121. 2 1 2 ESTIMACI N DE LA CARGA T RMICA DE CALEFACCI N Climatizaci n mediante Energ a Solar Empresa UPCT Autor Rafael Mart nez S nchez Fecha 16 10 2006 Cargas T rmicas Detalladas del Edificio de sus Zonas y de sus Locales Cargas T rmicas de Calefacci n M ximas Totales Ubicaci n y condiciones del exterior I1 ANEJ OS 142 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Localidad Puerto Lumbreras Murcia Altitud 42 m Latitud 38 38 2 Oscilaci n m xima anual OMA 43 C Velocidad del viento 5 9 m s Temperatura del terreno 8 C Nivel percentil anual 99 6 T seca 9 C Humedad relativa 80 Oscilaci n media diaria OMD 7 9C Materiales Circundantes Est ndar Turbiedad de la atm sfera Est ndar Local Aula de formaci n Hora de C lculo 8 Mes de C lculo Febrero Superficie 45 m2 Altura 2 5 m AcabadoSuelo Pavimento Terrazo Condiciones exteriores Ts 8 421 9C Hr 70 W 0 0013984 Kg Kg a s Temp Terreno 8 Condiciones interiores Ts 202C Hr 35 96 W 0 005063 kg kg a s Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Sur Color Claro Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C T3 equivalente 5 449 C C Sensible 191 W Cerramie
122. 2 accepted 25 March 2002 Abstract In this paper the modelling simulation and total equivalent warming impact TEWI of a domestic size absorption solar cooling system 15 presented The system consists of a solar collector storage tank a boiler and a LiBr water absorption refrigerator Experimentally determined heat and mass transfer coefficients were employed in the design and costing of an 11 kW cooling capacity solar driven absorption cooling machine which from simulations was found to have sufficient capacity to satisfy the cooling needs of a well insulated domestic dwelling The system is modelled with the TRNSYS simulation program using appro priate equations predicting the performance of the unit The final optimum system consists of 15 m com pound parabolic collector tilted at 30 from horizontal and 600 hot water storage tank The total life cycle cost of a complete system comprising the collector and the absorption unit for a lifetime of 20 years will be of the order of C 13 380 The cost of the absorption system alone was determined to be C 4800 Economic analysis has shown that for such a system to be economically competitive compared to conventional cooling systems its capital cost should be below C 2000 The system however has a lower TEWI being 1 2 times smaller compared to conventional cooling systems O 2002 Elsevier Science Ltd All rights reserved Keywords Absorption refrigeration Solar cooling Warming impact
123. 25 80 180 que posee una selecci n de r gimen de giro la cual se encuentra en su posici n inferior con los datos recabados de la monitorizaci i n y pruebas MEMORIA 110 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA realizadas en la propia instalaci n se sabe que act a en el punto de funcionamiento del figura LX 92001110 UPS 25 80 150 UPS 25 20 180 1 83 mih HeZ25im Boris moxr setis 104 X E z Cim al ri H Figura LX Punto de funcionamiento de la bomba actual que alimenta a los colectores solares en ABSORPILOT Esta bomba seg n su hoja de caracter sticas tiene clasificaci n energ tica D y la potencia consumida por ella es de 125 W seg n sus curvas caracter sticas que concuerda aproximadamente con el consumo de 130 W medido en la propia instalaci n l MEMORIA 11 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Cuando se instal esta bomba se pens en que pudiera alimentar directamente a ROTARTICA de ah que se necesitara el caudal que actualmente suministra y que fuera capaz de aportar esa altura manom trica por las perdidas de carga
124. 34 kPa a 110 14 kPa Figura XVIII Variaci n de la temperatura de ebullici n del agua en funci n de la presi n A una presi n dada la temperatura a la cual el l quido evaporar es la misma a la cual el vapor condensar de nuevo a l quido La figura XVIII ilustra las presiones y las correspondientes temperaturas a las cuales el agua evapora y condensa A la presi n atmosf rica 101 3 kPa el agua evapora a 100 C Cuando la presi n disminuye el agua evapora a una temperatura inferior A esta presi n inferior existe menor fuerza entre las moleculas de agua pudiendo separarlas con mas facilidad Como en el ciclo de compresi n de vapor este cambio en la presi n permite a la temperatura del evaporador ser lo suficientemente baja para el refrigerante para poder absorber calor para la refrigeraci n Asimismo permite a la temperatura del condensador ser suficientemente alta para el refrigerante para disipar calor a las tamperaturas normalmente disponibles En la figura XVIII la presi n del evaporador es muy baja 1 034 kPa por lo que el refrigerante evapora a 7 2 C mientras que la presi n en el condensador es mucho mas alta 10 34 kPa por lo que el refrigerante condensa a 46 1 C MEMORIA 30 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA
125. 5 1 86 6 0 397 May 6 10 00 62 6 52 2 14 4 10 1 29 1 33 9 81 8 0 440 May 7 11 30 70 8 56 8 15 1 9 5 29 2 35 7 106 5 0 426 May 8 11 00 66 4 54 1 17 3 12 0 29 9 35 5 100 8 0 458 May 8 15 30 72 6 59 7 14 5 8 8 30 6 36 9 108 4 0 437 Solar absorption cooling with low grade heat source a strategy of development in South China 165 chiller products have also been available in a number of local markets Though the manufactur mg costs of the two stage chillers are slightly higher 25 30 higher than those of single stage chillers they could be justified by their advan tages of low temperature operation and use of inexpensive solar collectors which reduces a major cost of the whole system Through elabo rate design work such new integrated solar systems for both heating and cooling purposes would be efficient and economically acceptable in the market With the emerging of the two stage chiller solar cooling application would be adopted easily in practice Based on the experience gained in this Work it is realized that an integrated solar coolin g heating system could serve as an attractive proposition and one has to consider the following points before deciding to design an integrated system e Solar systems only used for cooling purpose are not economically effective because it 1s too seasonal and the capital cost being very high It must be used as an integrated system with both heating and cooling functions which can operate all yea
126. 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 60 W m2 Fracci n Soleada 36 96 SC 0 09005 C Sen cond 97 W C Sen inst rad 6 W C Sen almac rad 5 W Existen 3 ventanas iguales C Sensible 324 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 1 W C Sensible 1 W Ocupantes N2 M x ocupantes 8 Actividad Sentado Reposo 0 89 Met Distribuci n propia para la zona Constante 75 C Sen inst 368 W C Sen almac 27 W C Lat inst 219 W C Latente 219 W C Sensible 396 W ANEJOS 141 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Iluminaci n fluorescente con reactancia incorporada o hal genas Potencia M xima 1152 W Potencia en ese instante 1036 W Distribuci n Constante 7596 C Sen almacenado 73 W C Sen instantaneo 899 W C Sensible 972 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 3400 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 C Latente 0 W C Sensible 3060 W Ventilaci n 416 m3 h C Latente 3970 W C Sensible 1125 W C Latenita 52 W C Sensible 145 W SUMA C Latente 5299 W C Sensible 14648 W Factor de calor sensible 0 73 Calor Total 19947 W Ratio Total 124 W m2 Ratio Sensible 91 W m
127. 5 W C Sen almac 45 W C Lat inst 217 W C Latente 217 W C Sensible 410 W lluminacion fluorescente con reactancia incorporada o hal genas Potencia M xima 288 W I1 ANE OS 129 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Potencia en ese instante 259 W Distribuci n Constante 75 C Sen almacenado 29 W C Sen instant neo 224 W C Sensible 254 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 1700 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 C Latente O W C Sensible 1530 W Mayoraci n Coef Seguridad 1 C Latente 2 W C Sensible 42 W SUMA TOTAL C Latente 219 W C Sensible 4243 W Factor de calor sensible 0 95 Calor Total 4462 W Ratio Total 99 W m2 Ratio Sensible 94 W m2 Temp Impul 99C Caudal Impul 848 m3 h Zona Centro de Desarrollo local Hora de C lculo 19 Mes de C lculo J ulio Superficie 160 m2 AcabadoSuelo Pavimento Terrazo Condiciones exteriores Ts 32 42 C Hr 68 96 W 0 020917 Kg Kg a s Temp Terreno 27 3 Local Aula de formaci n I Condiciones interiores Ts 259C Hr 50 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Sur Color Claro Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C T3 equivalente 34 6
128. 5 not shining the generator heating energy may be supplied from an auxiliary heat source such as electricity or conventional boiler to run the system There are many types of solar collectors which are used in air conditioning applications These can be flat plate collectors evacuated tube collectors or compound parabolic collectors In the present study advanced evacuated tube collector with selective surface which can be effective collectors for cooling applications are considered Evacuated tube collectors are highly efficient as they are made of an absorber pipe enclosed within a larger glass tube and the space between the glass and the absorber 15 evacuated The absorber pipe may also be attached to a black copper fin that fills the tube absorber plate The performance equation of the collector considered 15 given by Ti Ta n 0 82 aa an 1 where T inlet temperature of fluid to collector C T ambient temperature C Ir total incident radiation on a flat surface per unit area kJ h m Air collectors are not cost effective for solar cooling applications because the heat exchange surface areas required are very large The complete schematic solar cooling diagram is presented in Fig 2 This schematic diagram represents the proposed conceptual design for the system under investigation The system consists of two important parts a the solar collector system and b the absorption cooling system In the present applic
129. 6 Salida circuito solar 10 Salida agua caliente 1 Entrada agua fr a 10 8 Sistema auxiliar hidr ulico No se hace uso de un sistema auxiliar de apoyo 9 Consumo de agua Temperatura del agua 85 C Esta es la temperatura media a la que vamos a abastecer a la maquina de absorci n ROTARTICA Demanda diaria de agua 4800 l dia Corresponde a 4 horas de funcionamiento de la m quina con un caudal de 20 l minuto ANEJOS 163 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Se ha fijado un perfil de consumo diario en el que toda el agua es consumida por igual entre las 14 00 y las 18 00 y otro perfil anual en el que todo el consumo se realiza entre los meses de mayo y octubre siendo este menor en estos dos meses y mayor en los meses de Julio y Agosto Funcionamiento del sistema Meses de mayo a Octubre ambos incluidos Los resultados de las sucesivas simulaciones arrojaron de resultados que son necesarios 10 captadores solares con este n mero de captadores obtenemos el siguiente resultado ElDemanda Bl Producci n solar kWh Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Figura 1 Necesidades y ahorros esperados con el sistema de captaci n a instalar ANEJOS 164 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL
130. 9 Mes de C lculo ulio Superficie 45 m2 Altura 2 05 m AcabadoSuelo Pavimento Terrazo Condiciones exteriores Ts 31 22 C Hr 72 W 0 020917 Kg Kg a s Temp Terreno 27 3 ANEJOS 122 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Condiciones interiores Ts 252C Hr 50 96 W 0 0098736 kg kg a s Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Sur Color Claro Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m2 C equivalente 35 63 C C Sensible 80 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 35 91 C C Sensible 48 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T equivalente 25 C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T2 terreno 27 32 9C C Sensible 93 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Sur ANEJOS 123 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAM
131. 998 Private communication Allied Signal Aerospace Equipment Sys tems 1300 West Warner Road Tempe AZ USA Bett A W Dimroth F Stollwerck G and Sulima O V 1999 III V compounds for solar cell applications Appl Phys A In press Bowman Power Systems Ltd 1997 Private communication and Commercial Prospectus Bowman Power Systems Ltd Ocean Quay Belvidere Road Southampton SQ 14 5QY UK Capstone Turbine Corporation 1998 Commercial Prospec tus Capstone Turbine Corporation 18700 Oxnard Street Tarzana CA USA Ebara Corporation 19974 Catalog for mid size gas absorp tion chiller Ebara Mighty 2 Ebara Corporation Ota ku Haneda cho 11 1 Tokyo 144 Japan Catalog No CR9245JB Ebara Corporation 1997b Screw chiller for refrigeration Ebara Corporation Ota ku Haneda cho 11 1 Tokyo 144 Japan Catalog No CR4123JF Feuermann D and Gordon J M 1999 Solar fiber optic mini dishes a new approach to the efficient collection of sunlight Solar Energy 65 159 170 Garboushian V Yoon S Turner G Gunn A and Fair D 1994 A novel high concentration PV technology for cost competitive bulk power generation In Proceedings of the First World Conference On Photovoltaic Energy Conver sion Hawaii 5 9 Dec 1994 pp 1060 1063 IEEE Gopalnarayanan S and Radermacher R 1996 Analysis of a low pressure triple effect ammonia water cycle in multiple operating modes In Proceedings of the Internatio
132. A and Hahne E 1997 Test and simulation of a solar powered absorption cooling machine Solar Energy 4 6 155 162 Hawlader M N A Novak K S and Wood B D 1993 Unglazed collector regenerator performance for a solar assisted open cycle absorption cooling system Solar Energy 50 59 73 Headley O StC Kothdiwala A F and McDoom A 1994 Charcoal Metanol adsorption refrigerator powered by a compound parabolic concentrating solar collector Solar Energy 33 191 197 Izquierdo Mill n M Hern ndez F and Mart n E 1997 Solar cooling in Madrid energetic efficiencies Solar Energy 60 367 377 Martinez M Rodriguez L and Salcedo E December 1991 Estudio prospectivo de la tecnolog a de producci n de fr o con energ a solar Laboratorio de Energ a Solar IIM UNAM Final Report Pesaran A A and Wipke K B 1994 Use of unglazed transpired solar collectors for dessicant cooling Solar Energy 52 419 427 Pilatowsky I Tanner W Haberda F and Obermair F 1992 Proyecto Sonntlan Investigaci n aplicada y desarrollo tecnol gico para la utilizaci n de la energ a solar Parte II Proyecto urbano Casas solares Mexicali Datos t cnicos resultados y experiencias Presented at the Conferencia Internacional de Refrigeraci n Climatizaci n y Energ a No Convencional 25 30 junio La Habana Cuba not published Yeung M R Yuen P K Dunn A and Cornish L S 1992 Performance of a solar powered air
133. A M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA TERMICO BOMBA 1 T rmico bomba 1 TERMICO BOMBA 2 T rmico bomba 2 11 5 TERMICO BOMBA 3 T rmico bomba 3 TERMICO ELECTROV LVULAS T rmico electrov lvulas 00 0 MARCHA ROTARTICA jMarchaROTARTICA Marhabomba3 Marcha bomba 3 00 6 MARCHA VAL3 Marcha electrov lvula 3 Tabla XX Entradas y salidas digitales del aut mata programable 5 2 2 ENTRADAS Y SALI DAS ANAL GI CAS Se definen las siguientes entradas y salidas anal gicas para la programaci n del aut mata programable Direcci n Nombre Descripci n Pt100 inferior dep sito de inercia Tabla XXI Entradas y salidas anal gicas del aut mata programable 5 3 CONSIGNAS El programa de PLC se ha estructurado en funci n de una serie de par metros o consignas que se pueden definir desde la pantalla de manejo TD200 o desde el propio SCADA Estos son DIRECCI N NOMBRE DESCRIPCI N VW200 T MAX PLACAS Temperatura m xima permitida en las placas solares 9C MEMORIA DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA VW202 T_MAX_DPTO_INERCIA Temperatura m xima permitida en el dep sito de inercia 9C VW204 T MAX ROTARTICA Temperatura m xima permitida en ROTARTICA
134. AD POLI T CNICA DE CARTAGENA Esto se solucion reubicando la sonda de temperatura ya que se lleg a la conclusi n de que la sonda no estaba bien insertada en las placas solares sino que estaba midiendo la temperatura existente en el circuito a la salida de las placas y no en el interior de estas de esta forma cuando se produc a la condici n de acumulaci n supon a que la temperatura en el tubo de salida de los colectores era la adecuada para la acumulaci n siendo la temperatura en el interior de los colectores muy superior a la deseada Se iniciaba entonces la acumulaci n circulando el agua acumulada en el interior del colector por la sonda y registr ndose el pico que se observa en la figura XXXIX una vez alcanzada la condici n de paro de acumulaci n se volv a a la situaci n inicial 6 2 2 COMUNI CACI N Debido a los diferentes lenguajes y protocolos en la programaci n del SCADA y ROTARTICA fue necesario rehacer varias veces el programa de control del SCADA para que existiera una buena comunicaci n entre los diferentes elementos de la instalaci n y poder tener un control adecuado sobre esta Actualmente sigue sin existir una correcta comunicaci n con la m quina Rot rtica por lo que no es posible leer los par metros internos de funcionamiento de la m quina de absorci n desde el SCADA 6 2 3 ACUMULACI N Se establecieron en un primer momento como consignas de acumulaci n las siguientes e Que la temperatura del ag
135. AS DE SEGURI DAD El circuito que comunica el dep sito con los colectores solares t rmicos dispondr de una v lvula de seguridad tarada a una presi n m xima de 3 bar debido a que sta es la presi n m xima de trabajo de la m quina de absorci n MEMORIA 69 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA y es inferior a la presi n m xima de trabajo del resto de elementos de la instalaci n El circuito que comunica el dep sito con la m quina Rotartica o con los fan coils dispondr as mismo de una v lvula de seguridad que conectar con el circuito de desague del sistema 4 8 4 V LVULAS ANTIRRETORNO Todas las v lvulas antirretorno del circuito primario ser n del tipo cono y soportar n las temperaturas de circulaci n y presiones previstas en el proyecto 4 8 5 LLAVES DE CORTE Todos los equipos principales de la instalaci n ir n equipados con v lvulas de corte para poder efectuar si desmontaje y operaciones de mantenimiento sin necesidad de vaciar el resto del circuito Todas las v lvulas de corte del circuito entre dep sito y colectores ser n del tipo de bola Y de vuelta y soportar n temperaturas de hasta 170 C y presiones previstas en el proyecto 4 8 6 SISTEMA DE EVACUACI N DE ENERG A Se dispondr de un sistema capa
136. C VW 206 T MAX FAN COILS Temperatura m xima permitida en fan coils 0 2C VW208 RETARDO T MAX Retardo para se alizaci n de temperatura m xima seg la VW210 T MIN ARRANQUE ROT Temperatura m nima de arranque de ROTARTI CA VD212 CAUDAL MIN ARRANQUE ROT Caudal m nimo de arranque de la ROTARTICA VD216 RESERVADA VD220 TIEMPO CONTADOR CAUDAL del contador de pulsos para caudales e VD222 RESERVADA VW226 MAX HORAS BOMBAS ON M ximo n mero RDG RISE raras a funqonamissu horas de funcionamiento para cambiar entre las bombas 2 y 3 VW228 RESERVADA VW230 RESERVADA VW232 T MIN EXTERIOR Temperatura m nima exterior Tana mima SE VW 240 INTERVALO DATA LOGGING _ Intervalo del data logging min Ratio litros por pulso del contador ROTARTICA l seg Ratio litros por pulso del contador de los fan coils l seg l seg Intervalo m ximo de bombas 2 y 3 a OFF para activar la recirculaci n min Intervalo de funcionamiento de bombas 2 y 3 para recirculaci n seg Tabla XXII Consignas del programa 5 4 PROGRAMACI N 5 4 1 PLC El programa del aut mata se compone de un ciclo principal desde el cual se llaman a las subrutinas que gestionan la instalaci n Dichas subrutinas son 5 4 1 1 SEGURIDADES Esta subrutina se ala que los elementos se encuentran dentro de los par metros de seguridad su gestion se realiza en las subrutinas correspondientes las implementadas son MEMORIA 76 D
137. CARTAGENA 2 1 1 2 2 Colectores de vac o con tubo de calor heat pipe El intercambio de calor se realiza mediante la utilizaci n de un tubo de calor que consiste en un tubo hueco cerrado por los dos extremos sometido a vac o y con una peque a cantidad de fluido vaporizante mezcla de alcohol en su interior Cuando se calienta la parte del tubo donde se encuentra el fluido ste se evapora absorbiendo la cantidad de energ a correspondiente a su calor latente de vaporizaci n Este vapor asciende hasta alcanzar la parte superior del tubo que se encuentra a menor temperatura produci ndose all su condensaci n y la consiguiente liberaci n del calor latente asociado a este cambio de estado El l quido retorna debido a la acci n de la gravedad y el ciclo de evaporaci n condensaci n se repite Cren zo Cada da rera FILEN BG HR v a IT a a IP E e hh B Maa Uu daa T Beppe pua Toa de rbi gi raiz b 2 ri ru Figura IV Despiece de un tubo de vac o tipo heat pipe Fotograf a IIl Detalle del colector de vac o con tubo de calor Duotec fabricado por Viessman l MEMORIA 16 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Figura V Colector de vac o con tubo de calor fabricado por Thermomax Entre las caracte
138. CIRCUITO SOLAR T cool in f T Sun out E Vmin 10 l min Vadecuado 15 20 l min Videal 18 l min CIRCUITO AGUA FR A Vmin 15 l min Vadecuado 20 30 l min Vis 30l min a d Ima 1000C P i Tmin 809C T Chill out T Sun in Tideal 900 P RDIDA DE CARGA AP solar 0 2 bar AP frio 0 3 bar AP calor 0 4 bar Figura XXXIII Par metros de dise o de la m quina de absorci n ROT RTICA 4 4 SISTEMA DE CALEFACCI N La calefacci n se realizar mediante agua caliente procedente directamente de los colectores solares o del sistema de acumulaci n Esta ser conducida hasta las unidades de tratamiento de aire tipo Fan coil existentes en cada uno de los locales a climatizar 4 5 UNIDADES DE TRATAMI ENTO DE AI RE Se instalar n unidades de tratamiento de aire tipo Fan coil en los locales a climatizar l MEMORIA 67 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Estas unidades tendr n una potencia de 5000 W y se instalara una unidad en las salas y y dos unidades en la sala II suficientes para satisfacer las necesidades en los locales 4 6 UBICACI N DE LOS ELEMENTOS DE LA INSTALACI N Los colectores solares planos estar n colocados sobre estructura de apoyos met licos cerrados por tres caras con tabiques d
139. Cp Cp 3 8 kJ kg K debido a la mezcla de agua glicol usada para evitar congelaciones en los circuitos AT Diferencia de temperaturas del fluido entre la entrada y la salida de los colectores solares TEMPERATURA 1 TEMPERATURA_8 2 Potencia calor fica P3 Q1 p Cp AT3 60 kW Q Caudal medido en la bomba 1 CAUDAL BOMBA 1 p Densidad el agua a la temperatura que esta se encuentre se ha tomado por aproximaci n la densidad del agua a 85 C p 970 kg m Cp Cp 3 8 kJ kg K en los meses de invierno debido a la mezcla de agua glicol usada para evitar congelaciones en los circuitos AT3 Diferencia de temperaturas del fluido entre la salida y la entrada del fluido a los Fan coils 3 Potencia el ctrica consumida por la instalaci n A partir del contador de energ a y de los valores de este monitorizados cada cinco minutos se ha realizado un c lculo medio de la potencia media consumida 4 Coeficiente de operaci n el ctrico COPel ctrico P3 Potencia el ctrica l MEMORIA 103 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Y se han realizado gr ficas de estos par metros para observar la evoluci n diaria 15 14 13 M 19 12 2006 12 11 10 Potencia electrica KW P3 kW TEMPERATURA 1 TEMPERATURA 2 TEMPERATURA 3
140. DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Superficie 11 4 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 5 11 C C Sensible 123 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 9C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 70 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 8 C C Sensible 749 W Cerramientos al exterior Nombre PA5BH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n Horizontal Sol Color Claro Superficie 70 m2 K 1 68 W m2 C equivalente 5 666 9C C Sensible 3018 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 6 W C Sensible 6 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 3 m2 5 8 W m29C Orient Oeste Radiaci n transmitida ventana 4 W m2 ANEJOS 158 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA Fracci n Soleada 0 SC 0 09005 C Sen cond 573 W C Sen inst rad 0 W C Sen almac rad 0 W Existen 2 ventanas iguales Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 14 24 m2 K 2 209 W m22C
141. E ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA absorbedor act a como la parte del compresor que succiona el refrigerante act a sobre el vapor del refrigerante para mezclarlo con el absorbente B La bomba act a como en el compresor en el proceso de compresi n de vapor lleva la mezcla de refrigerante y absorbente a la presi n de la parte alta del sistema El generador act a como la descarga del compresor entrega el vapor de refrigerante al resto del sistema C El vapor de refrigerante C que deja el generador entra al condensador donde el calor es transferido al agua a m s baja temperatura causando que el vapor condense en l quido Este l quido de refrigerante D fluye hacia el dispositivo de expansi n que reduce la presi n hasta el nivel de presi n del evaporador La mezcla resultante de vapor y refrigerante A viaja hacia el evaporador para repetir el ciclo E em u DIAGRAMA DE EQUILIBRIO H O LiBr Presi n kg cm qued Latus n 0 1 0 01 A A rase RE EY 0 001 0 10 20 30 40 50 60 70 8090 110 130 150 170 Temperatura C Figura XV Diagrama de equilibrio H O LiBr P Cordersador i fos E n rd lt Generador c 3 E ae gt A Evaporador y F F e pd et m y 4 Absorbedor I 7 i Figura XVI Esquema del ciclo de absorci n sobre el diagrama de equilibrio H2O LiBr MEMORIA 28 DIMENSIONA
142. E ACUMULACI N emen 65 4 3 SISTEMA DE PRODUCCI N DE 66 4 4 SISTEMA DE CALEFACCI N l emen 67 4 5 UNIDADES DE TRATAMIENTO 67 4 6 UBICACI N DE LOS ELEMENTOS DE LA 68 4 7 SISTEMA DE BOMBEO Y CIRCULACI N cenere 68 4 8 ELEMENTOS DE SEGURIDAD HIDR ULICOS 69 4 9 MATERIALES DI METRO AISLAMIENTO T RMICO Y SOLDADURAS DE LAS TUBER AS 70 4 10 SISTEMA DE APOYO emere 71 4 11 SISTEMA DE REGULACI N Y CONTROL DE LA INSTALACI N 71 INDICE 2 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 4 12 MONITORIZACI N Y COMUNICACI N CON LA INSTALACI N 72 4 13 INSTALACI N EL CTRICA 72 4 14 ESQUEMA DE LA INSTALACI N 73 5 DEFINICI N DEL SISTEMA DE CONTROL Y 74 5 1 INTRODUCCI N l nn nn eene 74 5 2 DISTRIBUCI N ENTRADAS Y 74 A 75 5 4 PROGRAMACI N cccseeee eee 76 6 PUESTA EN MARCHA DE 86 6 1 OPERACIONES DE PUESTA EN MARCHA DE LA INSTALACI N 86 6 2 INCIDENCIAS DURANT
143. E LA PUESTA EN 89 7 AN LISIS DE LOS RESULTADOS I eene 95 7 1 FUNCIONAMIENTO EN MODO 95 7 2 FUNCIONAMIENTO EN MODO 103 7 3 AN LISIS ESTACIONALES n emen 107 7 4 MEJORAS A REALIZAR EN INSTALACIONES FUTURAS 109 7 5 PUESTA EN PR CTICA DE LAS MEJORAS PROPUESTAS 118 B CONCLUSIONES cnica 119 8 1 NOVEDADES DE 119 8 2 CONCLUSIONES GENERALES DEL SISTEMA DE ABSORCI N 119 8 3 BENEFICIOS PARA EL CENTRO DE DESARROLLO LOCAL DE PUERTO LUMBRERAS c cooooooncccooononononononnnononnn oro nonnn nr rr ronnn rr EEEE EEEE eene eere 120 8 4 POSIBLES MEJORAS EN INSTALACIONES FUTURAS 120 WB ANEJOS 5 _ ZII 122 1 C LCULO DE LA CARGA DE LOS LOCALES A CLIMATIZAR 122 1 1 ESTIMACI N DE LA CARGA T RMICA DE REFRIGERACI N 122 1 2 ESTIMACI N DE LA CARGA T RMICA DE CALEFACCI N 142 2 C LCULO DE LA SUPERFICIE NECESARIA DE COLECTORES 162 2 1 SUPERFICIE NECESARIA DE COLECTORES PARA LOS MESES DE VERANO n non nr nono 162 INDICE m DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M Q
144. EL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 0 W C Sensible 0 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 K 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 60 W m2 Fracci n Soleada 36 96 SC 0 09005 C Sen cond 86 W C Sen inst rad 6 W C Sen almac rad 5 W Existen 3 ventanas iguales C Sensible 291 W Ocupantes N2 M x ocupantes 12 Actividad Sentado trab muy ligero De pie sin mov 1 08 Met Distribuci n propia para la zona Constante 7596 C Sen inst 578 W C Sen almac 45 W C Lat inst 464 W C Latente 464 W C Sensible 624 W Local Aula de formaci n II Condiciones interiores Ts 249C Hr 50 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 11 4 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 34 05 C C Sensible 49 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 C C Sensible 54 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 ANEJOS 138 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA
145. ERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 4 13 1 CUADRO DE MANDO Y PROTECCI N CPS Se instalar un cuadro de mando y protecci n de los diversos equipos el ctricos de que se compone la instalaci n A la entrada de este cuadro se dispondr de un interruptor destinado al seccionamiento de todos los equipos del sistema Tras ese interruptor se dispondr de un embarrado con tres fases y neutro al que se conectar n de forma individualizada las salidas a los elementos de protecci n interruptores magnetot rmicos e interruptores diferenciales que proteger n las salidas de las l neas El armario dispondr de pletina de puesta a tierra de todos sus componentes que se conectar a la red de tierra del Centro As mismo este cuadro tendr en su frontal un selector de tres posiciones Autom tico Paro Marcha para la selecci n de comando de las bombas En caso de hallarse en autom tico el accionamiento de las bombas se realizar a trav s de los cuadros dispuestos para ello 4 14 ESQUEMA DE LA INSTALACI N 10 Colectores T Exterior T Locales Ta TI EN 7 t PE ROTARTICA Figura XXXIV Esquema general de la instalaci n MEMORIA 73 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 5 DEF
146. FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA 110 00 100 00 90 00 4 A 93 5 93 4 92 5 92 91 57 91 905 7 90 55 UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA O Cobertura solar Mayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Figura 2 Aporte solar obtenido 80 00 70 00 60 00 Temperaturas C 50 00 40 00 30 00 20 00 10 00 721 1441 2161 2881 3601 4321 Horas Mayo Octubre Figura 4 Evoluci n de la temperatura en el dep sito de inercia Con estos resultados observamos que se obtiene un factor de aporte solar del 93 y una evoluci n de las temperaturas suficiente para abastecer a la m quina de absorci n Il ANEJOS DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 2 SUPERFICIE NECESARIA DE COLECTORES PARA LOS MESES DE INVIERNO Se ha realizado la simulaci n con el mismo software inform tico cambiando las condiciones para los meses invernales Las condiciones que fueron fijadas a este programa para la simulaci n durante los meses invernales fueron las siguientes Tipo
147. Fig 12 Solar cooling ratio against solar time 08 08 2003 870 A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 Heat input to evaporator 18 2 40 0 kW h day Heat input to generator 69 8 99 5 kW h day Heat rejected at condenser and absorber 82 6 129 4 kW hday Heat output of flat plate collectors 198 2 kW h day Heat input to tank 86 3 113 6 kW h day Heat stored in tank 94 3 132 1 kW h day Efficiency of flat plate collectors without considering losses in pipes and plate heat exchanger 0 49 0 55 Coefficient of performance of absorption chiller 0 23 0 42 Ratio of heat input to tank and tilted solar insolation 0 26 0 31 Ratio of heat input to generator and tilted solar insolation 0 21 0 27 Solar cooling ratio 0 06 0 11 168 6 Over the period of 20 days of monitoring 25 07 to 19 08 the following results were achieved Total solar energy intercepted was 139 kW h m Total solar energy supplied to the generator was 35 1 kW hm Total cold produced was 12 kW hm Period average refrigeration COP was 0 34 Period average solar cooling ratio was 0 09 8 Conclusions A solar cooling system consisting of a flat plate collector array absorption machine cooling tower and hot water storage tank was demonstrated under real time conditions in Legan s 20 km Southwest of Madrid Th
148. I TECNICA DE CARTAGENA B 30 z D02720 40 35 30 25 20 DS 00 0 o DET ES o E NN osos 200 nn SS EE o2er200 Febrero 2007 2 od 021200 pmid aM nez ura Figura LV Resultados del mes de febrero Marzo 2007 eu 0 0 Ud 12 05 200 Ecc Um W 0o nemen Figura LVI w O o _ 0 ua 5 Energia total acumulada en dep sito 533 kWh Calor total cedido a salas 101 kWh 55 de las necesidades Consumo el ctrico total 28 kWh O Energia acumulada en dep sito kWh Calor cedido a salas kwh El Consumo el ctrico kh Woa 200T 12102 200 1502 1200 Tasso 021200 ro2 200 Mo2r200 02 1200 22200 1102 2000 enmearzon gO 21200 222 nD 262200 Energ a total acumulada en dep sito 407 kWh Calor total cedido a salas 32 kWh 1 de las necesidades onsumo electrico total KW COPel ctrico medio mensual 1 89 2005 200 e ae 1303200 Resultados del mes de marzo zumo 2205 200 2505200 zara MEMORIA 255200 El Consumo el ctrico kWh 2603200 O Energ a acumulada en dep sito Eh Bl Calor cedido a salas kwh 205 200 2305 200 2Tioa 200 SOMOS 200 gG naran 105200 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PE
149. IB incorpora boca de hombre lateral DN 400 Para evitar las p rdidas calorificas por la boca de hombre estos modelos se suministran con una cubierta de poliuretano inyectado igual al resto del aislamiento del dep sito adaptada al hueco de la boca de hombre Tambi n est disponible como opci n un conjunto de forro y cubierta externo que logra un magnifico acabado est tico del conjunto i de 1500 a 5000 litros Presi n max bar 8 Temperatura max E 100 DEP SITOS DE INERCIA serie MV Dep sitos de gran capacidad fabricados en acero al carbono para su instalaci n vertical como dep sito de inercia en circuitos cerrados de refrigeraci n yo calefacci n Capacidades de 1500 2000 2500 3000 3500 4000 y 5000 litros Todos los modelos van alslados t rmicamente con espuma r gida de polluretano inyectado en molde y libre de CFC de 80 mm de espesor hasta 5000 litros de capacidad Bajo demanda fabricamos dep sitos de inercia de cualquier capacidad o presi n de trabajo tambi n para instalaci n horizontal Tambi n estan disponibles conjuntos de forro acolchado desmontable y cubiertas para nuestros modelos de serie hasta 5000 4 Conexiones Dimensiones MV20004 MMW 2500 MV 3000 My 35004 Mi 4000 NPESOOO Capacidad total l 1500 2000 2500 3008 3500 4000 5000 Paso en vac o a prox kg 322 381 538 597 652 640 784 s Conexi n lateral GASH 4 4 4 d d 4 4 p Conexi n
150. IENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C equivalente 45 23 C C Sensible 1529 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 0 W C Sensible 0 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 17 W m2 Fracci n Soleada 66 96 SC 0 09005 C Sen cond 72 W C Sen inst rad 1 W C Sen almac rad 4 W Existen 3 ventanas iguales C Sensible 231 W Ocupantes N2 M x ocupantes 12 N2 en ese instante 10 Actividad Sentado trab muy ligero De pie sin mov 1 08 Met Distribuci n Constante 7596 C Sen inst 572 W C Sen almac 72 W C Lat inst 460 W C Latente 460 W C Sensible 645 W Iluminaci n fluorescente con reactancia incorporada o hal genas Potencia M xima 288 W Potencia en ese instante 259 W Distribuci n Constante 7596 C Sen almacenado 29 W C Sen instantaneo 224 W C Sensible 254 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 850 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 I1 ANEJ OS 124 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQ
151. IMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 1 Que la temperatura del agua a su paso por las placas solares no supere la temperatura m xima especificada por T MAX PLACAS 2 Que la temperatura del agua a su paso por el dep sito de inercia no supere la temperatura m xima especificada por T MAX DPTO INERCIA 3 Que la temperatura del agua a su paso por Rot rtica no supere la temperatura m xima especificada por T MAX ROTARTICA 4 Que la temperatura del agua a su paso por los fan coils no supere la temperatura m xima especificada por T MAX FAN COILS 5 Que se puede arrancar de forma segura la Rot rtica para esto la temperatura de entrada debe ser superior a la m nima de arranque especificada por T MIN ARRANQUE ROT que el caudal debe ser mayor que el m nimo especificado por CAUDAL MIN ARRANQUE ROT que la m quina no tenga la se al de alarma activada y que no est ya en marcha 6 Si las bombas 2 y 3 est n apagadas durante m s tiempo que el indicado por TIEMPO RECIRCULACION OFF entonces se arrancan un per odo de tiempo indicado por TIEMPO RECIRCULACION ON Esto se realiza para que haya recirculaci n del agua evit ndose altas y bajas temperaturas especialmente en las placas y se produzcan lecturas fiables desde los sensores 7 Hay tambi n una indicaci n s
152. INICI N DEL SISTEMA DE CONTROL Y MEDIDA 5 1 INTRODUCCI N A continuaci n se describe la programaci n y puesta en marcha del aut mata programable y su sistema de control y adquisici n de datos de la instalaci n de aire acondicionado con m quina de absorci n situada en Puerto Lumbreras La instalaci n consta de los siguientes elementos sobre los que se realiza la medici n o control 1 Tres electrobombas para la impulsi n del fluido 2 Cuatro v lvulas motorizadas y cuatro electrov lvulas para el control del flujo del agua Tres contadores de caudal Doce sensores de temperatura tipo Pt100 5 Un armario de control con los siguientes elementos principales e Automata programable Siemens 57 226 Seis m dulos de dos entradas anal gicas Pt100 M dulo TS Adapter y m dem GSM MC35 para acceso remoto Panel operador TD200 Protecciones rel s y contactores necesarios Contador de energ a consumida e w 5 2 DI STRI BUCI N ENTRADAS Y SALI DAS 5 2 1 ENTRADAS Y SALI DAS DI GI TALES Se definen las siguientes entradas y salidas digitales para la programaci n del aut mata programable Direcci n Nombre Descripci n 10 0 PULSOS Q1ROT_______ Pulsos del contador de caudal 1 en Rot rtica 10 6 MARCHA FANCOIL 3 Confirmaci n de marchafancoil 3 MEMORIA 74 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UN
153. Kg m2 Orientaci n Norte Color Claro Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 5 449 C C Sensible 191 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 5 449 9C C Sensible 112 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C ANEJOS 148 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA equivalente 20 C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 8 C C Sensible 482 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Norte Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C equivalente 6 036 9C C Sensible 1968 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 K 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 19 W m2 Fracci n Soleada 0 96 SC 0 09005 C Sen cond 376 W C Sen inst rad 2W C Sen almac rad OW Existen 3 ventanas iguales C Sensible
154. LAZAMIENTO Y UBICACI N Esta instalaci n se encuentra localizada en el Centro de Desarrollo Local de Puerto Lumbreras Camino de las Casicas s n 30890 MURCIA La localizaci n de la instalaci n se puede observar en el plano PFC 1001 Localizaci n Dentro del Centro de Desarrollo Local la instalaci n estar situada en un solar adyacente a la zona de almacenes los cuales se hallan en la parte posterior de dicho centro como se encuentra especificado en el plano PFC 1002 Emplazamiento Fotograf a Fotograf a del Centro de desarrollo local de Puerto Lumbreras MEMORIA a2 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 AN LISIS DE LA TECNOLOG A DI SPONI BLE 2 1 COMPONENTES DE UNA INSTALACI N SOLAR T RMICA DE BAJA TEMPERATURA 2 1 1 EL COLECTOR SOLAR El colector o captador solar es el encargado de captar la radiaci n solar y convertir su energ a en energ a calor fica Existen muchos tipos de colectores atendiendo a los fines espec ficos a que van destinados a las caracter sticas de sus partes fundamentales a los materiales utilizados con su construcci n etc En una primera clasificaci n se pueden establecer dos grandes grupos colectores con o sin concentraci n Entre los colectores sin concentraci n encontramos los colect
155. MEMORIA oar DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA incorporaci n de aplicaciones de refrigeraci n mediante m quinas de absorci n alimentadas con energ a solar Para la consecuci n de los objetivos fijados por el PER 2005 2010 se establecen una serie de medidas destinadas a la superaci n de las barreras existente destacando entre ellas por su gran importancia y repercusi n la aprobaci n del C digo T cnico de la Edificaci n La innovaci n tecnol gica en este sector se desarrollar alrededor de tres ejes el relativo a nuevos captadores de bajo coste la automatizaci n de los procesos de producci n y el desarrollo de nuevas aplicaciones como la refrigeraci n solar y la desalaci n La energ a solar t rmica es una alternativa al uso de cualquier tipo de calderas que usen combustibles f siles pero hasta hoy en d a y sobre todo para aplicaciones dom sticas solamente era til para aplicaciones de ACS y calefacci n con lo que la demanda y la disponibilidad de energ a no concordaban Gr fico V 140 Demanda de calor Wyo 150 Radiaci n solar Ew 100 ni il 10 c 7171 Jair Enera b eni Mu rca Abril Maye Juniu Agosto tiri bc rr a Blc embre Navis nbi SEE Gr fico V Ejemplo de carga
156. MIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Torre de enfriamiento CIRCUITO TORRE DE EMFRIAMIENTO f EVAPORATIVOC DE AGLA Figura XXVII Sistema de absorci n con torre de enfriamiento 2 2 1 6 TECNOLOG A ROTARTI CA Basado en el ciclo de absorci n ROTARTICA ha desarrollado la Tecnolog a ROTARTICA que aplicando los mismos principios anteriormente descritos pero en un entorno rotativo consigue mejorar la eficiencia del ciclo gracias a la optimizaci n de los procesos de transferencia de masa y calor Figura XXVI Unidad generadora de absorci n rotativa Se trata de una enfriadora de agua que funciona por un ciclo de absorci n de efecto simple El fluido usado en el circuito frigor fico es una soluci n de agua y Bromuro de Litio LiBr donde el agua es el refrigerante y la soluci n de Bromuro de Litio es el fluido absorbente El sistema de absorci n de simple efecto tiene un COP de aproximadamente 0 68 El conjunto frigor fico llamado unidad generadora est formado por 2 c maras A y B que operan a diferentes presiones Estas presiones son de 0 86 barre MEMORIA 38 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI
157. MIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 2 1 2 1 Fluidos del sistema de absorci n Probablemente la mayor diferencia entre los ciclos de refrigeraci n por compresi n y por absorci n son los tipos de fluidos usados Los ciclos de compresi n de vapor usan generalmente como refrigerante compuestos fluorocarbonados CFC 12 CFC 22 HFC 1343 etc mientras que los ciclos de absorci n usan agua destilada como refrigerante Esta es estable no t xica de bajo coste altamente disponible respetuosa con el medio ambiente y tiene un alto valor de calor de vaporizaci n 2326 k Kg Adicionalmente el ciclo de absorci n usa una segunda sustancia llamada absorbente La soluci n de absorbente est confinada en el absorbedor y generador y es usada para llevar al refrigerante desde el lado de baja presi n evaporador al lado de alta presi n condensador Para lograr esto el absorbente tiene que tener una fuerte afinidad por el refrigerante y cuando se encuentre en soluci n con el refrigerante debe tener un punto de ebullici n substancialmente m s alto que el del refrigerante Los absorbentes com nmente usados con agua son el bromuro de litio el cual es una sal no t xica con alta afinidad con el agua y el amoniaco que es usado para peque as aplicaciones como refrigerante
158. Most of them have been produced as experimental units and computer codes were written to simulate the systems Such applications of solar absorption systems are given in Refs 5 11 Computer modelling of thermal systems presents many advantages the most important of which are the elimination of the expense of building prototypes the optimisation of the system components estimation of the amount of energy delivered from the system prediction of tem perature variations of the system and many other less important ones The TRNSYS program is used to model the complete system house load estimation with solar powered heating and absorption cooling together with the weather values of a typical meteo rological year TMY file for Nicosia Cyprus Appropriate equations predicting the performance of the absorption cooling system are used in the TRNSYS program Exchange rate 1C 1 74 Euro March 2002 1316 G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 PLAN VIEW pa 4m gt FLAT ROOF TYPICAL SECTION Notes D Surface No Fig 2 Typical model house The solar powered system consists of an array of solar collectors boiler storage tank 11 kW absorption cooling unit pumps and thermostats Using this approach a system optimisation is performed in order to select the right equipment i e the storage tank volume and the collector slope angle a
159. N DE PEQUE A POTENCIA 45 40 35 30 es 20 Ln a 45 40 35 c a no un no a r a oto eal gt jJ j 05 0T 00 pa p a o o O DE ITIS EE ga al Ln gt J j o ll r j gi sss Oe 200 aros 200 d 200 emen e aziastan 3raeregu Od 05 t200 Agosto 2006 we OS DS O uM ia uu UNI VERSI DAD POLI T CNI CA DE CARTAGENA Energ a total acumulada en dep sito 786 kWh Julio 2006 Energ a total cedida a salas 172 kWh 31 de la demanda Dur E EARNER Energ a total acumulada en dep sito k wh HE COPt rmico medio mensual 0 68 OPel ctrico medio mensual p1 1 Energia frigorifica Eh Consumo el ctrico kwh 25 01 200 1 1 1 SS O o AD ES d Lp Lo Ll lo er 14 ns EAE s EE S S MEL pd S Sa as a uj ll E aM 2erorre D 5 jo ar euu WoT 200E 12071200 trotai 151071200 23 tor 200 3010711200 Figura XLVIII Resultados del mes de Julio Energ a total acumulada en dep sito 711 kWh Energ a total cedida a salas 123 kWh 47 de la demanda onsumo electrico total KW COPt rmico medio mensual 0 76 COPel ctrico medio me
160. N JUL AUG SEPT OCT NOV DEC Month Fig 5 Monthly variation of solar radiation a The collector slope angle The solar heat gain from the system for various collector b c Daily solar energy gain kJ slope angles 15 shown in Fig 6 The optimum angle in the Malaysia environment 15 around 20 for the evacuated tube solar collector Pump flow rate Variation of solar fraction is shown in Fig 7 As observed the solar fraction increases dramatically by increasing the pump flow rate and decreases if its value is more than 0 25 kg s So this parameter has the best effect on solar fraction when it set on 0 25 kg s Boiler thermostat setting The boiler thermostat 15 used in order to control the operation of the boiler allowing the boiler to operate only when the temperature of the fluid delivered to the load is below an optimum value which minimizes the required boiler input The variation of COP with the thermostat setting is shown in Fig 8 The optimum value is around 91 C Collector area 15m2 0 2 10 15 20 25 30 35 Collector slope Degrees Fig 6 Effect of collector slope angle on solar energy gain 1150 F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 0 3855 0 385 0 3845 0 384 0 3835 0 383 0 3825 0 382 Solar fraction f 0 15 0 2 0 25 0 3 Pump flow rate kg s Fig 7 Effect of pump flow rate on solar fraction d Storage tank size This factor also plays a role in the optimization of
161. NA Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 K 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 4 W m2 Fracci n Soleada 0 96 SC 0 09005 C Sen cond 393 W C Sen inst rad OW C Sen almac rad OW Existen 3 ventanas iguales C Sensible 1179 W Local Aula de formaci n II Condiciones interiores Ts 202C Hr 35 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 11 4 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 5 11 C C Sensible 123 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 20 9C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 2 209 W m29C T3 equivalente 20 9C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 70 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 8 9C C Sensible 749 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n Horizontal Sol I1 ANEJ OS 152 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Color Claro Superficie 70 m2 K 1 68 W m29C equivalente 5 666 C C Sensible 3018 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp
162. ONDAS DE TEMPERATURA Se observ que algunas de las sondas de temperatura no estaban correctamente posicionadas en concreto la sonda que med a la temperatura del fluido a la salida de las placas no daba una medici n correcta ya que proporcionaba una temperatura del fluido en el interior de las placas siempre inferior a la temperatura del agua existente en el interior del dep sito adem s cuando se forzaba la bomba del primario a circular obten amos un pico de temperatura muy elevado 1200 4 1100 4 J 06 04 2006 1000 4 900 Temperatura colectore 800 Temperatura superior dep sito __ Temperatura inferior dep sito 700 4 Q 600 400 4 300 200 100 0 0 03 03 T 0 33 09 1 1 03 15 3 1 33 21 1 2 03 27 2 33 33 1 3 03 39 1 3 33 45 4 03 51 4 33 57 3 5 04 03 5 34 09 3 6 04 15 4 6 34 21 1 7 04 27 4 7 34 34 1 8 04 40 8 34 46 9 04 52 1 9 34 58 1 22 36 01 23 06 07 3 23 36 13 21 35 49 1 22 05 55 1 20 35 37 4 21 05 43 1 s re rT Figura XXXIX Evoluci n de los par metros analizados durante un d a MEMORIA 89 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI D
163. Orientaci n Horizontal Sol Color Claro Superficie 70 m2 K 1 68 W m29C equivalente 45 C C Sensible 2469 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 25 C C Sen cond 1 W C Sensible 1 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 3 m2 5 8 W m29C Orient Oeste Radiaci n transmitida ventana 248 W m2 Fracci n Soleada 90 96 SC 0 09005 C Sen cond 146 W C Sen inst rad 41 W C Sen almac rad 20 W Existen 2 ventanas iguales C Sensible 414 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 14 24 m2 K 2 209 W m29C T equivalente 25 C C Sensible 31 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2 W m22C Interior Temp Equivalente 25 C I1 ANEJ OS 133 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA C Sen cond 1 W C Sensible 1 W Ocupantes N2 M x ocupantes 20 Actividad Sentado Reposo 0 89 Met Distribuci n propia para la zona Constante 75 C Sen inst 948 W C Sen almac 69 W C Lat inst 563 W C Latente 563 W C Sensible 1017 W Local Aula de formaci n III Condiciones interiores Ts 249C Hr 50 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Norte Color Claro Superf
164. PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA comprobar que las lecturas de las temperaturas del circuito de los fan coils son flables 5 4 1 7 7 Marcha Rot rtica Esta se al activa la m quina debe estar activa cuando haya demanda de calor y se den las condiciones m nimas para el arranque Una vez arrancada hay que mantenerla hasta que desaparezca la demanda de calor desde los fan coils 5 4 1 7 8 Alarma Esta salida se parpadea cuando se produce un fallo en los t rmicos del sistema de control o permanece activa constantemente cuando se haya en estado de paro 5 4 1 8 CAUDAL METROS En esta funci n se tratan los pulsos que se reciben en las entradas r pidas del aut mata para medir el caudal que pasa por los contadores de caudal Para medir el caudal que pasa por estos aparatos realmente se cuenta el n mero de pulsos que los mismos env an al aut mata por unidad de tiempo posteriormente se multiplican los pulsos por los litros a que equivale cada uno Por cada uno de los tres contadores de caudal que existen se han definido dos variables de consigna una el intervalo de contaje y otra el ratio caracter stico del contador en litros por pulso De esta forma sabiendo que los contadores de caudal dan un pulso por cada 25 litros y se define el intervalo de 60 segundos el caudal vendr definido por los pulsos recibidos durante un minuto multiplicados por 25 Las variables de consigna utilizadas son para el
165. POLI T CNICA DE CARTAGENA En el condensador el agua de enfriamiento fluye a trav s de los tubos y el vapor de refrigerante caliente rellena los espacios adyacentes El refrigerante condensa en la superficie de los tubos y es recogido en la parte inferior del condensador antes de ser enviado al dispositivo de expansi n Normalmente el sistema de enfriamiento de agua est conectado a una torre de refrigeraci n 2 2 1 2 2 3 Sistema de expansi n Expansion Device 5 a iqui evaporator i refrigerar Figura XXI Sistema de expansi n Desde el condensador el l quido refrigerante fluye a trav s del dispositivo de expansi n hacia el evaporador El dispositivo de expansi n es usado para mantener la diferencia de presi n entre el condensador y el evaporador En este ejemplo el dispositivo de expansi n es una tuber a estrangulada la cual crea un sellado l quido que separa la alta de la baja presi n a ambos lados del ciclo Esta reducci n de presi n produce que una peque a porci n de refrigerante evapore enfriando el refrigerante restante a la temperatura deseada del evaporador La mezcla fr a fluye hacia el evaporador 2 2 1 2 2 4 Evaporador Evaporator refrigerant vapor avaporabor spray pump Figura XXII Evaporador MEMORIA 32 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE
166. PVC plastic pipes in the primary and tertiary circuits A primary circuit bypass should be provided to allow the collector water to mix with the storage tank water when the system does not contain antifreeze additive to avoid the high heat losses at the plate heat exchanger The main lessons learned were High thermal lag High heat losses at storage tank pipes and plate heat exchanger Large penalty in cooling capacity Moderate refrigeration COP COP could be improved by considering a customized low heat medium temperature driven commercially avail able single effect LiBr H5O absorption chiller design of smaller nominal capacity 7 The data presented in the paper can be used as benchmark figures for comparative purposes For instance mathematical models can be validated Also the perform ance of other similar installations operating in similar climatic conditions can be predicted Acknowledgements The authors are grateful to Prof T G Karayiannis of London South Bank University for supporting this research collaboration between five participating organizations Our thanks are also extended to C Marugan and the academic and technical staff at UC3M particularly Dr M Venegas Dr M Vega M Sardina and S Lopez The valuable contribution of working knowledge of the installation by E Martin of IETcc is gratefully acknowledged Acknowledgements are also to ATYCA Program of the Ministerio de Industria of Sp
167. QUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Figura Ill Despiece de un colector de placa plana 2 1 1 2 COLECTORES DE VAC O Los colectores de vac o encuentran su principal aplicaci n en los sistemas de temperaturas intermedias y en lugares frios con diferencias elevadas entre la temperatura del colector y la del ambiente Su reducido coeficiente de perdidas los hace especialmente aptos para el aprovechamiento de la radiaci n difusa El vac o contribuye a la reducci n de las p rdidas y a minimizar la influencia de las condiciones clim ticas Existen dos tipos de colectores tubulares de vac o seg n sea el m todo empleado para el intercambio de calor entre la placa y el fluido caloportador 2 1 1 2 1 Colectores de vac o de flujo directo En este tipo de colectores en la placa absorbedora hay insertado un tubo coaxial de intercambio de calor a trav s del cual pasa el fluido caloportador por el principio de contracorriente El fluido caloportador entra por el interior del tubo coaxial y retorna por la cavidad exterior que est en contacto con la placa elev ndose as su temperatura Fotograf a ll Detalle del colector de vac o de flujo directo Vitosol fabricado por Viessmann MEMORIA 15 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE
168. QUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA De forma general se observa en los gr ficos de resultados mensuales en modo calefacci n que conforme aumenta el calor cedido a las salas aumenta tambi n el COP esto es debido a que la instalaci n posee un consumo el ctrico a n cuando no existe demanda de los locales para el correcto funcionamiento de la acumulaci n seguridad control etc de esta forma en meses en los que ha existido mucha demanda de calefacci n el COP es excelente figura XLIX mientras que en meses en los que no es necesaria la calefacci n el COP es muy pobre figura LVI Es decir cuanto mayor es la demanda mayor es el COP 7 3 AN LI SI S ESTACIONALES Se han realizado balances con todos los datos y resultados recogidos de los meses de refrigeraci n calefacci n y un balance anual de ABSORPILOT 7 3 1 BALANCE EN MODO REFRIGERACI N VERANO 2006 Energ a total acumulada en dep sito 2597 kWh Energ a total cedida a salas 432 kWh 41 de la demanda EVEN Consumo el ctrico total 352 kWh ES COPt rmico medio verano 2006 0 75 jul 06 aqo Ob sep 06 oct Ob Figura LVII Resultados de los meses en modo refrigeraci n Durante la temporada de verano de 2006 se aportaron a las salas de Puerto Lumbreras el 41 de las necesidades de refrigeraci n se obtuvo un COP t rmico medio de 0 75 t pico de una m quina de absorci n de simple efecto y un COPel ctrico Medio de 1 22 bastante inferior
169. S Una de las caracter sticas principales del sistema de control es que es capaz de almacenar datos La memoria de almacenaje es de 128kB El almacenaje de datos se produce tras un intervalo de tiempo configurable Las variables que se almacenan son Direcci n Nombre Descripci n VW430 TEMPERATURA 4 Pt100 entrada ROTARTICA desde placas solares VW432 TEMPERATURA_5 Pt100 salida ROTARTICA hacia placas solares VW434 TEMPERATURA_6 Pt100 salida ROTARTICA hacia fan coils CAUDAL_BOMBA_2 MEMORIA 84 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA VW452 CAUDAL 3 Caudal medido en la bomba 3 VW454 POTENCIA CONSUMIDA Potencia consumida por la instalaci n Tabla XXIII Datos almacenados en la memoria del Data Logger El formato del fichero que se crea es un fichero de texto con los valores separados por coma extensi n csv Estos ficheros son directamente importados por el programa Excel para su post procesado l MEMORIA 85 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 6 PUESTA EN MARCHA DE LA INSTALACI N 6 1 OPERACIONES DE PUESTA EN MARCHA DE LA INSTALACI N
170. SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA e En las v lvulas de clapeta el fluido al circular empuja una compuerta que por su posici n se cierra inmediatamente al cesar la circulaci n no permitiendo el paso de l quido en sentido contrario e En las v lvulas de obus el fluido empuja un muelle que mueve el obus obturador permitiendo la circulaci n del fluido Al cesar la circulaci n el ob s vuelve a su posici n inicial impidiendo el paso en sentido contrario 2 2 TECNOLOG A DE LAS M QUINAS DE ABSORCI N Y ADSORCI N 2 2 1 EL CICLO DE REFRIGERACI N POR ABSORCI N Comparando el ciclo de refrigeraci n por absorci n con los familiares ciclos de refrigeraci n por compresi n de vapor nos ser m s f cil el entendimiento de estos Como los ciclos de compresi n de vapor el ciclo de absorci n usa los principios de la transmisi n del calor y los cambios de fase del refrigerante para producir el efecto frigor fico Tanto un ciclo como el otro logran enfriar absorbiendo calor de un fluido agua enfriada y transfiri ndola a otro fluido agua para el enfriamiento o aire ambiente Ambos ciclos hacen circular el refrigerante por el interior de la m quina enfriadora para transferir el calor de un fluido a otro Ambos ciclos incluyen tambi n un dispositivo para incrementar la presi n del refrigerante y un dispositivo de expansi n para mantener la deferencia de pre
171. STALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA circuito primario o de colectores solares se elevar la presi n de trabajo de forma que la producci n de vapor en este circuito se inicie a temperaturas m s elevadas pudiendo darse el caso que la temperatura de estancamiento de los colectores sea inferior a la temperatura de cambio de fase a esta presi n Al disponer de un intercambiador de calor el volumen de fluido existente en el interior de las conducciones de este circuito primario es considerablemente menor al de la situaci n actual por lo que se puede dimensionar un vaso de expansi n que absorba todo el incremento de volumen del fluido existente en este circuito primario generado por el incremento de temperatura existente entre la de trabajo y la de estancamiento de los colectores Al introducir un intercambiador de calor se anula la posibilidad de alimentar directamente a la m quina de absorci n desde los colectores solares En un principio esta situaci n parece una desventaja ya que limitamos la temperatura de alimentaci n al generador de la m quina de absorci n a los l mites de acumulaci n del dep sito unos 95 100 C disminuyendo su rendimiento pero despu s de haber analizado el funcionamiento de la instalaci n durante un a o se observ que la situaci n de alimentar a ROTARTICA directamente desde colector
172. STEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 1 2 3 ACERO NEGRO Solo debe utilizarse en instalaciones que requieren grandes caudales y nicamente en circuito primario puesto que no esta permitido su uso en la conducci n de A C S por sufrir oxidaciones que perjudican la potabilidad del agua 2 1 2 4 TUBER AS DE PL STICO Tienen cualidades semejantes a las del cobre se pueden usar sin problemas las tuber as de polietileno reticulado con temperaturas hasta de 90 95 C 2 1 3 ACUMULADORES Debido a que la necesidad de energ a no siempre coincide en el tiempo con la captaci n que tenemos del Sol es imprescindible disponer de un sistema de almacenamiento que haga frente a la demanda en momentos de poca o nula insolaci n 2 1 3 1 ALMACENAMI ENTO POR CALOR LATENTE DE CRI STALI ZACI ON Las sustancias m s utilizadas son hidratos de sal inorg nica como el sulfato s dico Cuando se disuelve a una temperatura apropiada formando una soluci n salina anhidra absorbe gran cantidad de calor del medio ambiente esta misma cantidad de calor es liberada cuando la soluci n se enfr e y la sustancia se combine de nuevo con agua formando cristales de hidrato de sal en suspensi n 2 1 3 2 ACUMULADORES DE AGUA CALI ENTE El agua es un elemento barato f cil de manejar con alta capacidad calor fica y en el caso del agua caliente sanitaria es el elemento de consumo
173. TAGENA Circuito solar tubo de cobre 22 1 con 19mm de aislamiento tipo armaflex Circuito de distribuci n tubo de cobre 22 1 con 19mm de aislamiento tipo armaflex 6 Bombas Caudal nominal 1200 kg h Potencia m xima 300 W 7 Acumulador solar N2 de acumuladores 1 Tipo vertical 15001 con 80mm de aislante de espuma de poliuretano Posici n de las conexiones Retorno de circulaci n 3 Entrada circuito 6 Salida circuito solar 10 Salida agua caliente 1 Entrada agua fr a 10 8 Sistema auxiliar hidr ulico No se hace uso de un sistema auxiliar de apoyo 9 Consumo de agua Temperatura del agua 65 C Esta es la temperatura media a la que vamos a abastecer a los Fan coils en las salas a climatizar Demanda diaria de agua 4800 l dia Corresponde a 4 horas de funcionamiento con un caudal de 20 l minuto Se ha fijado un perfil de consumo diario en el que toda el agua es consumida por igual entre las 14 00 y las 18 00 y otro perfil anual en el que todo el consumo se realiza entre los meses de Enero y abril y noviember y diciembre Funcionamiento del sistema Meses de enero a abril ambos incluidos y meses de noviembre y diciembre ANEJOS 167 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 1200 Demanda Bl Aportaci n
174. TION CHILLER Based on the research achievement of low temperature waste heat recovery in industries to produce cooling effect a similar two stage ab sorption refrigeration technology was introduced using solar energy as the heat source Huang et al 1991 Ward et al 1995 3 1 Principle of two stage absorption cooling cycle The description of a two stage absorption re frigeration cycle with water as refrigerant and lithium bromide as absorbent is given in the flow chart shown in Fig 2 The cooling system is subdivided into two stages namely high pressure HP and low pressure LP stages Each stage consists of a generator heat exchanger and an absorber The condensed vapor from the con denser in the high pressure zone stage is circu lated to the evaporator in the low pressure zone to effect cooling To begin with in the HP generator LiBr solution of lower concentration is heated by hot water to generate water vapor which in turn is condensed in the condenser at the condensation pressure P The condensed water refrigerant is then circulated through an expansion valve to the evaporator in low pressure stage where evapora tion occurs at the evaporation pressure P producing the desired cooling effect Later the evaporated vapor is absorbed in the LP absorber at low pressure P by the concentrated solution At the end of LP absorption process the weak solution is circulated from the LP absorber to the LP genera
175. UE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA C Latente 0 W C Sensible 765 W Mayoraci n Coef Seguridad 1 C Latente 4 W C Sensible 36 W SUMA TOTAL C Latente 464 WW C Sensible 3681 W Factor de calor sensible 0 88 Calor Total 4145 W Ratio Total 92 W m2 Ratio Sensible 81 W m2 Temp Impul 99C Caudal Impul 690 m3 h Local Aula de formaci n ll Hora de C lculo 19 Mes de C lculo J ulio Superficie 70 m2 Altura 2 5 m AcabadoSuelo Pavimento Terrazo Condiciones exteriores Ts 31 22 C Hr 72 W 0 020917 Kg Kg a s Temp Terreno 27 3 Condiciones interiores Ts 249C Hr 50 96 W 0 009292 kg kg a s Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 11 4 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 35 91 C C Sensible 58 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 54 W Cerramientos interiores Nombre LH7 I1 ANEJ OS 125 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C equivalente 25 9C C Sensible 54 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 70 m2 K
176. UESTA EN PR CTI CA DE LAS MEJ ORAS PROPUESTAS A partir de la experiencia obtenida en ABSORPILOT se ha realizado otra instalaci n de climatizaci n con energ a solar basada en la m quina de absorci n ROTARTICA pero con todas las mejoras propuestas anteriormente Este proyecto que se denomina FRIO SOL MOLINA se encuentra ubicado en el Centro de Nuevas Tecnolog as Energ as Renovables y Empleo de Molina de Segura A parte de las mejoras anteriormente descritas en esta instalaci n se ha utilizado un modelo nuevo de la m quina ROTARTICA en el que se ha disminuido el consumo el ctrico gracias a la disminuci n de la potencia de la bomba en el circuito de disipaci n y se ha extra do del interior de la m quina la bomba circuladora del circuito de fr o la cual estaba sobredimensionada para poder operar bajo grandes p rdidas de carga As se podr dimensionar esta para cada circuito espec fico El esquema de esta instalaci n se encuentra en el plano PFC 1005 Esquema de la instalaci n FRIOSOL MOLINA En esta instalaci n se han mejorado otros aspectos como el aislamiento de todos los circuitos que pueden estar sometidos a altas temperaturas utilizando aislamiento de lana de roca o de vidrio con recubrimiento de aluminio refractario l MEMORIA 118 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA
177. UIDO Se alimentar n el ctricamente las bombas y la m quina de absorci n comprobando que todos los elementos entran en funcionamiento que el incremento de presi n indicado por los man metros es el que corresponde seg n la curva de actuaci n de la bomba y que se produce pasado unos minutos el enfriamiento del agua en el circuito de refrigeraci n de la m quina de absorci n 6 1 7 PRUEBA DE ACCESORIOS Se comprobar que las v lvulas de seguridad funcionan y que sus tuber as de conexi n a la atm sfera no est n obstruidas El proceso se realizar durante la prueba de presi n del circuito incrementando la presi n delante de la v lvula de seguridad hasta alcanzar el valor de 1 1 veces la presi n de tarado comprobando que la v lvula abre MEMORIA 88 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 6 1 8 AI SLAMI ENTO DE LA INSTALACI N Despu s de la finalizaci n de todas las pruebas y corregidas las posibles deficiencias se proceder al aislamiento de la instalaci n tras esto se proceder al pintado de la instalaci n 6 2 INCI DENCI AS DURANTE LA PUESTA EN MARCHA A continuaci n se describen los principales problemas obtenidos durante la puesta en marcha de la instalaci n y las soluciones adoptadas para su subsanaci n 6 2 1 S
178. UINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 2 SUPERFICIE NECESARIA DE COLECTORES PARA LOS MESES DE INVIERNO norris 166 3 DETERMINACI N DEL VOLUMEN DEL DEP SITO DE 169 4 DETERMINACI N DEL VOLUMEN DEL VASO DE EXPANSI N 173 Wi PLANO Sarria 1 4 IV 175 Ve ANEA O rca paa 176 INDICE 4 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA I MEMORIA 1 GENERALI DADES 1 1 INTRODUCCI N Durante los ltimos tiempos los precios del petr leo han registrado m ximos hist ricos y aunque no han alcanzado el valor registrado en las crisis energ ticas de los a os 70 se acercan a ese umbral y parecen dejar atr s dos d cadas de precios energ ticos relativamente bajos La Agencia Internacional de la Energ a en sus ltimos informes alerta sobre el punto de equilibrio que se est alcanzando en el mundo entre producci n y consumo de petr leo y se ala que es urgente la aplicaci n de medidas de ahorro energ tico Por su parte la OPEP ha anunciado ya que en 2020 su producci n no alcanzar a cubrir la demanda mundial Los crecimientos de los consumos energ ticos
179. UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Los datos que se requieren para proyectar instalaciones de refrigeraci n y climatizaci n en verano son distintos a los datos necesarios para calefacci n en invierno por lo que se comentan de forma separada 3 2 1 2 1 CONDI CI ONES DE VERANO REFRIGERACI N Temperatura seca corresponde a la temperatura sobrepasada un tanto por cien de las horas durante el periodo estival junio julio agosto y septiembre 122 d as El tanto por ciento se conoce como nivel percentil El percentil del 1 se emplea para hospitales cl nicas o salas de ordenadores espacios controlados el 2 5 para edificios y espacios de especial consideraci n el 5 para condiciones generales La evoluci n de la temperatura exterior se facilita en la UNE 100 014 84 en forma de tabla de correcci n en funci n de la hora considerada y de la oscilaci n media diaria de temperatura OMD Temperatura h meda se proporciona igualmente su valor en la misma norma Radiaci n solar los valores de radiaci n se encuentran en la bibliograf a especializada Temperatura del suelo en instalaciones de aire acondicionado por el suelo se pierde calor durante todo el a o ya que de forma aproximada ste se mantiene a una temperatura inferior a 20 C 3 2 1 2 1 CONDICIONES DE INVI ERNO CALEFACCI N Temperatura seca s lo se considera la m nima de proyecto utiliz ndose el n
180. UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA solar incidente en los colectores solares para evitar el funcionamiento intermitente de las bombas y los picos de consumo producidos por estas durante su arranque 2 Aumento de la presi n de funcionamiento de la instalaci n para asi aumentar la temperatura de saturaci n del agua y poder operar con mayores temperaturas de acumulaci n 3 Supresi n del aerotermo mediante la introducci n un intercambiador un adecuado dimensionamiento del vaso de expansi n en el primario y vertiendo las sobreproducciones en forma de frio calor sobre las reas a climatizar con esto disminuye el consumo el ctrico de la instalaci n y obtenemos una mayor eficiencia energ tica al aprovechar toda la energ a captada en los colectores solares 4 Aumento del volumen del dep sito de inercia consiguiendo mayor energ a acumulada y por tanto un mayor tiempo disponible de funcionamiento 5 Mejora del aislamiento t rmico de la instalaci n mediante la elecci n de un dep sito de inercia con mayor espesor de aislante y el aislamiento de las tuber as con aluminio refractario 6 Sustituci n de las v lvulas motorizadas por otras con un menor tiempo de respuesta 7 Instalaci n de otros sistemas de climatizaci n en los locales a acondicionar como techo refrigerante y suelo radiante que proporcionan un mayor confort 8 Eliminaci n del glicol e implementaci n en el control la recirculaci n de agua caliente
181. a de 65 kW Este ensayo se realizo para una meteorolog a de Chipre MEMORIA 45 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Este mismo ensayo se repiti para una potencia de 11 kW y en otra experiencia para datos meteorol gicos en Kuala Lumpur Malasia obteni ndose los mismos resultados Los resultados finales son que este sistema no es econ micamente viable en comparaci n con un sistema de compresi n mec nica alimentado por electricidad pero que se obtienen cuantificables beneficios medioambiambientales 2 2 4 4 SOLAR ABSORPTION COOLING WITH LOW GRADE HEAT SOURCE A STRATEGY OF DEVELOPMENT IN SOUTH CHI NA En esta experiencia se lleva a cabo una instalaci n para climatizar 80 m de local con 2 m quinas de absorci n de BrLi H20 de simple efecto de 7 kW cada una accionadas por agua caliente almacenada en 2 tanques de 5 m cada uno en la que el agua caliente es obtenida por 38 m de colectores tipo Heat pipe 38 m de colectores de vac o de flujo directo y 41 m de colectores de concentraci n parab licos En esta instalaci n se analizaron los resultados obtenidos durante dos anos y se compararon con instalaciones en las que se usaban m quinas de doble efecto de varias potencias 70 y 100 kW Los resultados obtenidos fueron satisfactorios pero n
182. a ese mismo caudal son mayores 5 4 m c a por lo que se dimensionar con estos valores para una bomba de clasificaci n energ tica A De esta forma se podr a reducir el consumo el ctrico a unos 69 W frente a los 180 W actuales Figura LXIII l MEMORIA 114 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 36281016 MAGNA 32 100 MAGMA 32 199 i2 1 23 mh H 53 mi puce Oe Lact E ltd ew ERK EE gt if liz Figura LXIII Punto de funcionamiento una bomba que alimentase a ROTARTICA con clasificaci n energ tica A 7 4 2 3 AEROTERMO El aerotermo es un elemento de seguridad de la instalaci n que act a cuando esta no es capaz de almacenar mas energ a t rmica debido a que el dep sito a alcanzado su temperatura m xima y continua aumentando la temperatura de los colectores solares ya que existe radiaci n solar suficiente y hay ausencia de demanda de climatizaci n Este elemento tiene un consumo de 200 W Es posible sustituir este elemento combinando diferentes estrategias para la protecci n de la instalaci n 1 Incluyendo un intercambiador de calor entre los colectores solares y el dep sito de acumulaci n para poder tener dos circuitos diferentes En el l MEMORIA 115 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA IN
183. a la posici n siguiente de regulaci n y se comprobar de nuevo el caudal Siguiendo este procedimiento se utilizar la posici n de regulaci n de la bomba que proporcione el caudal m s cercano al de dise o MEMORIA 87 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 6 1 4 PRUEBAS DE ESTANQUEIDAD Todas las tuber as del circuito deben probarse bajo una presi n hidrost tica no inferior a 1 5 veces la presi n nominal del circuito El proceso de prueba se ajustar a la norma UNE 100 151 pruebas de estanquidad en redes de tuber as La prueba se realizar en cualquier caso antes de aislar las tuber as y de que stas queden ocultas por obras de alba iler a Durante la prueba de presi n est tica para conocer y establecer las presiones a que se ensaya cada componente es necesario tener en cuenta las diferencias de presi n debidas a la altura relativa de cada uno de ellos La presi n de prueba debe ser inferior a la presi n de tarado de la v lvula de seguridad 6 1 5 PRUEBA DE FUNCIONAMIENTO O CALENTAMIENTO Se comprobar que en las horas centrales del d a las bombas arrancan al elevarse la temperatura de los colectores y paran al descender esta elevando la temperatura del dep sito de inercia 6 1 6 PRUEBA DE CI RCULACI N DEL FL
184. a presi n m nima en el punto m s alto del circuito Deber estar provisto de un purgador autom tico de aire colocado en el punto m s elevado el cual permanecer abierto hasta la evacuaci n total del aire contenido en el circuito primario Para tarar la presi n del reductor de presi n se cerrar la llave situada inmediatamente detr s abriendo a continuaci n el paso de red y fijando despu s mediante tornillo de regulaci n la presi n deseada 2 La v lvula de seguridad estar tarada a la presi n de 3 bar que es la m xima presi n de trabajo de la m quina de absorci n y el elemento m s d bil del sistema l MEMORIA 86 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 3 La purga de las bombas de circulaci n estar n abiertas antes de arrancarlas 4 El vaso de expansi n tendr una presi n en fr o y en vac o es decir sin presi n en el tramo que une a este con la conducci n principal que ser igual a 1 5 bar 5 Se comprobar n que todas las llaves de paso se encuentran en su posici n correcta de apertura o cierre 6 Una vez realizadas las operaciones anteriores se proceder a llenar y presurizar el circuito realiz ndolo en fr o para evitar tapones de vapor originados por el recalentamiento en seco de los captadores 7 Una vez ll
185. a su disipaci n a trav s del aerotermo En la figura siguiente se muestran las conexiones de estos circuitos en el panel hidr ulico posterior del aparato 1 Conexiones del circuito primario solar 2 Conexiones del circuito de agua fr a Li is rots 05 CARACTER STICAS T CNICAS ROTARTI CA PRESTACIONES DE PRODUCTO ENFRI ADC Alre AC ABSORCI N DE SIMPLE EFECTO LiBr H20 ROTARTICA Datos de producto HO RO OR Circuito Agua Temperatura de salida 20 9 v P rdida de carga bar Si Circuito Aporte Energ a Temperatura de entrada al aparato SC Suministro el ctrico Consumo el ctrico c ventlador A 28 5 5 con bombas Nominal de salida OO o 48 4 Dimensiones 760 0 95 280 Instalaci n Suministro de energ a a trav s del panel solar caldera independientemente o de forma conjunta conexiones hidr ulicas 4 conexiones de 1 Instalaci n exterior No precisa anclaje al suelo Nuestra propuesta para una instalaci n de tipo medio es utilizar la siguiente bomba Bomba agua caliente Grundfos modelo CH 2 40 570w Factor de capacidad para instalaciones Tsuministro a Int fancoil Int suelo techo Int fancoil Generador Factor de Capacidad 7 122 C radiante 18 209 C 7 129 C de panel solar caldera Norma ARI 560 2000 Ext Torre refrigeraci n Ext disipaci n seca Ext disipaci n seca 38 299 C 38 429 C 429 C
186. able on the market the single and the double effect The single effect absorption chiller 15 mainly used for building cooling loads where chilled water is required at 6 7 C The COP will vary to a small extent with the heat source and the cooling water temperature Single effect chillers can operate with a hot water temperature ranging from about 80 to 150 C when water is pres surised The double effect absorption chiller has two stages of generation to separate the refrigerant from the absorbent Thus the temperature of the heat source needed to drive the high stage genera tor is essentially higher than that needed for the single effect machine and is in the range of 155 to 205 C Double effect chillers have a higher COP of about 0 9 1 2 Dorgan et al 1995 Although double effect chillers are more efficient than the single effect machines they are obviously more expensive to purchase However every individual application must be considered on its merits since the resulting savings in capital cost of the single effect units can largely offset the extra capital cost of the double effect chiller The Carrier Corporation pioneered lithium bro mide absorption chiller technology in the United States with early single effect machines intro duced around 1945 Due to the success of the product other companies soon joined the pro duction The absorption business thrived until 1975 Then the generally held belief that natural
187. aciones fijas de climatizaci n agua caliente sanitaria e iluminaci n de todo el parque edificatorio existente tanto de uso residencial como de uso terciario Los consumos de climatizaci n agua caliente sanitaria e iluminaci n representan m s de las tres cuartas partes de los consumos energ ticos de las viviendas concretamente el 76 4 de los consumos totales del a o 2002 El porcentaje de estos consumos sobre la demanda del sector servicios es del orden del 70 aproximadamente el 40 del total de los consumos de energ a del sector terciario corresponden al uso de energ a no el ctrica para usos t rmicos el 9 al uso de la electricidad para usos t rmicos y el 21 al aire acondicionado El 30 restante de la demanda energ tica del sector terciario corresponde a usos espec ficos de la electricidad y alumbrado p blico MEMORIA 6 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Senna sector terciado 25001541 Bl Aira aconticionado B AA cS be ea E Dr de Let Te Thee Grafico Reparto de consumos en el sector terciario en el ano 2000 La intensidad el ctrica de los hogares espanoles ha crecido por encima de los consumos de energ a por hogar para usos t rmicos durante la d cada de los noventa a una tasa media anual del 2 frente
188. activa la se al de paro 5 6 1 7 2 Bomba 2 y 3 Las se ales que activan las bombas 2 y 3 son Que se ha alcanzado la temperatura m xima de las placas Que se ha seleccionado tomar agua caliente de las placas en verano Que se ha seleccionado tomar agua caliente del dep sito en verano Que se ha seleccionado acumular agua caliente en el dep sito en verano Que se ha seleccionado refrigerar el agua en el aerotermo en verano Que se ha seleccionado tomar agua caliente de las placas en invierno Que se ha seleccionado tomar agua caliente del dep sito en invierno Que se ha seleccionado acumular agua caliente en el dep sito en Invierno 9 Que se ha seleccionado refrigerar el agua en el aerotermo en invierno 10 Que es necesario realizar el ciclo de recirculaci n s A poc UA l MEMORIA 81 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA La selecci n de que bomba se debe activar se realiza acorde a la funci n Selecci n Bomba 2 Bomba 3 5 4 1 7 3 V lvula 1 Esta v lvula desv a el agua caliente hacia el aerotermo si est activada por lo tanto se activar cuando 1 La temperatura de las placas solares sea mayor que la m xima permitida 2 Las temperaturas de Rot rtica y del dep sito de inercia sean mayores que sus m ximas permitidas
189. ain the Consejer a de Medioambiente de la Comunidad de Madrid and London South Bank University for the financial support References 1 R Chung J A Duffie G O G L f A study of a solar air conditioner Mech Eng 85 31 1963 2 N R Sheridan Performance of the Brisbane solar house Proceedings of the ISES conference International Solar Energy Society Melbourne Australia 1970 A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 871 3 M Izquierdo D Tinaut Instalaci n de refrigeraci n con colector plano de energ a solar in Spanish El Instalador 1984 Monograf a No 17 121 6 Espa a M Izquierdo D Tinaut Solar heated absorption system experimental results for summer period 1984 In Ponencian Poster and Proceedings of the XXIII Renc Int COMPLES la Energ a Solar en la Cooperaci n Norte Sur 1985 Sevilla Espa a 427 32 Z F Li K Sumathy Experimental studies on a solar powered air conditioning system with partitioned hot water storage tank Sol Energy 71 5 2001 285 297 N K Vegen S Furbo L J Shah Development of a 12 5 m solar collector panel for solar heating plants Sol Energy Mater Sol Cells 84 2004 205 223 J Scharfe New generation absorption chillers ABO News letter No 5 international energy agency heat pump pro gramme annex 24 absorption machines for heating and cooling in future energy systems UK 1999 A Syed G G Maidment R
190. al year TMY file for Nicosia Cyprus Using this approach a system optimisation is performed in order to select the right equipment i e the collector type the storage tank volume the collector slope angle and area and the op timum setting of the auxiliary boiler thermostat The collector area is decided by performing an economic analysis of the system Also the long term integrated system performance and the dy namic system s behaviour is evaluated Finally the economics of the complete solar powered absorp tion system are presented 2 DESCRIPTION OF THE SYSTEM The system consists of a number of solar collectors a thermally insulated vertical storage 46 G A Florides et al TYPE 2 TYPE 11 2 Diverter TYPE 6 Boiler TYPE 7 Absorption Refrigerato Mixer Thermostat 2 TYPE 3 Pump 2 TYPE 11 3 TYPE 1 Solar Collector TYPE 2 Thermostat 1 Fig 2 Circuit diagram and TRNSYS types used for modelling the system tank an absorption refrigerator a conventional boiler and interconnecting piping A schematic of the system showing also the simulation program information flow is shown in Fig 2 The system is modelled with the TRNSYS simulation program TRNSYS is an acronym for a transient simulation program and is a quasi steady simulation model This program was de veloped by the University of Wisconsin by the members of the Solar Energy Laboratory Klein et al 1998 It is
191. alaci n seguimiento y monitorizaci n de un sistema de climatizaci n con energ a solar en la Regi n de Murcia con fecha 23 de junio de 2005 Posteriormente se realiz un convenio de colaboraci n entre ARGEM y el ayuntamiento de Puerto Lumbreras para la instalaci n de Un Sistema Piloto de Climatizaci n con Energ a Solar en el Centro de Desarrollo Local de dicha localidad 1 3 OBJ ETO El objeto de este proyecto incluye el dimensionamiento montaje explotaci n y monitorizaci n de una instalaci n de producci n de fr o con energ a solar t rmica y una m quina de absorci n La instalaci n solar t rmica estar destinada a e Abastecimiento de las necesidades de refrigeraci n en verano e Abastecimiento de las necesidades de calefacci n en invierno El aprovechamiento t rmico de la energ a solar incidente conllevar una importante disminuci n del consumo de energ a el ctrica y por tanto una importante disminuci n tambi n de emisiones contaminantes a la atm sfera lo que redundar en un beneficio medioambiental para la sociedad l MEMORIA 131 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Los aspectos energ ticos y medioambientales se analizar n gracias a un sistema de adquisici n de datos dise ado para tal fin 1 4 EMP
192. ale ultra high performance solar cooling systems 2000 Elsevier Science Ltd All rights reserved 1 INTRODUCTION calorific value of fossil fuel into 1 3 of a unit of delivered AC electricity and the mechanical chiller has a COP of 3 Then the overall or net COP is 1 0 COP can be considerably higher with for example a combined cycle power plant converting primary fuel into delivered electricity at an efficiency of 50 and large centrifugal chillers that can realize COPs of about 4 Gordon and Ng 1995 Absorption chillers are driven directly by ther mal power Today s commercial units exhibit nominal COPs of up to 1 35 for two stage devices with parallel flow heat regeneration and heat input around 140 to 190 C Ebara Corporation 1997a Recent progress is leading to triple effect absorption chillers with COPs as high as 1 8 provided the heat input is effected at about 220 to 300 C Gopalnarayanan and Radermacher 1996 Now consider the two types of large commer cial solar driven cooling systems that have been developed 1 generating electricity from solar radiation to operate a mechanical chiller and 2 converting sunlight to heat which in turn drives an Author to whom correspondence should be addressed Tel absorp tion chiller In the former category SOME 972 7 659 6923 fax 972 7 659 6921 email Sider the example of current large commercial jeff Q menix bgu ac il photovoltaic systems which can attain year
193. alizado gr ficas de estos par metros para observar la evoluci n diaria MEMORIA 9 En DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA X 05 07 2006 a TEMPERATURA 4 ama TEMPERATURA 7 co TEMPERATURA 12 10 02 23 10 32 29 11 02 35 11 32 41 12 02 47 12 32 53 13 02 59 13 33 05 14 03 11 14 33 17 15 03 23 15 33 29 16 03 35 16 33 41 17 03 47 17 33 53 18 03 59 18 34 05 19 04 11 19 34 17 20 04 23 20 34 29 21 04 35 21 34 41 22 04 47 22 34 53 23 04 59 23 35 05 AE Potencia electrica KW emm kW ems ES kW COPt rmico CO Pel ctrico O N O O O o 0 00 23 0 40 31 la LO e 2 e A T ee 1 20 39 2 00 47 20 44 31 21 24 39 22 04 47 3 22 44 55 23 25 03 Tr Figura XLIII Evoluci n de los par metros analizados durante un d a figura XLIII se puede observar la evoluci n de los par metros antes descritos en un d a en que la instalaci n estuvo funcionando durante m s de ocho horas de forma continuada dura
194. and coefficient of performance with unit capacity kW G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 1319 16 14 a 12 5 10 TEE 5 E 6 3 4 de 2 0 T T T T 2 4 6 8 10 Evaporator Heat kW Fig 4 Variation of generator input heat with unit capacity Since the maximum heat needed in the generator is about 15 kW Table 2 14 one meter tubes could be used In the generator with a total mass flow of 1 26 kg s The output temperature can then be calculated according to the delivered load from equation O 2668 Tom 1 where Os is the generator load kW C the specific heat of water kJ kg K Tin the inlet source water temperature C and the outlet source water temperature C 3 The complete system characteristics The complete system besides the absorption refrigerator consists of a number of solar collec tors a thermally insulated vertical storage tank a conventional boiler and interconnecting piping A schematic of the system 15 shown in Fig 5 TYPE2 TYPE 110 Thermostat 2 ss Diverter TYPE 2 Collector Mathematical Model of i Thermostat 1 Absorption Refrigerator House Fig 5 Circuit diagram and TRNSYS types used for modelling the system 1320 G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 The system was modelled with the TRNSYS simulation program The program consists of many subroutines that model su
195. and outlet collector water temperatures and flow rates were measured as well as the insolation at normal transmittance and absorptance of incident light and dry bulb temperatures The following efficiency equation was used Ihcw Cole efpc l N fpe G zm Linear regression through the data points on Fig 4 is shown by a solid line which has the equation Nipe 77 43 344 9X 2 where efpc Ffitpc EN tab X 3 The correlation coefficient R value for Eq 2 1s 0 58 which may seem low however it satisfies the Chauvenet s Criterion for the elimination of widely scattered data points 15 The non dimensional devi ation about the mean value 7 was found for each reading from the following equation X X 2 4 T 4 The standard deviation Sx was determined by gt i i X XY Sy A 5 j N 1 The value of each reading was compared with the ratio of the maximum allowable deviation from the mean value and standard deviation Xmax Sx which depends on the sample size 15 A datum falling outside the allowable range Of Xxmax Sx was removed in two successive trials by computing the statistics for each trial As a result two points from an initial sample size of 64 were removed by applying the Criterion A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 863 d Shell Containing Evaporator Condenser and Absorber Li Generator
196. and slightly less energy collected by the solar collectors G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 1321 25000 sae SC 15000 Heat kWh 10000 m R R HR E 878 4 5000 ieee heat 7 collector heat 0 I I I I I I 0 02 04 06 08 1 12 14 16 18 2 Tank Size 15 Fig 6 Effect of storage tank size on boiler heat required and collected heat for compound parabolic concentrating collectors 90 P 85 Z 80 z 75 S a 70 F 12 min B 65 a k 20 min 60 uwi 55 60 min 50 T T T T 0 2 0 4 0 6 0 8 1 1 2 Tank size m Fig 7 Effect of storage tank size on the boiler heat The storage tank size 15 therefore decided only from the length of time intervals between firing the boiler Between these intervals the tank should be able to supply the system with the needed water mass flow at the correct temperature in the summer As can be seen in Fig 7 when the storage tank size 15 small the temperature in the cylinder cannot be kept above 85 C for long periods of time Assuming that the boiler 15 firing every 12 min which may be a reasonable interval the op timum storage tank size needed for the system would be 0 6 m Collector area Finally the effect of the collector area is evaluated against the boiler heat re quired As it Is expected the greater the collector a
197. apacity and COP value deteriorates sharply Hence with 80 C hot water only 50 cooling capacity can be obtained In case of 31 C cooling water to maintain the nominal capacity of the chiller the heat medium temperature had to be raised to 93 C At this temperature water in the system may boil or it may even lead to overheat ing some parts of the solar collector system In practical conditions the variation in solar radia tion supply is inevitable however this could be compensated to a certain degree by the equipped hot water storage tank It was also observed that the inlet cooling water temperature was above the recommended value of 29 5 C during the local summer season Hence it was often observed that the cooling system s performance was lower than the nominal value In order to avoid the existing disadvantages of a single stage chiller a low driving temperature strategy of solar cooling was developed The idea was to create a new type of cooling machine that would be more suitable to make use of the low density unsteady solar energy under the local climatic conditions On the economical aspect because of the lower driving temperature required for the chiller it was expected to use less expensive models of solar collectors in order to reduce the cost of the whole system Hence a two stage absorption chiller has been developed and the results are presented in the following section 3 TWO STAGE LITHIUM BROMIDE ABSORP
198. ar de forma autom tica actuando sobre electrov lvulas y electrobombas para el correcto funcionamiento mediante unas consignas previamente establecidas l MEMORIA 7A DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA La instalaci n solar est dise ada de forma que cuando la temperatura de salida de los colectores solares sea mayor que la existente en la parte inferior del dep sito de acumulaci n autom ticamente arranca la bomba de circulaci n que hace circular el fluido por el interior de los colectores Esta bomba forzar la circulaci n del fluido a trav s del circuito principal de forma que recoja el calor captado por los colectores estando en disposici n de ser cedido a las diferentes aplicaciones de la instalaci n dep sito de acumulaci n m quina ROT RTICA etc La circulaci n del fluido a trav s de este circuito se mantendr mientras la temperatura del acumulador sea inferior a la temperatura del circuito de salida de los colectores y que la temperatura del acumulador no sea la temperatura m xima establecida para el mismo Si se diera esta segunda circunstancia significar a que el acumulador se encuentra ya caliente y que no es posible retirar el calor captado por los paneles por lo que entrar a en funcionamiento el aerotermo par ndo
199. ara acomodar un quemador de gas natural o gas leo La secci n de conductos consta de un tubo o placa que hace de intercambiador de calor conectada directamente con los conductos de llama La soluci n caliente procedente de los tubos de llama fluye por un lado del intercambiador de calor y los gases de la combusti n por el otro Los materiales de construcci n del generador son acero suave para las partes que contienen el absorbente y acero suave o acero inoxidable para el intercambiador y las partes por las que fluyen los gases de combusti n Los generadores secundarios se usan solo en m quinas de doble efecto son de tipo carcasa y tubos y funcionan como los generadores de encendido indirecto Est n construidos de acero suave para la contenci n del absorbente y aleaciones de cobre n quel o acero inoxidable para los tubos Los evaporadores consisten en intercambiadores de calor de tipo carcasa y tubos sobre los cuales el l quido refrigerante es goteado o pulverizado y evaporado El l quido a enfriar circula por el interior de los tubos Los tubos est n construidos de cobre o aleaciones de cobre n quel y las partes en contacto con el refrigerante de acero inoxidable Los absorbedores son paquetes de tubos sobre los que la soluci n fuerte de absorbente es goteada o pulverizada en la presencia de vapor de refrigerante el calor generado es expulsado por el agua de enfriamiento que pasa a trav s de los tubos Los paquetes de tubos est n
200. ara el correcto funcionamiento de toda la instalaci n 24 010 2 Parada del aparato El aparato dejar de funcionar se apagar cuando No existe demanda de fr o por parte del usuario En este caso el aparato realiza un ciclo de parada de 20 minutos No se cumple alguna de las premisas indicadas en el portamandos caudal temperatura giro Si no existe giro se muestra la alarma n9 20 en el display error code En los dem s casos el sistema se aisla y permanece girando a la espera de caudal o temperatura adecuados seg n sea el caso El caudal en los tres circuitos es correcto la temperatura en el circuito solar es suficiente y la Unidad Generadora est girando pero el aparato est aislado Aparece el n 1 en error code La causa es que el aparato se est acercando al punto de cristalizaci n Esta es una situaci n transitoria el usuario no tiene que actuar para subsanar la situaci n una vez que el propio aparato se recupera contin a enfriando normalmente Ho emor code Aparece el n 2 en error code La causa es que la temperatura en el circuito de agua fr a es menor de 79C El usuario no tiene que actuar para subsanar la situaci n una vez que el propio aparato se recupera contin a enfriando normalmente Aparece el n 3 en error code La causa es que la temperatura en el circuito de agua caliente supera los 559C El usuario no tiene que actuar para subsanar la situaci n
201. arable to current high concentration solar alternatives Feuermann and Gordon 1999 One can also store the energy of sunlight as ice With a simple retrofit of the mechanical chiller s evaporator sheets of ice or ice slurry can be produced at high COP and stored in the immedi ate vicinity of the chiller Ohira et al 1998 By driving the cooling system at night by combusting natural gas for dedicated ice production one can markedly boost chiller COP This is accomplished by routing the chilled water from the evaporator of the absorption machine to the condenser of the mechanical chiller The stored ice can then be used to displace more than double installed cooling capacity without the installation of addi tional equipment Relative to high temperature thermal storage ice storage benefits from minimal storage volume requirements far less demanding insulation requirements and no significant safety problems Solar cooling systems have been relegated to inferior COPs because they could not succeed in satisfying both the high solar efficiency and the thermodynamic cascading requirements For ex ample photovoltaic refrigeration systems are lim ited today both by the relatively low solar to electricity conversion efficiency of current com mercial solar cells as well as by the low tempera ture of heat rejection from the photovoltaic panels The COP of recently developed systems of regenerative absorption chillers driven by High
202. artida En las figuras XXIV y XXV se muestran las especificaciones t cnicas de los captadores Isonox II MEMORIA 60 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA PLACA COLECTORA Parrillas de tubos de 20 22 y 8 10 13 15 mm Superficie utl m 1 0 Cansrucca n Tubos soldados a chapa Capacidad f 1 6 8 10 y 2 7 13715 Material Cobra Presi n max de trabaja iIka cm 7 Soldadura Estario plomo Presi n de prueba SUPERFICIE ABSORBENTE j Material Cobre con deposici n de dido de tanto Emiswidad 0 05 0 03 085 0015 Emperatura max Ch 180 CUBIERTA DE VIDRIO Unidades 1 Dimensiones L x A mm 1370x 370 Tipo Emplado Espesor mm 337 Contenido en hema 005 Traremiantia 22 AISLAMIENTO Tipo Palisociararato expandido TUBER AS Conexi n 22 1 CAJA Cimerciones LeAx mm OUO DOCS Material tapa posterior Chapa gabanizada 2 6 mm Material perfil Auminiganodzade 1 4 mm aa M EEE PESO En funcionamiento ka 33 3 42 8 13 15 En vac o fbg 33 2 402 1315 TEMP MAX DE FUNCIONAMIENTO C 20 150 CAUDAL RECOMENDADO 0 a 120 h m Seg n aplicaci n P RDIDA DE CARGA 4 mm c a 20 y 120 1h
203. at source e g natural gas combustion industrial waste heat etc drives an absorption chiller c Solar photovoltaic or thermal electricity system powers a mechanical chiller d Solar thermal collectors drive an absorption chiller e Solar fiber optic mini dish system powers a gas micro turbine Electricity produced by the turbine powers a mechanical chiller and turbine heat rejection drives an absorption chiller The system can also be run solely by the combustion of natural gas the nominal backup mode 1 Heat to electricity conversion losses 15 ing heat exchanger thermal penalties or com the conversion efficiency for a conventional bustion power plant including combustion losses Nuro denotes the conversion efficiency of the gas micro turbine 2 Transmission losses over high tension cables and in transformers 7 denotes the trans Solar fiber optic mini dish systems engender mission efficiency from the power plant to the the miniaturization of solar concentrator units in consumer In typical remote power plants concert with entirely optical transport of collected T 1S around 0 9 For solar plants dedicated sunlight into a remote receiver see Fig 2 to local cooling loads 7 would be about Feuermann and Gordon 1999 At the remote 1 0 site conversion to thermal energy can be carried 3 Parasitic losses 7 with the appropriate out indoors at ground level and under controlled superscript account
204. ation evacuated tube solar collectors are used to produce the vapor in the generator An auxiliary heater Is used when the solar heating is not sufficient A storage tank is also needed to store hot water in order to increase the efficiency of system and allow the system to operate when there is no sunshine but heat is available in the storage tank 3 Program description and assumptions TRNSYS program is employed for the modeling and simulation of both the solar collector system and the absorption cooling system based on Malaysia s climatic data In Fig 3 the steps for modeling and simulation of the system are described Initially the metrological weather data for the proposed site are created then the suitable components are set up in the deck file This 15 followed by the determination of the parameters inputs and variables and the execution of the program Subsequently the results are analyzed based on charts and diagrams produced by the program thus the optimum components may be selected F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 1147 T Tank AU Auxiliary heater G Generator CON Condenser E Evaporator HX heat exchanger A Absorber CT Cooling tower P Pump Cooling Tower Fig 2 Schematic diagram of solar air conditioning system Meteorological Choice of weather data suitable solar collection system Choose suitable components TRNSYS program Make correct connections between
205. aving heat exchanger in secondary circuit Itsc leaving tank in secondary circuit Ittc leaving tank in tertiary circuit pew primary circuit water SCW secondary circuit water shx solution heat exchanger T tilted tinput tank input t loss tank loss t output tank output tstored tank stored tcw tertiary circuit water A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 861 achieved with evacuated tube collector systems operating up to 170 C with high efficiencies 10 However their life cycle costs are much higher than a conventional chiller system 11 A state of the art solar cooling system consisting of a 35 kW LiBr H5O absorption machine energized by 49 9 m of flat plate collectors was experimentally investigated in Madrid during the summer period of 2003 The need for the investigation arose from the requirement to optimise system design 12 13 Experimental validation of mathematical models is a prerequisite to system optimisation which necessitate the acquisition of accurate data from specific installations With much diffusion and lack of coherent industry standards to rate solar cooling equipment a consistent and reliable operating data set was difficult to obtain from published literature Hence this investigation was commissioned The research objectives were as follows To provide a coherent data set consisting of instan taneous daily and period results of heat flows and energy balance in
206. ayo Junio Julio Agosto Septiembre Octubre Figura XXVI Factor de aporte solar en los meses de verano l MEMORIA 62 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA Temperaturas C 110 00 100 00 90 00 80 00 70 00 60 00 50 00 4 40 00 30 00 20 00 10 00 100 4 LC O Cobertura solar Tui 90 1 Pd 801 P 70 P uf pt 60 r E nos 50 P d 40 p 301 Pg 204 10 0 UNI VERSI DAD POLI TECNICA DE CARTAGENA nm aw s 1 721 1441 2161 2881 3601 4321 Horas Mayo Octubre Figura XXVII Temperaturas alcanzadas en verano Cobertura solar Enero Febrero Marzo Abril Noviembre Diciembre Figura XXVIII Factor de aporte solar en los meses de invierno Los 10 colectores solares estar n dispuestos en 2 bater as de 5 colectores cada una La entrada y salida del fluido se realizar por cada uno de los extremos de la bater a para mejorar el equilibrio hidr ulico en los colectores que la conforman MEMORIA 63 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA El equilibrado hidr ulico se realizar adem s
207. bedor intercambiador de calor y bombas o de doble efecto figura XXV si incluyen los mismos componentes b sicos que las de simple efecto pero incorporan adicionalmente otro generador intercambiador de calor y bomba Double Effect Chiller ir r aa ae md high temperature ba gh iamperalure generator generator Y pump de ES im Vn condensate exchanger Lf high temperature heal exchanger Figura XXV Ciclo de refrigeraci n por absorci n de doble efecto l MEMORIA 34 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 2 1 4 TECNOLOG A DE LAS M QUINAS DE ABSORCI N DE BROMURO DE LITIO Los generadores de encendido indirecto son generalmente del tipo carcasa y tubo con la soluci n absorbente inundando o rociando el exterior de los tubos y la fuente de calor en el interior de estos Para favorecer el intercambio t rmico con el absorbente son usados materiales met licos cobre aleaciones de cobre n quel acero inoxidable o titanio Los generadores de encendido directo consisten en una secci n de conductos de llama una secci n de conductos y un separador vapor liquido La secci n de conductos de llama es normalmente un recipiente de pared doble con una cavidad interna suficientemente grande p
208. bsystem components The type number of every TRNSYS sub routine used to model each component is also shown in Fig 5 The construction and type of the solar collectors is important and relevant to the operation and efficiency of the whole system In this study CPCs are considered modelled with TRNSYS Type 1 mode 4 These collectors use curved reflecting surfaces to concentrate sunlight onto a small absorber area CPCs are used for higher water temperature applications than the flat plate collectors Such a focusing collector performs very well in direct sunlight but depending on the concentration ratio does not perform well under cloudy or hazy skies because only a few rays are captured and reflected onto the absorber Stationary concentrating collectors work best in climates with a high amount of direct solar radiation as In Cyprus The half acceptance angle of the collector con sidered which determines the angle through which radiation falling on the collector aperture 1s intercepted is 45 Hot water is stored in a TRNSYS Type 38 tank The vertical cylinder construction is made of copper and is thermally insulated with polyurethane Also the tank 15 protected by a galvanised outer shell 0 6 mm thick The backup boiler TRNSYS Type 6 is assumed to have a maximum heating rate of 18 kW and a set upper temperature of 93 C A number of thermostats TRNSYS Type 2 are also used in order to control 1 the flow to the solar collectors allowi
209. ci n 309 Norte Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C equivalente 5 681 C C Sensible 1941 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 4 W m2 Fracci n Soleada 0 96 SC 0 09005 C Sen cond 382 W C Sen inst rad OW C Sen almac rad OW Existen 3 ventanas iguales C Sensible 1146 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 6 W C Sensible 6 W I1 ANEJ OS 160 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Iluminaci n fluorescente con reactancia incorporada o hal genas Potencia M xima 712 W Potencia en ese instante 0 W Distribuci n Constante 75 C Sen almacenado 8 W C Sen instantaneo 0 W C Sensible 8 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 2125 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 C Latente 0 W C Sensible 0 W Ventilaci n 416 m3 h C Latente 1270 W C Sensible 4015 W C Latente 13 W C Sensible 169 W SUMA C Latente 1283 W C Sensible 17009 W Factor de calor sensible 0 92 Calor Total 18292 W Ratio Total 115 W m2 Ratio Sensible 107 W m2 ANEJOS 161 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE
210. ci n Trane de 125 kW en paralelo con una enfriadora de compresi n mec nica cuenta con una caldera de apoyo para la producci n de agua caliente y calefacci n MEMORIA 4 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Fotograf a XI Torre de refrigeraci n en el Hotel Belroy Palace 2 2 1 7 2 Instalaci n en el Forum de Barcelona Consta de dos m quinas de absorci n de doble efecto de Bromuro de Litio con potencias de 4500 kW cada una el foco caliente utilizado es vapor de agua generado mediante una caldera de gas natural para la refrigeraci n de las m quinas se usa agua de mar Fotograf a XII M quinas de absorci n Instalaci n Forum Barcelona MEMORIA 42 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 2 1 8 TECNOLOG A DE LAS M QUINAS DE ABSORCI N DE AMONI ACO Los equipos de absorci n de amoniaco se diferencian de los de bromuro de litio en tres aspectos principales e El agua es vol til por lo tanto la regeneraci n de absorbente de d bil a fuerte se realiza en un proceso de destilaci n fraccionada e El amoniaco produce que las operaciones de co
211. ci n de su ubicaci n orientaci n cerramientos condiciones clim ticas de confort en el interior alumbrado y aparatos electr nicos existentes en las salas y del uso de estas mediante el m todo anteriormente indicado y con la ayuda del programa MEMORIA 56 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Dpclima de la Universidad Polit cnica de Valencia encontr ndose el informe de resultados tambi n en ste anejo Los resultados obtenidos se pueden observar en la tabla V y las figuras 5 y 6 PR Z MATE AA m E 3 DESPACHO f Y Es Wm ii ELLA FORMACI N c 45 Du ET AA M AULA FORMACI N i VESTIBI Il Pall U DIES PUBLI GE m c a ATIF 273 0m2 amp FOA amp 2150m 4 P aam AULA FORMACION 3 5 va CENTRO DE DESARROLLO LOCAL Figura XXI Salas a climatizar del Centro de Desarrollo Local Fotografia XIII Imagen de una de las salas a climatizar Sala de inform tica MEMORIA 57 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNI CA DE CARTAGENA Fotograf a XIV Ima
212. cie 2 m2 K 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 60 W m2 Fracci n Soleada 36 96 SC 0 09005 C Sen cond 86 W C Sen inst rad 6 W C Sen almac rad 5 W Existen 3 ventanas iguales C Sensible 291 W Ocupantes N2 M x ocupantes 12 Actividad Sentado trab muy ligero De pie sin mov 1 08 Met Distribuci n propia para la zona Constante 7596 C Sen inst 578 W C Sen almac 45 W C Lat inst 464 W C Latente 464 W C Sensible 624 W Local Aula de formaci n II Condiciones interiores Ts 249C Hr 50 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 11 4 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 34 05 C C Sensible 49 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 54 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 54 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 ANEJ OS 132 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Superficie 70 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 27 32 9C C Sensible 207 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2
213. cionales al usar compuestos clorofluorocarbonados o clorados como refrigerante sino agua o determinadas sales totalmente inocuas 2 Menores niveles de contaminaci n ac stica y vibraci n que un sistema convencional de refrigeraci n 3 Necesidad de pocos cuidados de mantenimiento 4 Actualmente este sistema resulta poco atractivo debido a los altos costes de inversi n y a los bajos precios de los combustibles y la energ a l MEMORIA 319 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA el ctrica siendo su atractivo principal la posibilidad de experimentaci n y an lisis en este tipo de instalaci n para conseguir nuevos avances tecnol gicos 8 3 BENEFICIOS PARA EL CENTRO DE DESARROLLO LOCAL DE PUERTO LUMBRERAS 1 Primera instalaci n pionera de climatizaci n solar de peque a potencia en la Regi n de Murcia que adem s no utiliza torre de refrigeraci n h meda 2 Instalaci n demostrativa planta piloto experimental para nuevos desarrollos tecnol gicos tanto para la m quina de absorci n como futuros captadores solares y formaci n para instaladores de climatizaci n y energ a solar 3 Mediante esta instalaci n se prev un aporte energ tico del 50 de las necesidades de calefacci n y climatizaci n de los locales lo cual supon
214. collectors which are more efficient than flat plate collectors at the operating temperature considered 45000 40000 5 35000 S 30000 ha 9 Flat Plate 25000 20000 Evacuated Tube 15000 10000 i 9 06 08 1 1 2 1 4 Storage Tank Volume m Fig 7 Effect of the storage tank size on the collector heat gain 110000 100000 90000 80000 70000 60000 50000 E 40000 4 Flat Plate 30000 CPC 20000 h Evacuated Tube 0 10 20 90 40 50 Collector Area m Fig 8 Effect of the collector area on the boiler heat required by the system 140000 e Flat Plate CPC Evacuated Tube 120000 100000 80000 60000 Heat Gain MJ 40000 20000 0 0 10 20 30 40 50 Collector Area m Fig 9 Effect of the collector area on the collector heat gain To determine the optimum collector area the conventional fuel savings resulting from the use of the solar system is compared to the cost of the solar system The costs of the various components of the solar system are shown in Table 4 For the cost estimation it 15 also assumed that 6012 MJ per year are consumed for the hot water needs of the occupants of the typical house for four people for which the extra collector heat can be utilised when available The economic method used is the life cycle ana
215. compared to the cost of the solar system The results of economic optimization are shown graphically in Fig 12 As observed based on the current rate of electricity for Malaysia which is equal to 0 058 kW h the most economic solution is to use the evacuated tube collector with an optimum area of 35 m As can be seen from Fig 12 even the optimum solution gives negative life cycle savings which is due to the high cost of the solar collectors and the low price of electricity The specifications of the final system obtained from the optimization study are shown in Table 1 Table 1 The final system specification Collector type Evacuated tube Unit capacity ton 3 5 kW Collector area 35m Collector slope 20 Storage tank size 0 8 m Boiler thermostat setting 91 C F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 1153 6 System long term performance In this section the results of various simulations of the optimised system are presented All graphs in this study are presented for the first day of July which 15 a typical day with good sunshine and no clouds 6 1 Collector system performance The hourly variation of the solar collector outlet temperature and the collector energy gain 15 presented in Figs 13 and 14 respectively At 7 o clock in the morning when the sun rises the water temperature inside the collector start to increase As can be seen from Fig 13 between 13 00 and 15 00 the temperature coming out
216. components Adjust the inputs and outputs for each component Run TRNSYS for different parameters and variables Analyse the results equations based on charts and diagrams Find the optimum system characteristics Fig 3 Flowchart of solar air conditioning project 1148 F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 To model the system a number of assumptions are required The assumptions are based on empirical and experimental results taken from published works on solar cooling and are necessary to create an integrated system for computer simulation These are 1 The solar fraction 15 taken to be the part of the generator load that can be covered by the solar system Power consumption by other equipment circulating pump and controllers is excluded 2 Since the daily average ambient temperature 1s higher than the indoor temperature the storage tank 15 kept outdoors thus the energy loss from the storage tank 15 minimized 3 There Is no need to use antifreeze solution or a heat exchanger between the collector water loop and the storage tank 4 The circulation pump in the collector water loop operates when the temperature difference between the collector outlet water and the top layer temperature of the storage tank exceeds 3 C and stops when this difference becomes lower than 0 5 C 3 1 Weather data In many applications such as in solar energy technologies an accurate climatic database 15 nee
217. contrar importantes textos de advertencia que deber seguir en todo momento Los textos bajo la r brica ADVERTENCIA indican riesgos de DANOS PERSONALES si no se siguen las instrucciones contenidas en el texto ATENCI N Los textos bajo la r brica ATENCI N indican riesgos de da os en su aparato ROTARTICA si no se siguen las recomendaciones contenidas en el texto Este Manual de Instalaci n y Mantenimiento contiene as mismo importante informaci n sobre las condiciones de validez de la garant a En ROTARTICA S A mantenemos las t cnicas de dise o desarrollo y fabricaci n en un estado de continuo desarrollo por lo que nos reservamos el derecho de introducir modificaciones sin previo aviso en el curso de la producci n tanto respecto a los componentes como respecto a las especificaciones Para cualquier pregunta referente al aparato ROTARTI CA SOLAR 045v accesorios garant as etc s rvase dirigirse a un instalador autorizado que gustosamente atender sus solicitudes Un saludo cordial ROTARTI CA S A ADVERTENCIAS GENERALES La instalaci n del aparato debe ser efectuada por personal debidamente cualificado que tenga competencia t cnica espec fica en el sector de instalaci n de acondicionamiento de aire y que est autorizado por ROTARTI CA S A La instalaci n debe efectuarse siguiendo las instrucciones indicadas en este manual Este aparato deber destinarse nicamente al uso para e
218. cooling solar refrigeration absorption solar collectors Refrigeration is available in the industrialised countries through the availability of electricity but is not readily available in the major part of the world An alternative solution for this problem is solar energy available in most areas and it represents a good source of thermal energy the combination of solar energy with absorption adsorption desiccant and others technologies less studied for refrigeration are being investigated and improved around the world Many arrangements or cycles are possible solar collectors can be used to provide energy for absorption cooling desiccant cooling and Rankine vapour compression cycles Solar hybrid cooling systems are also possible The concept of cooling is appealing because the cooling load is roughly in phase with solar energy availability Although a large potential market exists for this technology existing solar cooling systems are not competitive with electricity driven or gas fired air conditioning systems because of their high first costs Lowering the cost of components and improving their performance could reduce the cost of solar cooling systems Improvements such as reduced collector area because of improved system performance and reduced collector cost will lower the cost of solar components Several solar driven refrigeration have been proposed and are under development such as sorption systems including liquid vapour and solid
219. cual quedar fijada en 3 bar Cp 2 66 Vva Volumen de l quido contenido en los captadores y tuber as situadas por encima de la menor cota inferior de los captadores solares en este caso el volumen contenido en el interior de los colectores Vvap 17 Vi 291 l ANEJ OS 173 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 111 PLANOS PFC 1001 UBICACI N PFC 1002 EMPLAZAMIENTO PFC 1003 SITUACI N DE LOS ELEMENTOS DE LA INSTALACI N PFC 1004 ESQUEMA DE LA INSTALACI N ABSORPILOT PFC 1005 ESQUEMA DE LA INSTALACI N FRIOSOL MOLINA l c D E III PLANOS 174 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA IV BIBLIOGRAF A e Bolet n IDAE n9 7 Eficiencia Energ tica y Energ as Renovables e 2002 ASHRAE Refrigeration Handbook 51 e Manual de aire acondicionado Carrier e Apuntes de la asignatura Instalaciones y Equipos T rmicos Javier Mulas UPCT e Reglamento de Instalaciones T rmicas en los Edificios e Instalaciones Solares T rmicas Sociedad para el Desarrollo Energ tico de Andaluc a e Curso de Energ a Solar CENSOLAR Tomos I VI e Absorption wa
220. cumulaci n 4 3 SISTEMA DE PRODUCCI N DE FR O La refrigeraci n se efectuar mediante una m quina de absorci n la cual producir agua fr a a partir de agua caliente procedente del sistema de acumulaci n o de captaci n solar La instalaci n est dimensionada de forma que se pueda abastecer de fr o a los locales a acondicionar durante 4 horas al d a El agua fr a producida por la m quina de absorci n ser llevada a unidades de tratamiento de aire tipo fan coil situadas en cada una de las salas a climatizar La M quina de Absorci n ROT RTICA est especialmente dise ada para su utilizaci n en instalaciones de energ a solar t rmica siendo esta M quina una de las partes fundamentales de la instalaci n para obtener los resultados energ ticos y medioambientales deseados Se trata de una m quina de absorci n de simple efecto con una potencia de 4 5 kW suficiente para satisfacer las necesidades de refrigeraci n de las salas y III por separado y mas del 50 de las necesidades de refrigeraci n de la sala l MEMORIA 66 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Disina por 3 aeroiermo l Circuito primario solar Figura XXXII Esquema de conexiones de la m quina de absorci n ROTARTICA T hot out
221. d with the difference between the incident solar energy from sunrise to sunset of 364 1 kW h day or 73kWhm day and the heat input to generator of 959 kW h day or 1 92 kW hm day Thus the total heat lost from the system was found to be 274 7 kW h day or 5 5 kW hm day as shown in Fig 9 The heat losses can be evaluated from Table 2 Fig 11 displays the refrigeration coefficient of perform ance obtained by applying Eq 13 which varied from as low as 0 05 at the start of the cooling period to 0 63 at 17 00 on 08 08 03 The average COP for the day was 0 42 The low COP at the beginning and end of the day can be explained from the fact that the cooling capacity at these Y Coefficient of Performance 5 Oo 0 08 24 10 48 13 12 15 36 18 00 20 24 Solar Time hour minute Fig 11 Coefficient of performance of the absorption cooling process against solar time 08 08 2003 times was extremely low compared with the generator heat load due to the transient behavior exhibited by the chiller and its heat losses The instantaneous solar cooling ratio SCR is a system efficiency parameter and was evaluated from the ratio of cooling produced and the solar radiation incident on the tilted plane of the collectors given by the following relation de SCR 15 Fig 12 represents the instantaneous SCR data plotted from 09 40 to 18 20 Daily cooling output and daily insolation were also eval
222. de que las dos filas cuenten con el mismo n mero de colectores disponiendo las conexiones en forma que se realice el llamado retorno invertido para ello la conexi n de entrada a cada l nea o fila de colectores se realizar por el tubo de conexi n inferior del primer colector y la salida por el tubo de conexi n superior del ltimo colector de la l nea Los colectores estar n ubicados sobre una estructura de apoyos met licos con una orientaci n de 159 respecto al sur que es la orientaci n de la construcci n contribuyendo as a la integraci n arquitect nica quedando sta alineada con los ejes del edificio almac n Los colectores solares contar n con todos aquellos certificados y documentos oficiales requeridos por la normativa vigente ENTRADA SALIDA Figura XXIX Esquema de conexionado de los colectores solares 4 1 2 FI ACI ONES DE LOS COLECTORES SOLARES Los colectores solares planos ir n soportados y fijados sobre la estructura de apoyos met licos mediante dos perfiles en L superior e inferior y otro en T invertida central Plano n PFC 1002 Situaci n de los elementos de la instalaci n La estructura permite la inclinaci n a 30 de los mismos La estructura as como las fijaciones soportar n el peso de los colectores solares planos la acci n del viento y las posibles cargas de nieve MEMORIA 64 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N
223. ded In these applications the accuracy of solar radiation and ambient air temperature are crucial The climatic data based on the typical year concept for the Kuala Lumpur have been used in this work The variation of the average dry bulb temperature during 1 year is presented in Fig 4 As can be seen the maximum dry bulb temperature occurs in March and the temperature 15 between 26 and 28 C year round The variation of the total radiation on the surface of the collector the direct normal solar radiation and the global horizontal solar radiation are presented in Fig 5 As can be seen the average solar radiation on a horizontal surface is about 700 W m year round 4 System optimization A number of runs are carried out in order to optimize the various factors affecting the performance of the system All runs consider the weather data for Kuala Lumpur Malaysia The parameters considered are as follows to to no tA 00 26 5 25 5 Temperature C NO Un LA 24 5 JAN FEB MAC APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Month Fig 4 Monthly average variation of dry bulb temperature during 1 year F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 1149 900 00 5 5 600 500 400 EGEA Total radiation on collector surface c w Normal solar radiation m e Horizontal solar radiation Monthly average radiation kJ hr m Jan FEB MAC APR MAY JU
224. dr un ahorro del consumo de energ a mediante t cnicas de refrigeraci n convencionales 4 Ejemplo de colaboraci n entre las empresas privadas ROTARTICA ISOFOTON y PJS la Universidad Polit cnica de Cartagena y las Administraciones p blicas AYUNTAMIENTO DE PUERTO LUMBRERAS y ARGEM para desarrollar proyectos de I D l 5 Disminuci n de operaciones de mantenimiento en los colectores solares ya que en los meses de verano es necesario taparlos parcialmente para que stos no se sobrecalienten y disminuya su vida til o recircular el agua acumulada por la noche para enfriarla lo que supone una p rdida de energ a Mediante esta instalaci n no es necesario realizar estas operaciones ya que esta energ a es la que se utiliza para la producci n de fr o 6 Disminuci n de emisiones contaminantes de CO2 a la atm sfera al utilizar una energ a renovable como fuente de energ a para el funcionamiento de la m quina 8 4 POSI BLES MEJ ORAS EN I NSTALACI ONES FUTURAS 1 Mejora del sistema de bombeo y circulaci n en el circuito de alimentaci n a los colectores solares y acumulaci n mediante la sustituci n de las bombas existentes por otras de menor consumo y un sistema de regulaci n de caudal controlado en funci n de la radiaci n l MEMORIA 120 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA
225. durante estos ltimos a os estan poniendo de manifiesto por tanto que estamos ante un problema de demanda energ tica que de no moderarse puede ser el preludio de una crisis energ tica a gran escala a medio plazo En este contexto la econom a espa ola resulta especialmente vulnerable Nuestra dependencia energ tica est muy por encima de la media europea Las claves de esta vulnerabilidad se explican no s lo por la mencionada dependencia exterior sino tambi n por el desmesurado crecimiento de la demanda y por los bajos niveles de eficiencia en producci n y consumo Esta situaci n genera adem s unas emisiones crecientes de gases de efecto invernadero haciendo cada vez m s dif cil el cumplimiento del protocolo de Kioto appo 1995 NE EE ME E EM ME EE ME 75 6t 66 72 7155 73 74 Tris 7 76 76 Ta Bo Mol El grado da depandancia energ tica asta calcalado 3 partir da las arias de consumo da anergia primaria sin Renta Mire shark de Industria condenan de los careumos de biomasa 3 inchusi g an 35 series de coreumo de anergia primaria de los Turtaro y Comarca com ums da biomasa y etras enargias ragovables ddinas de la hidriulica edlicay boo lic dui al grado dg depandancia aserg tica on aproimadamenta z puntos parcagtuakes Figura Grado de dependencia energ tica 96 En Espa a el crecimiento de los consumos energ ticos est por encima del crecimiento econ mico la correcci n de esto pasa por implem
226. e 113 E latitude 22 40 N The building includes hotels business centers enter tainment places and an education center The solar system has been installed on the roof of the building It supplies hot water to the building for daily use throughout the year and provides air bp I 2 T Di T H 7 Niwo single W m CC W 700 0 085 0 388 1 44 700 0 050 0 558 600 0 099 0 319 1 62 600 0 058 0 517 conditioning for the education center which 15 located on the 22nd floor The system schematic 15 given in Fig 7 The details on the main components of the solar system are as follows e Solar collector system e Modified flat plate collector convection suppression e Solar collector area 500 m e Amount of hot water supply 30 m day e Hot water temperature 60 C for daily use 75 C for driving the chiller e The chiller unit e Two stage lithium bromide absorption chil ler e Cooling capacity nominal 100 kW e Heat medium input temperature 75 C e Chilled water temperature 9 C e Air conditioned area 600 m e Additional heater oil burner e Automatic control unit Using Fig 7 as a guide modified flat plate collectors 1 were used That is the conventional flat plate collectors were modified by equipping a thin transparent sheet between the absorber plate and the glass cover to suppress the convective heat loss from the top thus improving the per formance of the collector when operating at higher tem
227. e infiltrado se puede estimar mediante aplicaci n del m todo de la rendija que establece los valores de aire en funci n del per metro de apertura ventana puerta etc para distintos niveles de viento Tipo de puertas Velocidad del viento km h Puerta de vidrio inst media rendija 5mm Puerta ordinaria madera o metal Instalaci n media sin burlete Puerta de f brica rend 3mm Ventana de guillotina marco de madera marco met lico rs Ventana normal rendija 0 4 mm rendija 0 8 mmo Tabla IV Caudal volum trico infiltrado por metro de rendija para ventanas m hm Con estos datos el caudal de aire infiltrado ser Vint Lreng V 3600 donde Vins volumen total de aire infiltrado m3 s Lrena longitud de la rendija m V volumen de aire infiltrado por metro de rendija l MEMORIA 55 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 3 2 3 5 CARGAS INTERNAS 3 2 3 5 1 Ocupantes Los ocupantes aportan carga sensible y carga latente en funci n de la actividad que est n desarrollando Los valores de estas cargas se encuentran en tablas La carga total aportada ser el producto del n mero de personas en el local por el calor que disipa cada persona Adem s se suele tener en cuenta un factor de simultaneidad de las p
228. e mamposter a y una tercera cara por reja electrosoldada en solar adyacente al Centro de Desarrollo Local a unos tres metros del suelo La M quina de Absorci n el dep sito de acumulaci n bombas etc se instalar n en tierra y bajo dicha estructura semicerrada como se encuentra especificado en el plano n2 PFC 1002 Situaci n de los elementos de la instalaci n 4 7 SISTEMA DE BOMBEO Y CIRCULACI N Se instalar n dos bombas en el circuito primario dispuestas en paralelo para que est n funcionando de forma alternativa con el objetivo que el funcionamiento de cada una de ellas no supere las 200 horas Este sistema redundante proporcionar mayor seguridad en el funcionamiento de la instalaci n dadas las elevadas temperaturas de operaci n Mediante estas bombas se asegurar la circulaci n entre el dep sito de acumulaci n y los colectores solares Estas bombas estar n situadas siguiendo el sentido del flujo entre el dep sito y las placas solares En el circuito secundario se dispondr de otra electrobomba situada siguiendo el sentido del flujo entre la m quina de absorci n y el dep sito de inercia En el circuito terciario o de refrigeraci n no se instalar sistema de bombeo ya que la m quina de absorci n dispone incorporada de una bomba capaz de hacer circular el fluido en la ida y el retorno de los fan coils Grundfos o similar UPS 25 80 monof sica Tabla VII Caracter sticas t cnicas de las bombas a instalar
229. e possibility of high temperature delivery Feuermann and Gordon 1999 Two separate strategies for exploiting mini dish systems will be considered The simpler one retains the approach of solar heat directly driving an efficient absorp tion chiller The marked increase in net COP stems solely from a doubling of the solar collec tion efficiency Although the mini dish system can efficiently deliver heat at high temperatures the delivery temperature is purposely kept relatively low around 360 C because higher temperatures do not benefit existing chiller performance The combination of mini dishes and double stage ab sorption chillers should be able to reach net COPs of around 1 0 Yet fiber optic mini dish systems that can equally efficiently generate heat at temperatures in excess of 100036 offer a thermodynamic potential that with some additional complications and thermodynamic machinery could be exploited to produce even higher COPs Our second strategy takes advantage of the availability of higher tem perature heat input with a thermodynamic cascade Fig le At the top of the cascade gas micro turbines are driven by 1000 C solar heat input or by backup heating from conventional natural gas firing The AC electricity produced by the turbine runs a mechanical chiller The turbine s heat rejection at around 360 C serves as the driving thermal power for an absorption chiller These solar cooling systems should be able to p
230. e solar altitude angle which for the latitude of Cyprus 35 can reach 78 during noon in June Also because of the load charac teristics where the cooling loads are about six times larger than the heating loads the optimum angle should be chosen so that the collectors absorb the greatest amount of heat during sum mer b Boiler thermostat setting The boiler ther mostat Fig 2 thermostat 2 is used in order to control the operation of the boiler allowing the boiler to operate only when the temperature of the fluid delivered to the load Is below an optimum value which minimises the required boiler input The boiler heat required versus the boiler set temperature is shown in Fig 4 The optimum values are i 84 C for the flat plate collector ii 87 C for the compound parabolic col lector and iii 87 C for the evacuated tube solar collector It should be noted though that the collector heat 44000 39000 5 34000 c S Flat plate 3 CPC m a Evacuated tube o 20 25 30 35 40 Collector slope degrees F E g 3 Effect of collector slope angle on solar energy gain 130000 120000 110000 TN e Flat Plate A N a Evacuated Tube N SN 100000 90000 Boiler Heat MJ 80000 70000 60000 80 82 5 85 87 5 90 Thermostat Setting C 92 5 Fig 4 Effect of thermostat setting on the boiler heat requi
231. e system worked entirely with solar energy and produced chilled water for 7 33 h under permanent regime on a hot day of 8th August 2003 The highest cooling energy was delivered on this day The chiller operated in transient regime for 1 34 h 1 17 h for start up and 0 17 h for shut down Data for this day has been plotted on a novel diagram showing energy flows in the solar cooling system This diagram provides a clear indication of the total heat losses in the solar cooling process Table 1 summarises the results for the monitored day of 8th August 2003 It gives the solar times system temperatures and solar insolation at which the main processes occurred start and end of cold production start and end of heat input to storage tank equal tank heat input and output maximum cooling capacity and COP For the monitored day the following efficiencies were obtained Daily average collector efficiency without considering pipe and plate heat exchanger losses was 0 50 Daily average ratio of heat input to tank and solar insolation was 0 29 Daily average ratio of heat input to generator and solar insolation was 0 26 Daily average COP was 0 42 Daily average solar cooling ratio was 0 11 To improve the solar cooling ratio it is recommended that thicker tank insulating material be used such that an overall heat loss coefficient of about 0 8 W m K can be achieved Also the steel pipes should be replaced with U
232. eca exterior de proyecto C TsL Temperatura seca del local 9C 3 2 3 2 2 Transmisi n de calor por radiaci n solar Conocida la radiaci n incidente lr en W m2 sobre una superficie transparente MEMORIA E533 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA para analizar el calor transferido en forma instant nea a la carga de refrigeraci n se debe conocer El porcentaje de la energ a transmitida a trav s del cristal e La superficie en la que incide el sol directamente y la superficie que permanece en sombra e El comportamiento ante la existencia de elementos accesorios persianas cortinas e El porcentaje de la energ a transmitida que se convierte en carga y la que es almacenada por suelos y paredes Existen tablas elaboradas que proporcionan los valores de la aportaci n a trav s de vidrio en funci n de la latitud y la hora del d a 3 2 3 3 CARGA DEBIDA A VENTI LACI N En las instalaciones de aire acondicionado es necesario prever una cierta renovaci n del aire para la eliminaci n de olores etc e introducci n de suficiente ox geno para asegurar la calidad del aire en el interior del local El aire exterior introducido ser compensado con el mismo caudal de aire extra do o expulsado por ventanas y pu
233. echnical success In most of the solar cooling systems hot water driven single stage lithium bromide absorption chillers were commonly used Evacuated tubes or other high grade solar collec tors were adopted to provide hot water at tem peratures 88 90 C as heat medium to drive the chiller Nakahara et al 1977 Hinotani et al 1979 In recent years efforts were made in developing more efficient and economically ac ceptable solar powered cooling systems One of the common goals of present day research ac tivities on solar assisted cooling is to find an optimum combination of collector and cooling system that matches the special cooling demands Lazzarin et al 1993 A solar cooling plant has been successively working for about two years in Pordenone Italy Lamp and Ziegler 1998 With a monthly collector efficiency of about 30 the chiller could reach a monthly mean COP of around 0 5 even during less favorable conditions as well as transient conditions In south China research and development on solar cooling sys tems have also been conducted since the 1980s in Author to whom correspondence should be addressed Tel 852 285 926 32 fax 852 285 854 14 e mail ksumathy Ohkucc hku hk 155 Shenzhen City and in Hong Kong Ward et al 1988 Huang et al 1988 Yeung et al 1992 Based on the experiences of operating a solar cooling system with single stage absorption chil lers a low driving temperature strategy
234. ejada en el display error code tal y como se describe en el apartado 08 Anomal as de Funcionamiento ATENCI N Una vez bloqueado el aparato se debe esperar durante 20 minutos antes de su desbloqueo con la funci n restart Durante estos 20 minutos el pulsador restart no ser funcional 010 FUNCIONAMIENTO GENERAL 010 1 Puesta en marcha del aparato Una vez instalado y debidamente conectado presionar el pulsador on off El aparato se pondr en marcha autom ticamente si se cumplen las condiciones especificadas a continuaci n 1 Hay demanda de fr o por parte del usuario ej mediante el termostato del local a refrigerar 2 Los circuitos tienen el caudal correcto 10l min en el circuito solar 20l min en el circuito de agua fr a gt 30l min en el circuito de agua caliente 3 La temperatura que llega al generador del aparato circuito solar es superior a 809C Al presionar el pulsador on la tarjeta de control necesita aproximadamente dos minutos para hacer las citadas comprobaciones de demanda caudal y temperatura Si todos los par metros son correctos ste ser el tiempo de puesta en marcha del aparato En la siguiente figura se describe la secuencia de la puesta en marcha en condiciones normales ATENCI N Para que el aparato funcione correctamente adem s de seguir las instrucciones aqu descritas deber n ponerse en marcha todos los mecanismos necesarios p
235. el anticongelante en el circuito del dep sito y ROTARTICA sin problema alguno pero a n as existe el riesgo de congelaci n en el circuito primario En este circuito se puede optar por seguir funcionando con anticongelante o eliminarlo y recircular el agua en momentos en los que la temperatura sea demasiado baja 7 4 3 AUMENTO DE LA ESTRATIFICACI N EN EL DEPOSITO DE ACUMULACI ON Si se aumenta la estratificaci n en el dep sito de acumulaci n se podr disponer de mayor cantidad de agua a temperaturas elevadas en la parte superior del dep sito y poder alimentar el generador de la m quina de absorci n a mayor temperatura aumentado su rendimiento Para ello se procurar por un lado que el dep sito sea cil ndrico y tenga la mayor altura posible y por otro lado que los caudales que entren y salgan del dep sito del circuito que alimenta a colectores solares sean bajos para evitar que se produzca una mezcla de aguas en el interior del dep sito l MEMORIA 117 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Elemento Potencia W SCADA 43 Fan coil 26 Bomba primario 10 Bomba secundario 60 Rotartica 1800 Total instant neo 1939 Tabla XXX Consumos el ctricos previstos de los elementos de la instalaci n con la aplicaci n de las medidas propuestas 7 5 P
236. elivered by the solar collectors and is therefore desirable to be close to unity The effectiveness varies with solar time increas ing and decreasing rapidly as the collector water temperature increases and decreases at the beginning and end of the day respectively For a major part of the period of heat input to tank on 08 08 03 from 08 30 to 16 30 the effectiveness was found to be between 0 6 and 0 7 as shown in Fig 5 4 Environmental parameters Fig 6 shows a plot of the environmental temperatures and relative humidity for 08 08 03 which affect the performance of the absorption machine and solar collectors From Fig 6 it can be seen that the relative humidity decreased significantly from 28 2 at 08 30 to 12 3 at 866 A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 40 40 3 5 mae A E 3 5 g Y 500000 yo OE 730 E o E s 25 se au 5 3 o E 170 E 1 5 AAAAAAAA 2 1 w E n 10 10 08 30 10 10 11 50 13 30 15 10 16 50 Solar Time hour minute e Dry Bulb Temperature Relative Humidity Wet Bulb Temperature Fig 6 Environmental temperature and relative humidity against solar time 08 08 2003 16 40 where it stabilized until 17 10 followed by a small increase at the end of the cooling period Conversely the dry bulb temperature increased by 7 4 C Both these
237. emperature of 70 C Although the area required for the unglazed collector array was 70 more than that required for the glazed collector array in a 10 56 KW solar cooling system the cost of the unglazed array was 45 less than the cost of the glassed array Although the use of unglazed transpired collectors seems to make economic sense relative to use of glazed conventional collectors some practical considerations such as sustaining very low emissitivity for a long period of time the use of horizontal orientation during winter and lower absorber heat exchanger effectiveness may limit their use for desiccant regeneration WREC 1998 689 The Sonntlan Mexicali Solar Cooling Project The Solar Cooling project Pilatowsky et al 1992 consisted of six one family houses five attached to each other and one separated all that incorporated passive elements for reducing the cooling load and a machine tower containing components of the active solar system The collectors were installed on the roofs of the houses The reduced cooling load of 7 kW against a typical value of 18 kW for a normal house in Mexicali was provided by a 90 kW ARKLA WFB 300 solaire lithium bromide water absorption chiller The chilled water was first delivered to a cold water storage tank and then distributed to air handling units installed on the upper level of each house Table 1 shows the technical data for the system During 1983 the houses were not yet occupied and system operati
238. en invierno es de 1 C y la temperatura del fluido interior es la temperatura a la que sale el fluido 65 C Q 615 38 W Para un funcionamiento de 4 horas Epe 8861 53 kJ La Energ a extra da del dep sito tendr que ser igual a la suministrada a los Fan coils mas las p rdidas en los conductos Ep EG Eper Despejando el volumen V E p Cp At 81000 8861 53 965 25 4 2 15 1 47 m ANEJ OS 372 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 4 DETERMI NACI N DEL VOLUMEN DEL VASO DE EXPANSI ON Para la determinaci n de la capacidad necesaria del vaso de expansi n se ha utilizado las siguientes f rmulas Vi V Ce Vvap Cp Vi Volumen necesario del vaso de expansi n V Contenido total del fluido de trabajo en el circuito V 1540 Ce Coeficiente de expansi n o dilatoaci n del fluido que para mezclas de agua con anticongelante adquiere el valor de 0 06 Cp Coeficiente de presi n que para vasos cerrados se calcula mediante la expresi n Cp Pmax 1 Pmax P min Siendo Pmax la m xima presi n de funcionamiento admisible en el vaso de expansi n en este caso ser igual a la del elemento que menor presi n soporte la cual equivale a 3 bar en la m quina de absorci n ROTARTICA Pmin la presi n m nima en el vaso de expansi n la
239. enado y presurizado el circuito se cerrar n las purgas de aire y se seguir n las l neas comprobando que no hay fugas en ning n punto 6 1 2 COMPROBACI N EL CTRICA DE LA INSTALACI N 1 Se pondr n en posici n manual los interruptores de las bombas 2 Todas las bombas se arrancar n con el correspondiente interruptor de accionamiento en posici n manual Este arranque se efectuar independientemente para cada bomba comprobando el giro del motor y su tensi n 3 Las v lvulas se comprobar n midiendo la tensi n que les llega mediante la actuaci n de forma manual sobre el control que las gobierna asegur ndose que su posici n de montaje es correcta 4 Se colocar n todos los interruptores de accionamiento en posici n autom tico 5 Se arrancar cada una de las bombas y v lvulas motorizadas actuando sobre el control que las gobierna 6 1 3 AJUSTE DEL CAUDAL EN LOS CIRCUI TOS El caudal de los circuitos se ajustar por el procedimiento siguiente La instalaci n de la bomba dispone de un man metro diferencial situado entre la entrada y la salida de la bomba con un rango similar a la presi n generada por la bomba Con la instalaci n en marcha en la posici n de regulaci n de la bomba dando m nimo caudal se tomar la indicaci n del man metro y se entrar en la curva de actuaci n de la bomba proporcionada por el fabricante Si el caudal es suficiente el caudal est regulado en caso contrario se pasar
240. enewable Energy 30 2005 1143 1159 Load MJ Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Month Fig 22 System energy flows Finally the annual energy flows of the system are shown in Fig 22 The cooling load of the building reaches a maximum monthly value of 7150 MJ in February The heat required from the conventional boiler is also shown in Fig 22 The maximum value is 7432 MJ and occurs during the month of June where the energy supplied from the solar collector is minimum 3315 MJ The maximum monthly heat energy supplied by the solar system is about 5500 MJ and occurs in February 8 Conclusions The greatest advantage of solar powered air conditioning when compared to other power sources is that the system is in phase with the daily solar radiation i e the greater the sunshine and thus the cooling load the larger the cooling effect achieved by the solar refrigerating system In order to achieve continuous operation of the generator and increase the reliability of the system a hot water storage tank is essential for high quality performance As it was proved in this work due to high efficiency at high temperature evacuated tube solar collector type has been chosen as it can provide good performance at the high temperature required by the absorption system Although all the above findings refer to a particular application in Malaysia the authors believe that similar results can be obtained in countries with high solar ava
241. entar e impulsar tres pol ticas concretas diversificaci n de las fuentes energ ticas impulso del MEMORIA DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA ahorro y la eficiencia energ tica y apoyo a la investigaci n desarrollo e innovaci n de nuevas tecnolog as energ ticas La necesidad de racionalizar y moderar el consumo energ tico es pues un imperativo para la sociedad espa ola Consciente de ello el Gobierno aprob en julio de 2005 el Plan de Acci n 2005 2007 de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energ tica E4 y en agosto el nuevo Plan de Energ as Renovables 2005 2010 Derivados del desarrollo del plan se desprenden numerosos efectos positivos entre los que cabe destacar e Limitaci n de nuestra elevada y creciente dependencia energ tica en el a o 2010 el plan puede reducir las importaciones energ ticas en m s de 3500 millones de euros anuales e Medioambientales se evitar la emisi n a la atm sfera de un total acumulado de 77 millones de toneladas de CO en el periodo 2005 2010 y de multitud de compuestos contaminantes e Socioecon micos mejorar y ampliar un moderno tejido industrial con la creaci n de cerca de 100000 nuevos empleos netos El sector Edificaci n de estos planes incluyen los consumos de las instal
242. ente sobre instalaciones de refrigeraci n solar en los anexos se encuentran los documentos completos sobre estos estudios a continuaci n se muestran los aspectos m s importantes de estos 2 2 4 1 HI GH EFFI CI ENCY SOLAR COOLI NG En este documento se establece una comparaci n entre distintos sistemas de producci n de fr o con un sistema que opera una m quina de absorci n con la l MEMORIA lt DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA electricidad procedente de una microturbina de gas cuya energ a para activarla proviene de unos mini colectores parab licos de concentraci n que elevan la temperatura del gas hasta los 100056 despu s de pasar por la turbina se obtiene una temperatura de 3609C que activa la m quina de absorci n Los resultados obtenidos son los siguientes 1 Utilizando c lulas fotovoltaicas generando electricidad para alimentar una m quina de compresi n mec nica se obtiene un COP 0 3 0 6 2 Utilizando colectores solares t rmicos que alimentan a m quina de absorci n se obtiene un COP 0 5 3 Utilizando mini colectores parab licos que alimentan a m quina de absorci n se obtiene un COP 1 4 Utilizando el sistema de colectores parab licos microturbina de gas maquina de absorci n se obtiene un COP 1 4 para lo cua
243. ently modeling and simulation studies of solar cooling and air conditioning systems Ghaddar et al 2 presented the modeling and simulation of a solar absorption system for Beirut The results showed that for each ton of refrigeration it is required to have a minimum collector area of 23 3 m with an optimum water storage capacity ranging from 1000 to 1500 1 when the system operates solely on solar energy for about 7 h per day The monthly solar fraction of total energy used for cooling 15 determined as a function of solar collector area and storage tank capacity The economic analysis performed showed that the solar cooling system is marginally competitive only when it is combined with domestic water heating Hammad and Zurigat described the performance of a 1 5 ton solar cooling unit The unit comprise a 14m flat plate solar collector system and five shell and tube heat exchangers 3 The unit was tested in April and May in Jordan The maximum value obtained for actual coefficient of performance was 0 55 Florides et al 4 modeled a complete system comprised of a solar collector a storage tank a boiler and a LiBr water absorption refrigerator which can cover a typical house load for the whole year The TRNSYS program was used to model the system together with the weather values of a typical meteorological year TMY file for Nicosia Cyprus Using this approach a system optimization was performed in order to select the right equipment
244. er allowing the boiler to operate only when the temperature of the fluid delivered to the load is below an optimum value Table 3 Evacuated solar tube collector characteristics used in the TRNSYS simulations Parameter no Efficiency mode Specific heat of collector fluid kJ kg C Value 4 19 nv T LM G Flow rate per unit area at test conditions kg h m 50 a Intercept efficiency 0 82 a Negative of the first order coefficient of the efficiency kJ h m C 7 884 e Effectiveness of the collector loop heat exchanger No heat exchanger used Optical mode b Incidence angle modifier constant Oo n efficiency T av Use incidence modifiers 0 2 average collector fluid temperature C ambient temperature C I incident radiation kJ m h 48 G A Florides et al 3 SYSTEM OPTIMISATION A number of runs are carried out in order to optimise the various factors affecting the per formance of the system All runs consider the weather data for Nicosia Cyprus contained in a TMY file constructed by Petrakis et al 1998 The parameters considered are as follows a The collector slope angle The solar heat gain from the system for various collector slope angles is shown in Fig 3 The optimum angles in the Cyprus environment are i 27 for the flat plate collector ii 30 for the compound parabolic collec tor and 111 30 for the evacuated tube solar collec tor This 1s due to th
245. er 70 90 9C Heat storage capacity 2 tanks 30 m Thermal gain in summer up to 1800 kWh day Heat transport and storage medium water Air Conditioning System Arkla WFB 300 Solaire absorption chiller max 90 kW Temperature hot water 70 90 9C Temperature chilled water min 7 119C Temperature cooling water 25 28 9C Capacity of wet cooling tower max 200 kW Cooling load in summer up to 500 kWh day Air handling units l in each house 6 Air outlets inlets 1 in each floor 12 Solar refrigeration in Maruata Michoac n M xico Under the sponsorship of the Mexican government PRONASOL program a fishing village on the Pacific coast of Michoac n the American Company Energy Concepts Co installed six Double Isaac systems three for ice production and three for cooling a cold storage room Energy Concepts 1993 The project started in October 1991 with the installation of two double Isaac and after being hit by two hurricanes which damaged the most of the concentrating collectors has now been completed and is under the management of the local 690 WREC 1998 authorities The double Isaac has a nominal capacity of 66 kg of ice per day Measurements in Maruata made in November December 1994 showed an average ice production of 29 kg per day per unit The cold storage had an average temperature of 5 9C during these months which is quite adequate for short time preservation of fish The village at the time of installation had no electricity but now it
246. er can be fed to the condenser of the mechanical chiller to almost double its COP for ice production A realistic value for these operating conditions is COP ech 23 6 Ebara Corporation 1997b The jump in COP econ derives from the substantial reduction in the thermal lift and hence in the internal losses of the ice making cycle The condenser and evaporator can operate at about 5 C and 20 C respectively In contrast during daytime operation the mechanical chiller s con denser will operate at about 35 C The heat rejection from the turbine contributes to enhanced ice production In the scenario analyzed in the previous section with 45 kW of electrical input to the mechanical chiller the effective cooling energy stored in ice would be around 250 kWh per hour of dedicated ice making operation For example 12 h of night 30 J M Gordon and K C Ng time operation would result in the production of about 20 tons of ice which require a store of around 30 m The incremental cooling capacity for the 12 h daytime period would be 250 kW namely the high performance night time ice pro duction strategy would more than double the installed cooling capacity For daytime operation at COP 3 0 ice production driven by the full 45 kW of turbine output would yield 135 kWh of cooling energy per hour of ice making operation equivalent to the production of around 1 2 tons of ice per hour and requiring about 1 7 m of additi
247. eran los efectos de la radiaci n Adem s en calefacci n las cargas internas no son p rdidas de calor sino ganancias que tender an a disminuir las necesidades del equipo propuesto e Cargas por conducci n a trav s de cerramientos e Carga debida a ventilaci n e Carga debida a infiltraciones e Cargas internas 3 2 3 CARGAS DE REFRI GERACI N PARA CLI MATI ZACI ON A continuaci n se detalla el m todo de c lculo de los componentes de carga antes indicados 3 2 3 1 CARGA A TRAV S DE PAREDES TECHOS Y SUELOS Las ganancias de calor por las paredes exteriores suelos y techumbres se calculan a la hora de m ximo flujo t rmico y se deben no solo a la diferencia entre las temperaturas del aire que ba a sus caras exteriores e interiores sino tambi n al calor solar absorbido por las exteriores la insolaci n y la diferencia de temperatura exterior y la interior son esencialmente variables en el transcurso del d a por lo que la intensidad del flujo a trav s de la estructura exterior es inestable Por lo tanto se ha recurrido al concepto emp rico de diferencia equivalente de temperatura definida como la diferencia entre las temperaturas de aire interior y exterior capaz que resulta del flujo calor fico total a trav s de la estructura originado por la radiaci n solar variable y la temperatura exterior Esta diferencia de equivalente de temperatura a trav s de la estructura debe tener en cuenta los diferentes tipos de c
248. eraturas del agua m xima permisible dentro del dep sito la temperatura m nima de arranque de la m quina de absorci n es 80 C pero una vez esta est en funcionamiento puede seguir funcionando hasta una temperatura de 609C si suponemos que comenzamos a suministrar agua caliente a 90 9C y que tenemos un margen de temperaturas hasta las 75 C el salto t rmico en el dep sito ser de At 90 75 15 9C 3 2 1 1 P RDIDAS DE CALOR EN LOS CONDUCTOS El coeficiente global de transmisi n del calor para una tuber a viene expresado 1 T HT r Armaflex r r y rin r In DN n n pF k 12 k gt lt 7 1 No se han considerado los t rminos convectivos y que todo el calor es S transmitido por conducci n 12 Conductividad t rmica del cobre K122386 W m C K gt 3 Conductividad t rmica del aislante K gt 3 0 045 W mK r radio interior del conducto r120 0125 m r2 radio exterior del conducto 2 0 014 m r3 radio exterior aislamiento r320 033 m U 1 4 W m K ANEJOS 170 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Como la superficie exterior va a ser constante a lo largo de toda la instalaci n podemos expresar este coeficiente en funci n de la longitud de la tuber a La longitud de la circunferencia exterior es
249. erent working fluids Based on the specified design features the code calculates the operating parameters in each sys tem Results indicate a definite performance ad vantage of the direct regeneration system over the indirect one Hawlader et al 1993 developed a lithium bromide absorption cooling system employing an I1 X11 m collector regenerator unit They also have developed a computer model which they validated against real experimental values with good agreement The experimental results showed a regeneration efficiency varying between 38 and 67 and the corresponding cooling capacities ranged from 31 to 72 kW Ameel et al 1995 gives performance predic tions of alternative low cost absorbents for open cycle absorption using a number of absorbents The most promising of the absorbents considered was a mixture of two elements lithium chloride and zinc chloride The estimated capacities per unit absorber area were 50 70 less than those of lithium bromide systems Ghaddar et al 1997 presented modelling and simulation of a solar absorption system for Beirut The results showed that for each ton of refrigera tion it is required to have a minimum collector area of 23 3 m with an optimum water storage capacity ranging from 1000 to 1500 1 when the system is to operate solely on solar energy for about 7 h per day The monthly solar fraction of total energy use for cooling is determined as a function of solar collector area and
250. ersonas presentes en el local cuyo valor aproximado se puede tomar igual a 0 75 3 2 3 5 2 lluminaci n El calor desprendido por las luces es todo calor sensible pero una parte es carga por radiaci n y otra lo es por convecci n dependiendo del tipo de iluminaci n por lo que nuevamente la carga instant nea de refrigeraci n deber tener en cuenta el efecto del almacenamiento para poder evaluar con precisi n su contribuci n a la carga total 3 2 3 5 3 Ganancias debidas a la instalaci n Se suele contabilizar en este apartado la energ a desprendida por los ventiladores de los equipos Esta energ a se transforma en carga sensible Se suele aproximar al 6 de la suma de todas las cargas sensibles 3 2 4 CARGAS DE CALEFACCI N La estimaci n de la potencia t rmica m xima para calefacci n se calcula de la misma forma que para el caso de refrigeraci n pero para la situaci n m s desfavorable temperatura m nima radiaci n solar nula m nima presencia de personas y luces m nimas En el caso de calefacci n hay que tener en cuenta que las cargas son p rdidas de calor al mantenerse una temperatura ambiente superior a la temperatura exterior excepto en el caso de las cargas internas El c lculo de las necesidades energ ticas de los locales a climatizar se encuentra en el anejo n 1 Estimaci n de la carga t rmica de los locales a acondicionar En este anejo se han calculado las necesidades de los locales en fun
251. ertas con el fin de mantener la misma cantidad de aire seco en el interior del local La cantidad de calor sensible y latente aportado como carga en forma instant nea se obtiene como Carga sensible Qsen Vvent p Cp Tse TsL Qsen carga sensible W Cp calor espec fico del aire J kg2C Tse temperatura seca exterior 2C temperatura seca del local 9C Carga latente Qiat Vvent p ro We W Qiac carga latente W hig calor latente de cambio de fase del agua J kg We relaci n de humedad del aire exterior Kgagua Kgaire seco relaci n de humedad del aire del local Kgagua Kgaire seco Vvent Caudal de ventilaci n m3 s p densidad del aire de ventilaci n kg m3 MEMORIA DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 3 2 3 4 CARGA DEBIDA A I NFILTRACI ONES Se trata como en el caso de la ventilaci n de una carga instant nea que aporta tanto calor sensible como calor latente al local Se eval a de forma semejante a lo visto para la carga de ventilaci n en donde se sustituye el caudal de ventilaci n por el caudal de aire infiltrado Este aire entra en la instalaci n por la diferencia de presiones entre el exterior y el interior por efecto del viento y por diferencias de densidades efecto chimenea El caudal de air
252. es solo es sostenible durante menos de 10 minutos debido a la r pida ca da de temperatura en el fluido por lo que el control de la instalaci n conmutaba continuamente la alimentaci n a la m quina entre colectores y dep sito lo que generaba debido a la lentitud de actuaci n de las v lvulas de tres v as cortes en el fluido y parada de ROTARTICA 2 Vertiendo las sobreproducciones a los locales En lugar de hacer funcionar un aerotermo para disminuir la temperatura en los colectores solares disipando de esta manera el calor generado al ambiente es posible hacer que la instalaci n se arranque autom ticamente y climatice las salas deseadas o reas comunes de la edificaci n en donde se encuentra la instalaci n de esta forma la demanda energ tica en los momentos que voluntariamente se quieran climatizar las estancias ser menor 7 4 2 4 CONTROL DE CAUDAL VARI ABLE EN EL CI RCUI TO PRI MARI O Debido a que la radiaci n solar incidente sobre los colectores es variable es posible hacer que la bomba que hace circular el fluido por los colectores solares trabaje a diferentes reg menes de giro para proporcionar el caudal necesario en funci n de la potencia a absorber por el fluido As se har que la bomba funcione a un r gimen mayor cuando la radiaci n es mayor y a un r gimen menor cuando la radiaci n es menor consiguiendo que la bomba funcione de forma continuada durante el mayor n mero de horas consumiendo l MEMORIA
253. estrasse 10 CH 8640 Rapperswil Switzerland 15 H W Coleman Steele Jr Experimental uncertainty analysis for engineers Wiley New York 1999 ISBN 0471121460 16 E Mathioulakis K Voropoulos V Belessiotis Assessment of uncertainty in solar collector modeling and testing Sol Energy 66 5 1999 337 347 17 Kipp Zonen Instruction manual pyranometer CM 6B 7B Delft The Netherlands 2001 18 V Sabatelli D Marano G Braccio V K Sharma Efficiency test of solar collectors uncertainty in the estimation of regression parameters and sensitivity analysis Energy Con vers Manage 43 2002 2287 2295 19 Yazaki Energy Systems Catalogue data on absorption chiller model WFC 10 1997 20 R M Tozer M A Lozano Thermo economic optimisation of a single effect absorption chiller and cooling tower Proceed ings of the ISHPC 99 conference International Sorption Heat Pump Conference Munich 1999 p 1 7 21 IEA Heat Pump Programme Annex 24 Absorption machines for heating and cooling in future energy systems HPP AN24 4 final report 2000 p 30 1 22 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes Wiley New York 1991 ISBN 0471510564
254. from the collector is at its maximum and is about 130 C i e the system needs to be pressurized to prevent evaporation of the water This 1s because as can be seen from Fig 14 the collector energy gain is also maximum at the same time interval 140 120 100 80 60 Temperature C 40 20 0 01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Time hr Fig 13 Hourly variation of solar collector temperature July 1st 30000 25000 20000 15000 10000 5000 Energy from solar kJ 5000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Time hr Fig 14 Hourly variation of collector energy gain from solar collector July 1st 1154 F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 Solar fraction JAN FEB MAC APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC Month Fig 15 Monthly variation of solar fraction for different solar collector areas 6 2 Solar fraction The purpose of solar energy systems 1s to displace part of the conventional fuel consumption of the auxiliary heater or boiler The solar fraction 1s defined as f Qu m Oaux 2 Qu where O rate of useful energy gain from solar collector system kJ Qax rate of auxiliary energy consumption kJ Since solar fraction is one of the most important parameters to solar collectors here we tried to investigate this parameter for the solar collector considered based on Malaysia s climate Fig 15 shows the monthl
255. g on low grade heat the COP of the two stage chiller 1s roughly around 0 4 which is slightly lower than that of the single stage one s nominal value 0 6 which 15 working at high temperature heat medium As the required heat medium temperature 15 lower for the two stage chiller simple solar collectors operating at a higher thermal efficiency could be used as the heat source This would positively improve the total COP of the system which 15 roughly in the same order as that of a single stage system To illustrate the trends of variation of collector efficiency for operating single stage and two stage chillers a comparison was made with a Yazaki Blue Panel flat plate collector model SC X1020 Yazaki Co 1982 which was designed to match the single stage chiller and for domestic hot water The instantaneous efficiency of the collec tor is expressed as Ti T n 0 8 4 85 1 where and T are the collector inlet water 80 70 60 two stage 700 W m 50 40 30 Collector efficiency 20 10 0 00 0 02 0 04 0 06 temperature and ambient temperature respective ly The above correlation is based on the collector aperture area 1 91 m Based on the above equation the instantaneous efficiency of the collector decreases with a in crease in the collector inlet temperature and also with a decrease in solar radiation input 1 Fig 6 shows the comparison of collector efficiency obtained
256. gas supplies were lessening led to US government regulations prohibiting the use of gas in new constructions Together with the low cost of electricity this led to the declination of the absorption refrigeration market Keith 1995 Today the major decisive factor for choosing the type of system to install for a particular applica tion is the economic trade off between the differ ent cooling technologies Absorption chillers typi cally cost less to operate but they cost more to purchase than vapour compression units The payback period depends strongly on the relative cost of fuel and electricity assuming that the operating cost for the needed heat is less than the operating cost for electricity The technology was exported to Japan from the US early in the 1960s and the Japanese manufac turers set up a research and development program to improve further the absorption systems The program led to the introduction of the direct fired double effect machines with improved thermal performance Today gas fired absorption chillers deliver 50 of commercial space cooling load worldwide but less than 5 in the US where electricity driven vapour compression machines carry the majority of the load Keith 1995 Nowadays the majority of the city houses in Cyprus are provided with boilers for heating and flat plate solar collectors for domestic water heating production Therefore in the present study the absorption chiller is powered by both
257. gen de una de las salas a climatizar Sal n principa 6 000 32 L h r 4 V eral AAT MS LE I I I L I I r I L I I I I I r I L I I r I I niae Yr p Yr p E I 1 000 Hora solar Mes Agosto Aula de formaci n Aula de formaci n l Sula de formaci n lll de refrigeraci n en el mes de agosto Figura XXII Evoluci n horaria de la carga t rmica MEMORIA DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Aula de formaci n Aula de formaci n Aula de formaci n lll Figura XXIII Evoluci n horaria de la carga t rmica de calefacci n en el mes de Enero Los resultados m ximos son los siguientes Salal Salall Salalli Tabla V Resultados del c lculo mediante el programa DPClima MEMORIA 59 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 4 DEFINICI N DE LA INSTALACI N La instalaci n estar compuesta por un generador t rmic
258. gned to add heat to the flow stream at a user designated rate Omax whenever the external control input signal is equal to one and the heater outlet temperature is less than a user specified maximum Tet By specifying a constant value of the control function of one and specifying a sufficiently large value of Omax this routine will perform like a domestic hot water auxiliary with internal control to maintain an outlet temperature of T By providing a control function of zero or one from a thermostat or controller this routine will perform like a furnace adding heat at a rate of Q but not exceeding an outlet temperature of 7 4 In this application a constant outlet temperature is not required and Tse may be thought of as an arbitrary safety limit By considering that the maximum possible heat addition to fluid stream is equal to O max times conversion efficiency ne Oloss zx UA T To T 1 NO max 3 where Ojoss losses from heater kJ Tony temperature of heater surroundings for loss calculations C UA overall loss coefficient between the heater and its surrounding kJ h C As it was explained above for the continuous operation of absorption unit the auxiliary heater automatically operates whenever tank load temperature is below 80 C Fig 19 shows the auxiliary heater work time during 1 day Ist of July During the period from F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 1157 25000 20000 ES B nm
259. gua refrigerante ya vaporizada es conducida hacia el absorbedor donde llega la soluci n de LiBr proveniente del generador Aqu es donde ocurre la absorci n es el proceso que da nombre al ciclo El vapor de agua refrigerante es absorbido por la soluci n de LiBr y es conducida al generador donde el ciclo vuelve a comenzar Otra caracter stica de este aparato es que esta continuamente girando para favorecer el proceso de absorci n que es cr tico en estos sistemas Este giro se realiza por medio de un motor EA 06 1 1 Esquema de funcionamiento del aparato Entrada agua caliente Salida agua Salida agua l fria caliente WEAR LOA E zx b 3 LESS A y aae DO res J ti i z Y a qur B Reo x como i i E Entrada agua j Entrada caliente agua fr a Salida agua caliente 06 1 2 Esquema de la instalaci n completa Hay m ltiples posibilidades de instalar ROTARTICA SOLAR 045v en una instalaci n solar ya existente o partiendo de cero A continuaci n se presenta una posible propuesta a modo de ejemplo EA Te Caldera EN en Auxiliar Propuesta de acople para a adir un eee aparato Rotartica a una instalaci n Solar Combi convencional aM Acumulador B3 Conexi n con la f f instalaci n Emisores f convencional Fan Coils suelo radiante Acumulador
260. hot water systems provide hot water for daily use to meet the high demand especially during winter season But in the summer season when the hot water consump tion becomes less and solar radiation is high a large portion of solar heat is under utilized As such the hot water temperature can normally reach temperatures higher than 70 C If a two stage absorption chiller were added to the system the excess solar heat could be fully utilized for cooling to meet with the high cooling demand in the summer season This situation would open a wide opportunity for solar cooling applications A conventional solar hot water system integrated with a two stage chiller would be a best alterna tion to meet the demand of hot water in winter season and demand of cooling in summer season In recent years in China modified flat plate collectors and all glass vacuum tube solar collec tors are popular and competitive in the market The cost per square meter collector area are usually 1 3 1 2 the cost of high grade glass to metal evacuated tube collectors The two stage Date Time Temperature C Cooling COP capacity Hot water Chilled water Cooling water kW Inlet Outlet Inlet Outlet Inlet Outlet April 29 11 30 60 8 50 4 14 7 10 1 28 4 33 0 71 3 0 388 April 29 13 00 62 0 51 9 11 1 6 8 28 2 32 1 66 7 0 373 May 4 12 00 69 1 55 7 15 5 10 1 29 6 35 7 102 8 0 434 May 4 15 30 68 6 56 0 13 5 8 7 30 1 35 8 91 3 0 410 May 5 13 00 69 1 56 9 12 0 7 5 29 6 3
261. i n paradas motor de giro parado y aparato aislado Alarma de SUBENFRIAMIENTO Pulsar restart Si la y la temperatura exterior es alarma persiste llamar inferior a 59C con lo que se al SAT activa el sistema ANTIHIELO Alarma de Pulsar restart Si la SOBRECALENTAMIENTO alarma persiste llamar al SAT Nota En verano puede aparecer agua en el aparato debido a las condensaciones Ld 35 ROTARTICA S A Polo de Innovaci n GARAIA Uribarri auzoa 3 20500 ARRASATE MONDRAGON Guip zcoa ESPANA Tel fono 34 943 73 94 31 CAPTADOR T RMICO ISONOX II 555 ISOFOTON ESPECIFICACIONES T CNICAS PLACA COLECTORA Tipo Parrillas de tubos de 20 22 y8 10 13 15 mm Superficie til m 1 90 Construcci n Tubos soldados a chapa Capacidad I 1 6 8 10 y 2 7 13 15 Material Cobre Presi n max de trabajo kg cm 7 Soldadura Esta o plomo Presi n de prueba kg cm 20 SUPERFICIE ABSORBENTE Material Cobre con deposici n de xido de titanio Emisividad 0 05 0 03 Absortividad 0 95 0 015 Temperatura max C 180 CUBIERTA DE VIDRIO Unidades 1 Dimensiones L x A mm 1970 x970 Tipo Templado Espesor mm 3 17 Contenido en hierro 0 05 Transmitancia 92 Tipo Poliisocianurato expandido Espesor mm 20 TUBER AS Conexi n 22 1 Dimensiones LxAxE mm 2000x1000x88 Material tapa posterior Chapa galvanizada 0 6 mm Ma
262. i la temperatura exterior disminuye por debajo de la temperatura m nima exterior especificada por T MIN EXTERIOR 5 4 1 2 MARCHA PARO Esta subrutina se selecciona cuando el circuito est en marcha es decir cuando el control est trabajando conforme al circuito o cuando est en paro es decir cuando todas las salidas se resetean a su estado de reposo La selecci n Marcha Paro se puede realizar mediante el panel de operador TD200 El estado de Paro tambi n se puede producir con alguna de las siguientes condiciones Que exista una alarma en la Rot rtica Que haya saltado el t rmico de alguna de las bombas Que haya saltado el t rmico de las electrov lvulas Que haya saltado el t rmico de la Rot rtica Que se active desde el panel de operador TD200 Que se active remotamente desde el SCADA POT ema sr pen l MEMORIA TP DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 5 4 1 3 SELECCI N VERANO I NVI ERNO Si el control no est en paro el control tiene dos modos de trabajo uno en ciclo de verano y otro en ciclo de invierno 5 4 1 4 CICLO VERANO Si se ha seleccionado este modo de trabajo el primer paso es determinar si hay demanda de fr o esto se determina si hay alg n fan coil activando la entrada correspondiente con esto se activa la
263. ia de 800mm libres alrededor del aparato para poder acceder a l en caso de necesitar alguna intervenci n de reparaci n o mantenimiento 03 K rofentiice RECOMENDACIONES PREVIAS Previo puesta en marcha de la unidad personal cualificado debe verificar 04 Que los datos de la red de alimentaci n el ctrica son los que figuran en la placa de caracter sticas Que la estanqueidad de los circuitos de agua fr a y caliente es correcta Que el aparato est correctamente conectado a una eficaz instalaci n de puesta a tierra tal y como est previsto en las vigentes normas de seguridad el ctrica El fabricante nunca ser considerado responsable de eventuales da os provocados por falta de puesta a tierra de la instalaci n En caso de aver a y o mal funcionamiento el aparato se detendr La anomal a se se alizar por el encendido de un led y se identificar a trav s de un c digo de alarma NO INTENTE REPARAR LA AVER A Para garantizar la eficacia de la reparaci n y para el correcto funcionamiento del aparato es necesario que dicha reparaci n sea realizada por personal cualificado Se recomienda realizar el mantenimiento anual indicado por el fabricante La reparaci n de los aparatos deber ser efectuada utilizando nicamente recambios originales El no cumplimiento de estas normas supondr la p rdida de garant a del aparato DESCRIPCI N DEL APARATO Un aparato de absorci n funciona en base a
264. ible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C ANEJOS 156 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA equivalente 20 9C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 8 9C C Sensible 482 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Sur Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C equivalente 5 681 C C Sensible 1941 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 8 W C Sensible 8 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 K 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 4 W m2 Fracci n Soleada 0 96 SC 0 09005 C Sen cond 393 W C Sen inst rad OW C Sen almac rad OW Existen 3 ventanas iguales C Sensible 1179 W Local Aula de formaci n II Condiciones interiores Ts 202C Hr 35 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro ANEJOS 157 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA
265. icie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 31 97 C C Sensible 60 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C T3 equivalente 34 05 C C Sensible 44 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 54 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 22 W Nombre PA5PF2LA10BP15 ANEJOS 134 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 27 32 9C C Sensible 133 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Norte Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C T3 equivalente 42 02 9C C Sensible 1362 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 K 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 60 W m2 Fracci n Soleada 36 96 SC 0 09005 C Sen cond 97 W C Sen inst rad 6 W C Sen almac rad 5 W Existen 3 ventanas iguales C Sensible 324 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C nterior Temp
266. ig 8 shows a plot of the temperatures of the water streams that flowed through the absorption chiller on 08 08 03 These temperatures have a strong impact on the COP and cooling capacity of the machine 21 From the time the evaporator temperature started decreasing the chiller entered transient regime of operation This occurred at 09 40 When the leaving chilled water temperature reached 9 C at 10 50 the chiller entered permanent regime so the start up duration of transient operation was 1 17 h It operated under permanent regime until 18 10 for 7 33 h The chiller once again entered transitory regime for a further 10 min until the leaving chilled water temperature exceeded 16 C at 18 20 as shown in Fig 8 Water Temperature C 10 10 11 00 11 50 12 40 13 30 14 20 15 10 16 00 16 50 17 40 e e e Solar Time hour minute Leaving Collector Entering Collector Entering Generator Leaving Generator Entering Absorber amp Condenser o Leaving Absorber amp Condenser x Leaving Evaporator x Entering Evaporator Fig 8 Flow temperatures in water circuits against solar time 08 08 2003 A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 6 Results and discussion The solar cooling system was tested daily from the 25th of July till the 19th of August 2003 During these days the sky in Madrid was generally clear thus ideal for solar cooling and
267. ilability However before any decision is taken on which type of system to install the system needs to be optimized with the procedure suggested in this paper Finally by considering the problem of pollution of the planet due to the burning of fossil fuels the adoption of solar energy to power absorption chillers even with marginal economic benefits should not be underestimated Acknowledgements The authors would like to acknowledge the support of UKM and the most for the funding of the project under the IRPA No 02 02 02 0010 EA 112 F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 1159 References 1 ASHRAE Handbook of fundamentals 1989 Dorgan CB Leight SP Dorgan CE Application guide for absorption cooling refrigeration using recovered heat American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers 1995 2 Ghaddar NK Shihab M Bdeir F Modeling and simulation of solar absorption system performance in Beirut Renewable Energy 1997 10 4 539 58 3 Hammad M Zurigat Y Performance of a second generation solar cooling unit Solar Energy 1998 62 2 79 84 4 Florides GA Kalogirou SA Tassou SA Wrobel LC Modeling and simulation of absorption solar cooling system for Cyprus Solar Energy 2002 72 1 43 51 SS Pergamon www elsevier com locate solener PII 80038 092X 01 00098 6 Solar Energy Vol 72 No 2 pp 155 165 2002 2002 Elsevier Science Ltd All rights reserved Printed
268. imilarly the heat output from the tank was evaluated by applying the same form of equation to the tertiary hot water circuit connecting the tank to the generator as follows Os output Mow Cp Gis m fon 7 The heat loss from the storage tank was found to be a significant contributing factor to the heat loss from the system to the environment Applying energy balance on the tank the equation of following form was obtained QO input Qi stored O dos Os output 8 To minimize the tank loss a fiberglass insulating material with a thickness of 50 60 mm has been recommended which yields an overall heat loss coefficient U value of 0 5 0 9 W m Again optimum storage characteristics are subject of future work 3 3 Absorption chiller A 35 kW nominal cooling capacity Indirect hot water driven WFC 10 absorption chiller manufactured by Yazaki 19 was used since a commercial product with a cooling capacity of 10 KW was not available The generator design of the machine allowed the use of hot water in the temperature range of 65 90 C Cold production was observed to begin when the temperature at the uppermost part of the tank reached 65 C The measured volumetric flow rate of hot water delivered by generator pump was about 0 28 1s Since the temperature of hot water entering and leaving the generator was also measured at any given time the heat delivered to the generator was evaluated from the following equation
269. indicadores de la presi n 09 La presi n que indican los man metros debe estar entre 1 5 y 2 bar Presi n con el agua fr a de llenado Comprobar que la estanqueidad de los circuitos de agua fr a y caliente es correcta Purgar los 3 circuitos correctamente Para ello deben encenderse y apagarse las bombas repetidas veces de manera que el aire de las tuber as salga al exterior VER CAP TULO 012 2 PORTAMANDOS El panel portamandos est ubicado en el frontal exterior del aparato y es la principal v a de comunicaci n entre el instalador o el usuario final y el aparato o Unidad Principal En la figura siguiente se muestra su configuraci n E on off restart e rotartica O isolated error code Pulsador de membrana de encendido apagado on off Pulsador de membrana de rearme restart Indicador de caudal J gt Cuando el led est encendido color verde indica que el caudal en los 3 circuitos alimentaci n solar refrigeraci n y agua caliente residual entra dentro de los rangos establecidos para poner en marcha la Unidad Generadora Cuando esta luz parpadea significa que el sistema antihielo se ha puesto en marcha para evitar la congelaci n de los circuitos que gobiernan el aparato Indicador de temperatura I Cuando el led esta encendido color verde indica que el agua que el agua que recibe el generador tiene una temperatura suficiente mas de 8056 y no sobrepa
270. ion program was a highly capable tool for the planning of solid absorption cooling machines and their components Bansal et al 1997 designed and fabricated a solar cooling unit on solid vapour intermittent absorption system which utilises thermal energy supplied by the heat pipe vacuum tube solar collectors through thermosyphonic flow water The unit of 1 5 kWh day cooling capacity uses ammonia as a refrigerant and IMPEX material 80 SrCl and 20 Graphite that has high heat and mass transfer coefficient as well as high absorption capacity Theoretical maximum overall COP of the unit was 0 143 and it depends upon the climatic conditions Under field conditions it was found that if the maximum daytime ambient temperature was 30 C and night time temperature 20 C The overall COP was found to be only 0 081 Headley et al 1994 used a compound parabolic concentrating solar collector CPC of concentration ratio 3 9 and aperture area 2 m to power an intermittent solid adsorption refrigerator and ice maker using activated charcoal carbon as the adsorbing medium and methanol as the working fluid Up to 1 kg of ice at an evaporator temperature of 6 C was produced with the net solar coefficient of performance COP being of the order of 0 02 Maximum receiver adsorbent temperature recorder was 154 C on a day when the insolation was 26 8 MJ m Temperatures in excess of 150 C are undesirable since they favour the conversion of methanol to di
271. irecto Presi n del vapor de entrada 60 80kPa 790kPa Z o y Ta de entrada del agua caliente 115 132 C 188 C T entrada agua de enfriamiento 30 30 Caudal agua de enfriamiento 65 115 ml s 65 80 ml s 79 81 ml s por kW de refrigeraci n T salida agua de refrigeraci n Caudal agua de refrigeraci n 43 47 ml s 43 ml s 43 ml s por kW de refrigeraci n Consumo el ctrico por kW de 3 11 W 3 11W 3 11W m 7 refrigeraci n Capacidades nominales 0 18 5 8 MW 0 35 6 MW 0 35 5 3 MW Peso 320 50000 kg 7000 60000 kg 5000 80000 kg Tabla Caracter sticas de m quinas de absorci n de LiBr Tanto las m quinas que usan bromuro de litio como refrigerante como las que usan amoniaco agua necesitan de un equipo de disipaci n de calor para eliminar el calor del agua de enfriamiento adquirido en el absorbedor y condensador Normalmente consisten en torres de enfriamiento en el caso de las m quinas de bromuro de litio Su principio de funcionamiento es el enfriamiento evaporativo Reciben agua a una temperatura elevada y producen la evaporaci n de una parte de la misma devolviendo el resto as enfriada al circuito Para facilitar la evaporaci n provocan mediante ventiladores la circulaci n de aire en contracorriente con el agua pulverizada La temperatura m nima que podr a alcanzar el agua corresponde a la temperatura del bulbo h medo del aire El dise o m s extendido de to
272. ivel percentil del 99 para hospitales cl nicas residencias y el 97 5 para condiciones generales Radiaci n solar se considera nula ya que las mayores necesidades ocurren o bien por la noche o en d a nublado Temperatura del suelo de acuerdo a la NBE CT 79 en calefacci n s existe un efecto apreciable de la temperatura del suelo En esta norma se establece una zonificaci n para Espa a en cuanto a la temperatura del suelo para el c lculo de dise o de instalaciones de calefacci n Humedad relativa tiene poca importancia el valor de la relaci n de humedad es bajo y se considera un 90 para localidades pr ximas al mar lagos o r os y del 80 al 85 para el resto de las ciudades MEMORIA 50 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 3 2 2 CLASIFICACI N Y METODOLOG A DEL C LCULO DE CARGAS Para dimensionar los equipos se requiere hacer la estimaci n de la carga m xima El problema es que no se conoce a priori el momento en el que se dar por lo que habr a que hacer un c lculo hora a hora y para cualquier mes De todas formas la mayor a de las instalaciones tienen el momento de m xima carga sobre las 15 00 solares del mes de julio o agosto para refrigeraci n y sobre las 7 00 10 00 solares del mes de enero para calefacci n en el
273. junto con agua como absorbente Existen otras combinaciones de refrigerante absorbente como NH3 NaSCN Tio cianato s dico metilamina como refrigerante y agua como absorbente R 22 como refrigerante y dimetil ter de tetraetileno como absorbente metanol como refrigerante y Bromuro de Litio como absorbente etc 2 2 1 2 2 Componentes del ciclo de absorci n Absorption Refrigeration Cycle steam or hot water condenser cooling generator iW water evaporator 1 E PE wake heat gl A exchanger I c Al absorber HI 1L 2 Lo E Emi Figura XVII Ciclo de refrigeraci n por absorci n de simple efecto MEMORIA 29 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Los cuatro componentes b sicos del ciclo de refrigeraci n por absorci n son el generador y condensador en el lado de alta presi n y el evaporador y el absorbedor en el lado de baja presi n La presi n en el lado de alta presi n es aproximadamente diez veces mayor que en el lado de baja presi n Las condiciones usadas en la figura XVIII son aproximadas produci ndose variaciones con los cambios de carga y las temperaturas del agua de enfriamiento Boiling Point of Water temperature 015 psa 1 5 nsla 1 0
274. l chiller of high COP and the rest the turbine heat rejection to drive the absorption chiller This engenders a different approach to solar cooling and the net COPs beam radiation to delivered cooling power achievable with existing compo nents is around 1 4 In comparing solar cooling systems an either or view has usually been adopted either oper ating a mechanical chiller with solar generated electricity or driving an absorption chiller with solar produced heat Either way the best solar to cooling COPs with current commercial tech nologies are in the range 0 3 0 5 The thermodynamic cascade strategy and calculations of attainable net COPs reveal that the analysis need not be either or but rather both The solar block is a field of compact low profile fiber optic mini dishes that can deliver heat at temperatures of order 1000 C at collection ef ficiencies as high as 80 Feuermann and Gor don 1999 Any high efficiency high concentration solar cooling system can generate values of COP exceeding 1 0 with the thermodynamic cascading scheme noted here But until recently such solar systems have not been able to satisfy the criteria of 1 modularity 2 compactness 3 low wind loads and associated low structural costs while 4 producing high enough temperatures to run efficient gas turbines The fiber optic mini dish system satisfies all these criteria at costs that should be less than or comp
275. l cual ha sido expresamente concebido es decir para todas las aplicaciones de refrigeraci n y acondicionamiento que respeten las condiciones de funcionamiento del mismo Cualquier otro uso se considerar inadecuado y por lo tanto peligroso Se recomienda proteger el aparato de usos inadecuados que puedan constituir alg n peligro Ejemplo Mantenerlo alejado de zonas de juego de ni os Est excluida cualquier responsabilidad contractual y extracontractual del fabricante por los da os causados por errores de insolaci n o uso as como por la no observaci n de las recomendaciones e instrucciones suministradas por el fabricante Tras quitar el embalaje al aparato es importante asegurarse de la retirada del mismo Los elementos de embalaje bolsas de pl stico poliuretano expandido clavos etc no deben dejarse al alcance de los ni os por cuanto pueden suponer una potencial fuente de peligro 01 TRASLADO DEL APARATO Para realizar cualquier desplazamiento del aparato es necesario que se encuentre convenientemente embalado Cualquier operaci n de desplazamiento de ROTARTICA SOLAR 045v puede realizarse sin dificultad ya que el aparato se encuentra embalado sobre un palet Si el movimiento es en el plano horizontal se coge el palet por medio de un traspalet o de una carretilla elevadora y se traslada al lugar donde debe ir instalado Si movimiento es en el plano vertical y el aparato debe ser i
276. l es necesario una superficie de captaci n de 180 200m2 y se obtienen 232 kW 2 2 4 2 SOLAR REFRI GERATI ON AND COOLI NG Se realiza un proyecto de climatizaci n en viviendas mediante maquina de absorci n y energ a solar en el que se usan 316 m de captaci n solar tanque de almacenamiento de 30 m y una m quina de absorci n de 90 kW tras la experiencia se obtienen condiciones de confort aceptables en las viviendas sin especificar de forma rigurosa los resultados 2 2 4 3 MODELING AND SIMULATION OF AN ABSORPTION SOLAR COOLING SYSTEM FOR CYPRUS MODELLI NG SIMULATION AND WARMI NG I MPACT ASSESSMENT OF A DOMESTI C SI ZE ABSORPTI ON SOLAR COOLING SYSTEM SIMULATION AND OPTIMIZATION OF A LI BR SOLAR ABSORPTI ON COOLI NG SYSTEM WI TH EVACUATED TUBE COLLECTORS Los laboratorios de energ a solar de la universidad de Wisconsin elaboran un sistema para simular durante un a o la refrigeraci n de una vivienda de 196 m con una instalaci n que consta de una m quina de absorci n un tanque de almacenamiento y colectores solares despu s de realizar varios an lisis con diferentes tipos de colectores placa plana tubos de vac o y concentradores parab licos y con diferentes vol menes de tanque obtienen que la soluci n mas rentable consiste en un sistema de 15 m de concentradores parab licos con una inclinaci n de 305 600 de tanque de almacenamiento y una m quina de absorci n de LiBr H20 de simple efecto sin apoyo con una potenci
277. la conexi n hidr ulica correspondiente al circuito de agua fr a ver apartado 2 3 de este manual Llenado de circuito de agua fr a y caliente residual Li Los circuitos deben llenarse hasta que los man metros muestren una presi n de 1 5 bares 012 PRECAUCIONES CONTRA LAS HELADAS La Unidad Principal lleva incorporada una seguridad antihielo Para mantener esta seguridad es imprescindible que el aparato no se desconecte de la red el ctrica Cuando la temperatura del exterior es inferior a los 59C las bombas de los circuitos de agua caliente y fr a se ponen en marcha hasta que la temperatura del exterior sea superior a los 9 C Cuando el led Y est parpadeando es se al de que el sistema antihielo est activado es decir las bombas est n en funcionamiento ATENCI N Es responsabilidad del instalador proteger el circuito solar contra las heladas Nota En el caso de ausencias prolongadas se recomienda vaciar los circuitos de agua fr a y agua Caliente actuando sobre las v lvulas de vaciado que incorporan dichos circuitos En 013 ADVERTENCIAS CASO DE EMERGENCIA Cuando el usuario detecte el led de alarma encendido en el panel de mandos deber presionar el pulsador de membrana restart para poner de nuevo en marcha el aparato no olvidar que el desbloqueo es funcional transcurridos 20 minutos desde el momento en que la alarma ha aparecido Si el intento es fallido y la ala
278. lectivity of walls of CPC 0 85 0 Half acceptance angle of CPC degrees 45 h h Ratio of truncated to full height of CPC 0 67 Axis orientation Absorbance of absorber plate Number of cover plates Index of refraction of cover material PRES absorber pipe may also be attached to a black copper fin that fills the tube absorber plate The space between the glass and the absorber is evacuated The characteristics of the evacuated tube collector considered are shown In Table 3 The different performances of the system em ploying these three types of collectors are investi gated in order to select the most suitable for the present application The final selection 15 made by considering the financial viability of the system Hot water is stored in a TRNSYS Type 38 algebraic tank The vertical cylinder construction is made of copper and is thermally insulated with polyurethane The tank is protected by a galvan ised outer shell 0 6 mm thick The system boiler TRNSYS Type 6 is as sumed to have a maximum heating rate of 65 000 kJ h and a set upper temperature of 93 C The LiBr water absorption air conditioner TRNSYS Type 7 is a single effect unit based on Arkla model WF 36 Its nominal capacity is taken as 65 000 kJ h assuming no auxiliary heater and energy rate control The building considered is a typical Cypriot house of 196 m floor area Its load is calculated using TRNSYS Type 19 component The typical house consists
279. locales hay que determinar si se puede acumular agua caliente en el dep sito de inercia lo cual se hace comprobando que la temperatura de las placas solares sea mayor que la del dep sito de inercia Si esto es as se activa la marca ACUMULAR INVIERNO MEMORIA 80 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Por ltimo como seguridad se comprueba que las temperaturas no superan las m ximas de las placas solares ni del dep sito ni de los fan coils Si esto fuera as se recircula a trav s del aerotermo Con esto se pone a uno la marca AEROTERMO_ INVIERNO 5 4 1 6 SELECCI N BOMBA 2 BOMBA 3 En el circuito que alimenta los colectores solares se han colocado dos bombas para impulsar Estas bombas son redundantes por seguridad por lo que s lo es necesario que funcione una La selecci n de una u otra se gestiona a trav s del panel de operador TD200 Tambi n se ha implementado un contador de horas de funcionamiento de las bombas desde que se arrancaron la ltima vez 5 4 1 7 SALI DAS En esta subrutina se activan las salidas en funci n de las condiciones establecidas en las subrutinas antes descritas 5 4 1 7 1 Bomba 1 La bomba 1 se activa cuando se cumplen las condiciones para acumular agua caliente tanto en invierno como en verano y no est
280. ly Our aim in this paper is to establish realistic figures for the highest efficiency with which sunlight can be converted into cooling power i e using only existing technologies Thanks to recent advances in solar energy and cooling system technologies it is now feasible to convert sunlight into cooling power at net coefficients of per formance COPs reaching and exceeding 100 COP is defined as the delivered cooling power divided by the input power the input power can be electrical thermal solar or otherwise COPs above 100 from primary energy to cooling power are commonplace with conventional com mercially available off the shelf technologies A familiar example is a mechanical e g reciprocat ing centrifugal or screw compressor chiller driven by electricity from a power plant Chiller refers to any general cooling or refrigeration system Say the power plant converts one unit of the 25 24 J M Gordon and K C Ng average conversion efficiencies from sunlight to AC electricity of about 10 Recent advances in solar cell technology have demonstrated that yearly average efficiencies of 20 may be realiz able Garboushian et al 1994 Bett et al 1999 The best large commercial solar thermal electrici ty systems have exhibited annual conversion efficiencies of no better than 10 with optimistic projections for future systems approaching 15 Mancini et al 1997 These figures include deductions for pa
281. lysis The scenario considered is that 30 of the initial cost of the system is paid at the beginning and the rest is paid in equal installments over 10 years A 60000 Flat Plate 50000 CPC Evacuated Tube 40000 30000 20000 Extra heat collected MJ 10000 0 10 20 30 40 50 Collector Area m Fig 10 Heat collected for various collector areas 50 G A Florides et al Table 4 Cost of the solar system Item Cost C Collectors Flat plate collector 110 m Compound parabolic collector 180 m Evacuated tube collector 250 m Other equipment Hot water cylinder 500 Cold water tank 100 Pumps fittings insulation etc 500 Total 1100 1C 1 71 US January 2000 market discount rate equal to 6 5 and a fuel cost rate of increase equal to 6 are considered which are the mean values of the last 20 years Statisti cal Abstracts 1998 The evaluation 15 based on the present price of the diesel which 15 40 146 per 1 The results of the economic analysis indicate that none of the above collector systems Is viable since negative life cycle savings are obtained for all cases However the present price of the diesel in Cyprus is subsidised by the price of the petrol which is now 40 40 per l This situation Is to change soon before 2003 and diesel is going to be sold at a balanced price compared with petrol Assuming a new minimum price of C 0 28 per l the graph shown in Fig
282. m consists of a 15 m compound parabolic collector tilted at 30 from the horizon tal and a 600 1 hot water storage tank The typical house as estimated requires a yearly cooling load at 25 C of 78 235 MJ with a maximum hourly load of 40 MJ and a heating yearly load at 21 C of 12 528 MJ with a maximum hourly load of 51 6 MJ This yearly load can be met by spending about 102 600 MJ of boiler heat The present price of the diesel which is C 0 146 per 1 indicates that it is not economical to replace any amount of this load with heat collected from solar collector systems This situation will change with the expected increase in the fuel price in the near future From the modelling of the system on an annual basis it can be concluded that from 84 240 MJ required for cooling and hot water production 41 263 MJ are covered with solar energy and the life cycle savings of such a solar system are C 1376 The life cycle savings of a complete solar powered absorption unit increases to C 1600 Although all the above findings refer to a particular application in Cyprus the authors believe that similar results can be obtained in countries with high solar availability However before any decision is taken on which type of system to install the system needs to be optimised with the procedure suggested in this paper Finally by considering the problem of pollution on the planet due to the burning of fossil fuels the adoption of solar energy to p
283. m is more complicated 44 G A Florides et al input heat solar or other rejected strong solution expansion valve evaporator input heat cooling effect rejected heat Fig 1 Basic principle of the absorption air conditioning system than the LiBr H 0 system since it needs a rectifying column that assures that no water vapour enters the evaporator where 1t could freeze The NH H O system requires generator temperatures in the range of 125 to 170 C with air cooled absorber and condenser and 95 to 120 C when water cooling is used These tem peratures cannot be obtained with flat plate col lectors The coefficient of performance COP which is defined as the ratio of the cooling effect to the heat input is between 0 6 and 0 7 The LiBr H O system operates at a generator temperature in the range of 70 to 95 C with water used as a coolant in the absorber and condenser The COP of this system is between 0 6 and 0 8 Duffie and Beckman 1991 and is higher than for NH H O systems A disadvantage of the LiBr H O systems is that their evaporator cannot operate at temperatures much below 5 C since the refrigerant is water vapour 1 1 Types of LiBr H O absorption chillers Commercially available absorption chillers for air conditioning applications usually operate with a solution of lithium bromide in water and use steam or hot water as the heat source Two types of chillers are avail
284. mately 0 811s The cooling tower used was of open forced draft type fan located at the base of the unit The total heat reJection rate was evaluated from the sum of the heat dissipated at the condenser and the absorber O Q Mow Cy fies 11 Eq 12 15 an energy balance relation applied to the main heat exchangers of the absorption machine The result showed that the machine was operating near adiabatically such that minor losses to the surroundings were found Os T Q T Qa T Qa Joss 12 The refrigeration coefficient of performance COP was determined from the ratio of the evaporator load and generator load _ 9 O CO 13 Although the COP varted widely during the day due to the chiller operating in transient regime a maximum COP of 0 63 and an average of 0 42 was achieved for the period of cold production on 8th August 2003 3 4 Plate heat exchanger A plate heat exchanger located in the tank room was used to separate the primary and secondary water circuits This was provided to operate the system in heating mode by adding propylene glycol in the primary circuit which could not be allowed to mix with the tank water for public health reasons The additive was removed for this investigation An evaluation of the heat exchanger effectiveness was made with the following equation with reference to Fig 1 Z letse Atse 14 lehxpe This parameter reduces the useful heat d
285. methyl ether a noncondensable gas that inhibits both condensation and adsorption The major advantage of this system is its ability to produce ice even on overcast days insolation 10 MJ m There was excessive heating capacity in the system and only 2 of the incident solar radiation was converted to the refrigeration effect The system as it stands is therefore not economically viable However the cost of heating using the CPC is about half as expensive as the cost of heating using electrical power The CPC is therefore a natural candidate for industrial process heat generation in the temperature region 80 to 200 C Pesaran and Wipke 1994 used an unglazed transpired solar collector for desiccant regeneration in a solid desiccant cooling cycle These types of collectors are less expensive than conventional glazed flat plate collectors They found that the thermal coefficient of performance of the cooling system with unglazed collectors was lower than that of the cooling system with glazed collectors because the former system did not use the heat of adsorption released during the dehumidification process The thermal COP of a desiccant cooling system regenerated with an unglazed transpired solar collector is about 50 less than the thermal COP of a desiccant system regenerated with a conventional gazed flat plate collector The collector efficiency of the unglazed collector is about 20 higher than that of the glazed collector at a regeneration t
286. mico del circuito de agua fr a reglado a 3 C P Purgador VS M V lvula de sobrepresi n con man metro incorporado PT 100 Tomas de temperatura de entrada y salida de agua son 6 SENSOR Sensor de presi n 07 2 Instalaci n el ctrica Es importante asegurarse de que la instalaci n el ctrica est provista de una eficaz puesta a tierra En la instalaci n el ctrica debe colocarse un magnetot rmico de 10 A que sirva de protecci n al circuito el ctrico y al motor 07 2 1 Bornero de conexiones BORNERO DE CONEXIONES SECCIONADOR ALARMA e ON OFF u 0000 COMUNICACION RS232 C DIGO NUM RICO E rotarilds 1 2 y 3 Conexi n de la alimentaci n fase neutro y tierra 6 y 7 OPCIONAL para conectar una alarma 8 y 9 Conexi n del termostato de la vivienda indica si hay demanda o no en el lugar a climatizar 10 y 11 L nea de comunicaciones 485 Conector delta L nea de comunicaciones 232 08 PUESTA EN SERVICIO Conectar el aparato a la red el ctrica 220 230V 50Hz IMPORTANTE Antes de poner en marcha ROTARTICA SOLAR 045v es necesario realizar el llenado de los circuitos internos del aparato as como del resto de los circuitos de agua Para poder ver la presi n de llenado de los circuitos internos es necesario quitar el panel lateral izquierdo para poder ver los man metros
287. mmad Y Zurigat Performance of a second generation solar cooling unit Solar Energy 62 2 1998 79 84 12 G Florides S Kalogirou S Tassou L Wrobel Modelling and simulation of an absorption solar cooling system for Cyprus Solar Energy 72 1 2002 43 51 13 S Kalogirou Economic analysis of solar energy systems using spreadsheets in Proceedings of the Fourth World Renewable Energy Congress Denver CO USA Vol 2 1996 pp 1303 1307 14 A Cavallini G Censi D Del Col L Doretti L Rossetto G Longo Reduction of global warming impact in the HP AC industry by employing new HFC refrigerants in Proceedings of CLIMA 2000 Conference on CD ROM 7th Rehva World Congress Naples Italy 2001 Available online at www sciencedirect com science oinecr RENEWABLE ENERGY Renewable Energy 30 2005 1143 1159 www elsevier com locate renene Simulation and optimization of a LiBr solar absorption cooling system with evacuated tube collectors F Assilzadeh S A Kalogirou Y K Sopian Department of Mechanical and Material Engineering University Kebangsaan 43600 Bangi Selangor Malaysia Department of Mechanical Engineering Higher Technical Institute P O Box 20423 Nicosia 2152 Cyprus Received 9 August 2004 accepted 27 September 2004 Available online 19 November 2004 Abstract Solar radiation is a clean form of energy which 15 required for almost all natural processe
288. n 4 In addition to losses incurred in the energy collection and conversion from the solar field terms listed in the Nomenclature the following losses are noted explicitly High efficiency solar cooling 25 a primary b fuel 1 unit n plant Tlpara combustion and Titrans heat exchange absorption chiller mechanical chiller COPabs COP mech cooling Nplant trans COP nech cooling COPaps Npara nominal Nplant 0 37 Ntrans 0 9 COP mech 3 COPyet 1 0 nominal Tpara 0 8 COPaps 1 35 COP 1 1 optimistic Npjant 0 50 Mirans 0 9 COP mech 4 gt COP 1 8 optimistic Tpara 0 9 COPaps 1 80 gt COPhet 1 6 c d E solar electricity solar thermal system T solar collectors Tkcoll including parasitics heat recovery para mechanical chiller absorption chiller COP mech COPabs cooling N COP 8 solar mech cooling Npara COPabs nominal Tkolar 0 1 COPmech 23 COP 0 3 nominal 9 4 Npara 0 9 COPaps 1 35 COPye 0 5 optimistic solar 0 2 COP nech 24 gt COP 0 8 optimistic coll 0 5 Npara 0 9 COP ps 1 35 COP 0 6 Fig 1 Schematics for assorted schemes to convert primary energy into cooling power including figures for a nominal and an optimistic scenario Variables are defined in the Nomenclature a Electricity from a conventional power plant that consumes primary fuel drives a mechanical chiller b A conventional he
289. n del coste de la instalaci n 2 1 4 1 INTERCAMBI ADORES DE CALOR DE SERPENT N Pueden ser de tipo helicoidal constituido por un tubo arrollado en espiral en la parte inferior del acumulador o de haz tubular l MEMORIA Ec DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA En el interior del serpent n el l quido est en circulaci n forzada mientras que en el exterior la renovaci n del fluido en contacto con el serpent n se hace por convecci n natural lo que provoca en el acumulador un movimiento convectivo del l quido es decir la parte mas fr a del fluido que al poseer mayor densidad se encuentra en la parte inferior del dep sito se pone en contacto con los tubos del intercambiador por lo que aumenta su temperatura calent ndose de esta forma disminuye su densidad y asciende hacia la parte superior del dep sito desplazando las masas de agua anteriores que se encontrar n ahora mas fr as que esta nueva masa ascendente por lo que las masas mas fr as descender n repiti ndose el proceso Figura VII Acumulador vertical con intercambiador de haz tubular izquierda y de serpent n helicoidal derecha 2 1 4 2 INTERCAMBIADOR DE CALOR DE DOBLE ENVOLVENTE En estos intercambiadores el circuito primario envuelve al secundario produci ndose el inte
290. n motor Entrada agua caliente Figura XXVIII Esquema de unidad generadora de absorci n rotativa Para conseguir la Absorci n Rotativa se han tenido que desarrollar nuevos componentes entre los que se encuentran e Intercambiador de Soluci n Intercambiador de placas de acero inoxidable cuyo fundamento consiste en cruzar los caudales de soluci n pobre en refrigerante que viaja del Generador al Absorbedor con los caudales de MEMORIA 39 DI MENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA soluci n rica en refrigerante que circula en sentido inverso Fotograf a VIII Intercambiador de Soluci n desarrollado por ROTARTICA e La bomba de Soluci n la mayor a de las m quinas de absorci n cuentan una bomba con consumo el ctrico para bombear la soluci n LiBr con refrigerante del absorbedor al evaporador En el caso de la Tecnolog a ROTARTICA la bomba consiste en un mecanismo que pende de un rodamiento insertado en el eje y cuando la unidad rotativa gira se produce el bombeo gracias a la presi n est tica que desarrolla el l quido que gira solidario a la unidad rotativa e El colector y distribuidor de agua de los tres circuitos cerrados que consigue transferir los fluidos de un entorno rotativo a un entorno est tico y en
291. n terms of an equivalent released amount of CO as follows direct effect kg CO2 make up rate x service life end of life loss x charge x GWP 3 where charge 15 the initial charge of refrigerant in the system kg make up rate 15 the percent refrigerant charge lost per year averaged over the entire equipment life service life 15 the number of years that the system 1s operational years and GWP is the global warming potential of gas The indirect effect is caused by the emission of CO from power plants used to generate the electrical power needed to run the system and is indirect effect kg CO2 operation power x service life x emittedCO 4 1324 G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 where operation power 15 the power required by the system per year kW h year emitted CO is the amount of CO kg emitted from the power plan per kW h received by the system In the case of this study it 15 of interest to compare the TEWI of the absorption solar cooling system to a conventional vapour compression cooler to cover the annual cooling load which is 17 600 kW h For the case of the absorption solar cooling system since no hydrofluorocarbon HFC re frigerants are used only the indirect effect needs to be estimated by Eq 4 In this case for a service life of 20 years the amount of CO emitted from the boiler is about 90 000 kg This figure is calculated considering the following 1 Requi
292. nal Ab sorption Heat Pump Conference Montreal Canada Vol vol 1 pp 153 160 Gordon J M and Ng K C 1995 Predictive and diagnostic aspects of a universal thermodynamic model for chillers Int J Heat Mass Transfer 38 807 818 Mancini T R Kolb G J and Prairie M R 1997 Solar thermal power In Advances in Solar Energy Vol vol 11 Boer K W Ed American Solar Energy Society Boulder CO Chap 1 Ohira A Michio S Fujitani Y Utamura M Hosen S and Ezaki M 1998 Characteristics of high density harvest ice input thermal storage system In Proceedings of the 32nd Japanese Joint Conference On Air conditioning and Re frigeration April Tokyo Japan Winston R O Gallagher J Duff W S and Cavallaro A 1997 The integrated compound parabolic concentrator from development to demonstration In SES World Con gress 24 30 August Taejon Korea PERGAMON Renewable Energy 16 1999 685 690 SOLAR REFRIGERATION AND COOLING R BEST and N ORTEGA Centro de Investigaci n en Energ a UNAM Posgrado en Energ a Solar UNAM Apartado Postal 34 62380 Temixco Morelos M xico ABSTRACT In this paper a review of solar cooling and refrigeration technologies is presented A discussion on the main reasons why these technologies are not presently economically feasible is carried out and two installations in Mexico are analysed 1998 Elsevier Science Ltd All rights reserved KEYWORDS Solar
293. nce Some typical operational data were recorded after 1 month s operation of the system and are presented in Table 4 It can be seen from Table 4 that the chiller gave satisfactory cooling capacities as well as expected COP values It should be highlighted that the chilled water temperature could reach temperature as low as 7 C at hot water temperature of 62 C The COP of the chiller remained the same to a value of about 0 4 even when the generator temperature varied over a wide range In contrast to this two stage integrated system it is important Table 4 Performance data of the 100 KW two stage chiller K Sumathy et al to note that Table 1 the single stage chiller cannot produce required cooling effect at the temperature parameters listed in Table 4 s FUTURE PROSPECTS For the present situation especially in develop ing countries the practical development of solar cooling application is still limited because its relative high capital cost is not competitive with conventional systems But on the other hand solar hot water systems have been accepted as an environmentally friendly alternative and have proven to be an economically viable system In China the solar water heater industries have developed very rapidly in the past few years The increasing rate is about one million square meters of collector area per year Flat plate collectors and all glass vacuum tube collectors are commonly employed In south China solar
294. nces in a high concentration optical designs and b fused silica optical fibers that possess a high transmissivity averaged over the solar spectrum and can with stand high flux 4 THE THERMODYNAMIC CASCADE Rather than reconciling to a cooling strategy based on a single thermodynamic machine we can introduce a cascade where the highest tem perature heat is channeled to produce electricity in a gas turbine and the intermediate temperature heat rejection of that turbine is exploited to drive an absorption chiller as illustrated in Fig le and Fig 3a The considerable practical difficulties of working with conventional large gas turbines and hence enormous solar fields can be obviated by turning to recently developed gas micro turbines Units of around 45 kW electrical output are commercially available and currently exhibit heat to electricity conversion efficiencies of about 23 Bowman Power Systems Ltd 1997 Allied Signal Aerospace Equipment Systems 1998 Cap stone Turbine Corporation 1998 The turbine s effective operating temperature of 800 C is select ed based on current micro turbine specifications for gas combustion input Hence we can analyze relatively small scale modular solar cooling units with confidence Because the proposed thermodynamic cascade is a marked departure from the more conventional and well documented schemes depicted in Fig la d it behooves us to offer greater detail in even a coarse e
295. ncia frigor fica E3 superiores a 6 kW lo cual supera tambi n las expectativas proporcionadas por el fabricante de 4 5 kW Si analizamos el rendimiento el ctrico de la m quina de absorci n vemos que dependiendo de las condiciones se obtiene un COPel ctrico entre 2 8 y 3 3 1000 w L 25 09 2006 700 600 TEMPERATURA 4 i TEMPERATURA 7 ik TEMPERATURA 12 L 25 09 2006 ex Potencia electrica KW E2 kW ES kW COPt rmico COPel ctrico o N Az o N o Figura XLV Evoluci n de los par metros analizados durante un d a MEMORIA 9 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Al analizar las gr ficas correspondientes a las temperaturas de los colectores solares y del dep sito es posible observar el correcto funcionamiento de la instalaci n en cuanto a la acumulaci n de energ a t rmica A TEMPERATURA 1 CU TEMPERATURA 2 TEMPERATURA 3 X 13 09 2006 Figura XLVI Evoluci n de los par metros analizados durante un d a En la figura XLVI est n representadas la evoluci n de las temperaturas del fluido a la salida de los colectores TEMPERATURA 1
296. nd area The collector area is decided by performing an economic analysis of the system Also the long term integrated system per formance and the dynamic system behaviour is evaluated The collector type was decided by considering a number of possible collectors as detailed in 12 The objective of the work described in this paper is to model a complete system composing of a solar collector storage tank a boiler and a LiBr water absorption refrigerator designed according to the data collected for the 1 kW unit and which will cover a typical house load during the whole year Finally the total equivalent warming impact TEWI of the complete system is evaluated and compared to that of a conventional vapour compression air conditioner satisfying the house load G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 1317 2 Characteristics of an 11 kW water LiBr absorption chiller Nowadays the majority of the city houses in Cyprus are provided with boilers for heating and solar collectors for domestic water heating production Therefore in the present study the ab sorption chiller 15 powered by both a conventional boiler and solar energy collectors The pros pects of using a hybrid system powered with diesel oil are favourable as the cost of electricity in Cyprus at present is about four times that of diesel oil The characteristics needed in TRNSYS deck file are the generator load the mass flow of the heating water to the ge
297. ndensaci n se realicen a presiones cercanas a los 1930 kPa y la evaporaci n aproximadamente a 480 kPa Como resultado los tama os de los recipientes se encuentran alrededor de los 150 mm o menos para eliminar problemas constructivos en los sistemas pequenos Las bombas usadas son de desplazamiento positivo e El enfriamiento requiere que la condensaci n y la absorci n se produzcan en el interior de los tubos por lo que el exterior de estos puede estar aleteado para obtener mayor superficie transmisora Las potencias de refrigeraci n de este tipo de m quinas var an entre 10 y 18 KW con un peso entre 250 y 350 kg Las m quinas de absorci n de amoniaco agua usan como equipo de disipaci n de calor unidades condensadoras por aire 2 2 2 EL CICLO DE REFRI GERACI N POR ADSORCI N El ciclo frigor fico de adsorci n utiliza agua como refrigerante y silicagel como adsorbente Est constituido por cuatro elementos Un evaporador dos c maras de adsorci n y un condensador En el evaporador mediante vac o generado autom ticamente el refrigerante se evapora enfriando agua de proceso hasta 39C mediante aportaci n de calor en forma de agua caliente desde 329C En las c maras de adsorci n el agua se adsorbe en una c mara mediante el deshidratante silicagel que se va saturando La otra c mara de adsorci n regenera el silicagel saturado mediante intercambiador con agua caliente a su estado inicial El condensador condensa el
298. nerator heat exchanger and its input and output temperatures Following the procedure described in 2 a computer program was developed and used to evaluate the characteristics of LiBr absorption units A unit with 11 kW capacity can cover the cooling load of the typical model house constructed as outlined above Its characteristics determined with the program are shown in Table 2 An operational unit needs to be equipped with a number of controls to 1 Keep the levels of the solution and water in the various vessels constant thus keep the LiBr water percentages within the designed limits Table 2 Water LiBr absorption refrigeration system calculations based on a generator temperature of 75 C and a solution heat exchanger exit temperature of 55 C Reference point H kJ kg m kg s P kPa T C LiBr X Remarks 1 Absorber outlet 83 0 05691 0 93 34 9 39 2 Pump outlet 83 0 05691 4 82 34 9 55 3 Generator inlet from HX 124 7 0 05691 4 82 55 55 Sub cooled liquid 4 Generator outlet 183 2 0 05217 4 82 19 60 5 Absorber inlet from HX 137 8 0 05217 4 82 51 5 60 6 Solution inlet in absorber 137 8 0 05217 0 93 44 5 60 7 Condenser inlet 2612 0 00474 4 82 70 0 Superheated steam 8 Condenser outlet to 131 0 0 00474 4 82 31 5 0 Saturated expansion valve liquid 9 Evaporator inlet from 131 0 0 00474 0 93 6 0 expansion valve 10 Vapour from 2511 8 0 00463 0 93 6 0 Saturated evaporator to absorber vapour 11 Spill over from 23 45
299. nergy 62 2 79 84 Hawlader M N A Noval K S and Wood B D 1993 Unglazed collector regenerator performance for a solar assisted open cycle absorption cooling system Solar Energy 50 1 59 73 Kalogirou S 1991 Solar Energy Utilisation using Parabolic Trough Collectors The Polytechnic of Wales Master thesis Keith E H 1995 Design challenges in absorption chillers Mech Eng CIME 117 10 80 4 Klein S A et al 1998 TRNSYS Manual University of Wisconsin Petrakis M Kambezides H D Lykoudis S Adamopoullos A D Kassomenos P Michaelides I M Kalogirou S A Roditis G Chrysis I and Hadjigianni A 1998 Generation of a typical meteorological year for Nicosia Cyprus Renew Energy 13 3 381 388 Statistical Abstracts 1998 General Statistics Series I Report No 44 Government of Cyprus Department of Statistics and Research Ministry of Finance APPLIED THERMAL ENGINEERING PERGAMON Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 www elsevier com locate apthermeng Modelling simulation and warming impact assessment of a domestic size absorption solar cooling system G A Florides S A Kalogirou S A Tassou P L C Wrobel Mechanical Engineering Department Higher Technical Institute P O Box 20423 Nicosia 2152 Cyprus P Mechanical Engineering Department Brunel University Uxbridge Middlesex UB8 3PH UK Received 31 December 2001 received in revised form 15 March 200
300. ng equation Mehw C ne E fichw 10 A cooling tower was used for rejecting the heat of absorption and condensation and supplied cooling water to the absorber and condenser in parallel at about 21 C A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 865 Table 1 Summary of results for the monitored day 8th August 2003 Solar time Measured solar Measured entering Measured leaving Observations Cooling COP h min insolation generator hot water chilled water capacity Wm gt temperature C temperature C kW 08 30 478 58 7 26 3 Start of heat input of tank 00 40 711 65 29 5 Start of cold production 0 2 12 30 969 79 8 7 Peak solar insolation or 5 13 0 38 peak heat input to tank 14 30 809 79 7 8 Equal tank heat output 6 63 0 51 and input 14 50 752 79 8 1 Peak cooling produced 7 5 0 6 16 40 373 68 5 8 9 End of heat input to tank 4 95 0 61 18 20 53 61 6 16 4 End of cold production 1 03 0 37 Nominal cooling capacity 35 kW 0 7 3 a e e T 064 gt p E 0 5 4 894 9 034 0 2 I I 07 12 09 36 12 00 14 24 16 48 19 12 Solar Time hour minute Fig 5 Effectiveness of collector tank plate heat exchanger against solar time 08 08 2003 Crystallization problem was not encountered by supply Ing a low cooling water temperature The measured flow rate of cooling water delivered by the condenser pumps was approxi
301. ng the fluid to circulate only when the temperature of the fluid returning from the collectors to the storage tank is higher than that of the fluid delivered to the load and 2 the operation of the boiler allowing the boiler to operate only when the temperature of the fluid delivered to the load 1s below an optimum value In this case the boiler will keep the water tem perature delivered to the absorption cooler always above 85 C 4 System optimisation A number of simulations were carried out in order to optimise the various factors affecting the performance of the system The parameters considered are as follows 12 The collector slope angle The simulations have shown that the solar heat gain from the system is not significantly affected for collector slope angles between 25 and 35 and the optimum angle in the Cypriot environment is 30 This is due to the solar altitude angle which for the latitude of Cyprus 35 can reach 78 during noon in June Also because of the load characteristics with the total cooling loads being about six times bigger than the heating loads the optimum angle should be such that the collectors are absorbing greater heat during summer Storage tank size This factor also plays a role in the optimisation of the system The boiler heat required by the system for different storage volumes is shown in Figs 6 and 7 As can be seen a smaller tank size results in slightly less energy consumption by the boiler
302. nly a few rays are captured and reflected onto the absorber Concentrating col lectors work best in climates with a high amount of direct solar radiation as in Cyprus The characteristics of the CPC collector con sidered are shown in Table 2 c Evacuated tube collectors These collectors are highly efficient made of an absorber pipe enclosed within a larger glass tube The Table 1 Flat plate collector characteristics used in the TRNSYS simulations Parameter no Value C Specific heat of collector fluid kJ kg C 4 19 Efficiency mode nu T I Flow rate per unit area at test conditions kg h m 54 a Intercept efficiency 0 792 a Negative of the first order coefficient of the efficiency kJ h m C 23 994 e Effectiveness of the collector loop heat exchanger No heat exchanger used Optical mode b Incidence angle modifier constant o Use incidence modifiers 0 1 n efficiency temperature of fluid entering cold side of heat exchanger or collector inlet if no heat exchanger present C T ambient temperature C Z incident radiation kJ m h Modelling and simulation of an absorption solar cooling system for Cyprus 47 Table 2 Compound parabolic collector CPC characteristics used in the TRNSYS simulations Parameter no Value C Specific heat of collector fluid kJ kg C 4 19 F Collector fin efficiency factor 0 9 D Overall loss coefficient of collector per unit aperture area kJ h m C 5 4 Pr Ref
303. nstantaneous daily and period energy flows and energy balance in the installation is presented System and absorption machine temperature profiles are given for a clear hot and dry day s operation Daily and period system efficiencies are given Peak insolation of 969 W m at 12 30 solar time on 08 08 03 produced 5 13 kW of cooling at a solar to cooling conversion efficiency of 11 Maximum cooling capacity was 7 5 kW Cooling was provided for 8 67 h and the chiller required a threshold insolation of 711 W m for start up and 373 W m for shut down A minimum hot water inlet temperature to the generator of 65 C was required to commence cold generation whereas at 81 C 6 4 kW of cooling 18 396 of nominal capacity was produced The absorption refrigeration machine operated within the generation and absorption temperature ranges of 57 67 and 32 36 C respectively The measured maximum instantaneous daily average and period average COP were 0 60 at maximum capacity 0 42 and 0 34 respectively Energy flows in the system are represented on a novel area diagram The results clearly demonstrate that the technology works best in dry and hot climatic conditions where large daily variations in relative humidity and dry bulb temperature prevail This case study provides benchmark data for the assessment of other similar prototypes and for the validation of mathematical models O 2005 Elsevier Ltd and IIR All rights reserved Keywords Air conditioning
304. nsual 0 81 Energ a acumulada en dep sito kwh Bl Energ a frigor fica kWh l El Consumo el ctrico kwh M n E Troad 051200 1e a08 20 0 iu A Wa HN m s El w p T E s DM FT ss NEM ES _ 22 E i Figura XLIX Resultados del mes de Agosto l MEMORIA 101 aaron a e ed oo a mE a DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA kWh 45 a a n a a un n no a tap E l ESE 050200 MISES 03mor200 janua TNO 2006 120 1200 EN B 40 a0 eu a MEN 48 38 Septiembre 2006 O Energia acumulada en dep sito kwh a Energia Frigorifica k wHh El Consumo el ctrico kwh uiu C MEM aroasr200 5 8 3508 IERI re ERE DSP trien in 8 50 p Figura L 103 200 1118 5300 1203200 MEM UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Energ a total acumulada en dep sito 721 2 kWh Energ a total cedida a salas 157 4 KWh 50 de la demanda onsumo el ctrico total 95 8 kWh COPt rmico medio mensual 0 83 COPel ctrico medio mensual 1 64 SS _ J LE EA 299200 SU 1
305. nte este tiempo el fluido caloportador alcanz una temperatura de 10 72C TEMPERATURA 7 siendo la temperatura exterior de unos 3456 TEMPERATURA 12 y manteniendo un COPt rmico de 0 9 durante todo el tiempo de funcionamiento J 31 08 2006 aa TEMPERATURA 4 A TEMPERATURA 7 ce TEMPERATURA_12 0 02 32 0 32 38 1 02 44 1 32 50 2 02 56 2 33 02 3 03 08 3 33 14 4 03 20 4 33 26 5 03 32 5 33 38 6 03 44 6 33 50 7 03 56 7 34 02 8 04 08 8 34 14 9 04 20 9 34 26 r 20 36 38 21 06 44 21 36 50 22 06 56 22 37 02 23 07 08 23 37 14 A Potencia electrica KW kW emm ES kW COP t rmico CO Pel ctrico O n nc O O O o 0 02 32 O cO e o N lt LO N cO e o N t co LO N O cO e o N t T co LO N O cO e e N t T co LO CN Q sf HO O O QN G CG s s 0 O vx QN cs 0 N OQ 7 QN QN G st Y 0 0 O v QN G 0 A A Q QO r N N N e co e oo m co e e oO lt O lt r O t C t c LO o LO o LO o LO o cO w co co T co co N N v S5 C Q cs v O G Q c v st QN OQ st 100 OQ s v ONO o v sb QN QOY T O NAN o T CN CN e t t LO LO cO N N co O O o CN CN 02 t LO LO cO N N co co O O o N N m rr D
306. ntos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C ANEJOS 143 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA equivalente 5 449 9C C Sensible 112 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 C C Sensible 0 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C equivalente 20 9C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m2 C T terreno 8 C C Sensible 482 W Cerramientos al exterior Nombre PA5BH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Sur Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C equivalente 6 036 9C C Sensible 1968 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 8 W C Sensible 8 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 K 5 8 W m29C Orient Norte Radiaci n transmitida ventana 19 W m2 Fracci n Soleada 0 96 SC 0 09005 ANEJOS 144 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR
307. ntos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C T equivalente 20 C C Sensible 0 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T terreno 8 C C Sensible 482 W Cerramientos al exterior Nombre PA5BH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 30 Norte Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C equivalente 5 681 9C C Sensible 1941 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 K 5 8 W m29C Orient Norte ANEJOS 154 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Radiaci n transmitida ventana 4 W m2 Fracci n Soleada 0 96 SC 0 09005 C Sen cond 382 W C Sen inst rad OW C Sen almac rad OW Existen 3 ventanas iguales C Sensible 1146 W Puerta Nombre Puerta Superficie 0 8 m2 K 2W m29C Interior Temp Equivalente 20 C C Sen cond 6 W C Sensible 6 W Iluminaci n fluorescente con reactancia incorporada o hal genas Potencia M xima 712 W Potencia en ese instante 0 W Distribuci n Constante 7596 C Sen almacenado 8 W C Sen instant neo 0 W C Sensible 8 W Otras Cargas Potencia Sensible M xima 2125 W Potencia Latente M xima 0 W Distribuci n Constante 75 C Latente 0
308. ntral de aspraci n del rodete 2 Rodele ipid 3 Cuerpo de la bomba cres a da impulsi n 4 Salda mpuki n 5 Aspiraci n Aa Difusor 7 Blabea Figura Esquema de un electrocirculador Podemos distinguir tres tipos de electrocirculadores centr fugos De rotor sumergido Monobloc y con acoplamiento motor electrocirculador de ejes distintos e Los electrocirculadores de rotor sumergido est n formados por un conjunto compacto que une el cuerpo de los mismos con el motor mediante tornillos Existe un nico eje que une el rodete del electrocirculador con el rotor Entre el rotor y el estator existe una separaci n estanca formada por una chapa de acero inoxidable El eje suele ser de acero inoxidable los cojinetes de grafito metalizado y el cuerpo de lat n cobreado o de fundici n Existen electrocirculadores con una presi n de impulsi n de hasta 20 m c a caudales de 70 m h y potencias de 3 5 kW e Los electrocirculadores monobloc son aquellos en los que el rodete y el eje del motor forman un mismo conjunto que puede desmontarse del resto del cuerpo del aparato e En los electrocirculadores con acoplamiento motor electrocirculador el motor y el cuerpo forman un conjunto independiente uniendo el eje del motor con el rodete a trav s de un acoplamiento el stico MEMORIA 23 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO
309. o basado en captadores solares t rmicos de placa plana que alimentar de agua caliente a un dep sito de acumulaci n donde se almacenar el agua caliente para su posterior aprovechamiento En verano el fr o necesario ser aportado por una m quina de absorci n que estar alimentada por agua caliente procedente de los captadores solares o del dep sito de acumulaci n En invierno el calor necesario ser aportado directamente de los captadores solares o por el agua caliente acumulada en el dep sito de acumulaci n Tanto el agua fr a en verano como el agua caliente en invierno circular n por unidades de tratamiento de aire tipo fan coils dispuestas en los locales a climatizar con lo que se alcanzar n las condiciones de confort necesarias en los locales 4 1 SISTEMA DE CAPTACI N SOLAR 4 1 1 GENERADOR T RMI CO El generador t rmico a utilizar estar constituido por 10 colectores planos de la marca Isofot n Isonox mejorados los c lculos para la elecci n de este generador se encuentran en Anejo n92 C lculo de la superficie necesaria de colectores Estos c lculos se han realizado con el modelo de captador Isofoton Isonox Il pero debido a que la instalaci n supone un banco de ensayo para Isofot n los colectores instalados son una versi n mejorada de los anteriores de los cuales a n no se disponen caracter sticas t cnicas aunque s se espera una mejora de los resultados en comparaci n con el colector de p
310. o form a weak solution The weak solution is then pumped into the generator In the generator the water from the weak solution is separated to form water vapor and strong lithium bromide solution The generator requires heat from the solar collector system to separate the water vapor from the solution The water vapor thus generated is at high temperature and pressure It is then passed to the condenser where heat is removed and the vapor cools down to form a liquid The liquid water at high pressure is passed through the expansion valve to the low pressure area in the evaporator where the water is turned into vapor again by drawing heat from the entering water in the tube heat exchanger The vapor then passes to the absorber again and the process is repeated The strong solution from the generator is pumped through a heat exchanger to Rejected heat Condenser Expansion Valve Input heat Weak Solution Heat exchanger Strong Solution Input heat Rejected heat Fig 1 The basic principle of the absorption air conditioning system 1146 F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 the absorber and the weak solution from the absorber 15 passed through the same heat exchanger to the generator The heat is removed from the system by cooling water which passes through the condenser and the absorber to a cooling tower where the heat 15 dissipated to the environment In the case that the sun 1
311. o se consider como un sistema competitivo frente a los sistemas de refrigeraci n convencionales 2 2 4 5 A NOVEL EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF A SOLAR COOLI NG SYSTEM IN MADRID Se puso en marcha durante el verano del a o 2003 un sistema consistente en 50 m de colectores de placa plana un tanque de almacenamiento de 2 m y una m quina de absorci n de simple efecto de BrLi H20 con una potencia de 35 kW y con torre de refrigeraci n para climatizar 80 m de dependencias en la Universidad Carlos III de Madrid obteni ndose un COP m ximo de 0 23 0 42 y durante un tiempo de funcionamiento m ximo de 7 33 horas 2 2 5 CONCLUSIONES AL AN LI SI S DE LA TECNOLOG A EXI STENTE Las unidades de absorci n y adsorci n han de aplicarse en lugares donde 1 Se dispone de calor desechado de cola de proceso agua caliente vapor con lo que se consigue una alternativa de ahorro E g Hospitales o instalaciones industriales 2 Exista necesidad de bajos niveles sonoros o de vibraci n ya que normalmente solo dos peque as bombas son los componentes m viles Proyectos de co generaci n de potencia el ctrica 4 Aportaci n de calor solar a alta temperatura MEMORIA 4 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Las unidades de absorci n y adsorci
312. ocial and environmental aspects In general it is expected that a technology will have to wait 15 years to pass from the stage of commercial introduction to the one of maturity It does not always happen that a technology that reaches a development stage continues to the next Apart from flat plate collectors LiBr H20 the photovoltaic vapour compression and photovoltaic thermoelectric the other technologies that have the major potential to reach maturity are For uses between 4 and 25 9C evacuated tube with ammonia water absorption systems For uses between 10 and 4 9C dish type concentrating collectors with solid gas absorption For uses between 20 and 10 9C parabolic trough concentrators with ammonia water absorption WREC 1998 687 Although the study was carried out in 1991 and the number of experts that answered all the questions were only 16 the methodology employed and the type of results obtained gave a clear view of the potential of solar refrigeration technology and what is needed to do in terms of cost and efficiency It should be mentioned that desiccant cooling systems were not included in this study and that the experts consulted provided no information In the basis of the aforementioned study in this paper a recent review was carried out in order to identify the type of solar cooling and refrigeration technologies that are being development in the world in the last years There is has not been a large amount of work
313. of 11 kW The cost for an 11 kW unit that can cover the needs of a typical insulated house was thus estimated to be C 4300 The total cost of an absorption unit together with all necessary secondary devices and installation cost 1s estimated as C 4800 The price therefore of a LiBr water absorption refrigeration unit is high compared to a similar capacity electric chiller that 1s only C 1500 It should be noted however that the absorption units offer possibilities of use of renewable energy sources and waste heat For this analysis the typical model house indicated in Fig 2 15 considered The house load 15 minimised by considering an insulated roof insulated walls double glazed windows internal shading and night ventilation three ach in summer The above factors were found to be eco nomically viable 3 The double walls are made of 0 10 m hollow brick and 0 02 m plaster on each side and a layer of 0 05 m insulation in between The roof is constructed from fair faced 0 15 m heavy concrete 0 05 m polystyrene insulation 0 07 m screed and 0 004 m asphalt covered with aluminum paint of 0 55 solar absorptivity The above construction requires an annual cooling load at 25 C of 17 600 kW h with a peak load of 10 3 kW and an annual heating load at 21 C of 3 530 kW h with a peak load of 5 5 kW A review of absorption refrigeration technologies 1s given in 4 Many researchers have de veloped solar assisted absorption refrigeration systems
314. of solar absorption cooling development was proposed A new model of two stage lithium bromide absorp tion chiller has been developed to provide a more efficient and cost effective solution for solar powered integrated heating and cooling systems In this paper experience of operating a solar cooling system with single stage chillers is ana lyzed and test results of a two stage chiller along with the operation of an integrated solar cooling and heating system are presented 2 SOLAR COOLING IN SOUTH CHINA SINGLE STAGE CHILLER In 1987 an integrated solar powered air con ditioning and hot water system was designed constructed and was set in operation in Shenzhen China a city located near Hong Kong longitude 113 17 E latitude 22 23 Fig 1 shows the view of the integrated solar system which uses vacuum tube collectors as the main heat source The system provided cooling in summer to guestrooms with a total area of 80m and supplied hot water to the hotel in other seasons The system consists of the following main com ponents 156 K Sumathy et al Fig 1 View of the integrated solar cooling and hot water system at Shenzhen e Solar collector system consisting of three types of solar collectors locally fabricated e Pass through type evacuated tube collector glass to metal sealed aperture area 38 m e Heat pipe vacuum tube collector glass to metal sealed 38 m e Flat plate collectors with V cor
315. ogirou G Florides S Tassou Design and construction of a lithium bromide water absorption refrigerator in Proceedings of CLIMA 2000 Conference on CD ROM 7th Rehva World Congress Naples Italy 2001 3 G Florides S Kalogirou S Tassou L Wrobel Modelling of the modern houses of Cyprus and energy consumption analysis Energy The International Journal 25 10 2000 915 937 4 P Srikhirin S Aphorunratara S Chungpaibulpatana A review of absorption refrigeration technologies Renewable and Sustainable Energy Reviews 5 4 2001 343 372 5 M Hammad M Audi Performance of a solar LiBr water absorption refrigeration system Renewable Energy 2 3 1992 275 282 6 I Haim G Grossman A Shavit Simulation and analysis of open cycle absorption systems for solar cooling Solar Energy 49 6 1992 515 534 7 M Hawlader K Noval B Wood Unglazed collector regenerator performance for a solar assisted open cycle absorption cooling system Solar Energy 50 1 1993 50 73 8 T Ameel K Gee B Wood Performance predictions of alternative low cost absorbents for open cycle absorption solar cooling Solar Energy 54 2 1995 65 73 9 N Ghaddar M Shihab F Bdeir Modelling and simulation of solar absorption system performance in Beirut Renewable Energy 10 4 1997 539 558 10 A Erhard E Hahne Test and simulation of a solar powered absorption cooling machine Solar Energy 59 4 6 1997 155 162 11 M Ha
316. oling and thus solar energy waste heat and other forms of low grate heat can be employed As no CFCs are used absorption systems are friendlier to the environment Absorption 15 the process of attracting and holding moisture by substances called desiccants Desiccants are sorbent materials that have an ability to attract and hold other gases or liquids and have a particular affinity for water During absorption the desiccant undergoes a chemical change as it takes in the moisture for example table salt which changes from a solid to a liquid as it absorbs the moisture The characteristics of the binding of desiccants to moisture make the desiccants very useful in chemical separation processes 1 Absorption air conditioning systems are similar to vapor compression air conditioning systems but differ in the pressurization stages In general an absorbent in the low pressure side absorbs an evaporating refrigerant H20 The most usual combinations of chemical fluids used include lithium bromide water LiBr H5O where water vapor is the refrigerant and ammonia water NH4 H5O system where ammonia is the refrigerant Computer modeling of thermal systems presents many advantages The most important are the elimination of the expense of building prototypes the optimization of the system components estimation of the amount of energy delivered from the system and prediction of temperature variations of the system Various researchers presented rec
317. oling tower storage tank and plate heat exchanger The following subsections describe these components in more detail and present methods for testing them under real time conditions 3 1 Solar collectors The flat plate collector panels were supplied with a selective sol titanium TINox coating on a copper substrate Fig 2 View of the flat plate solar collector array installed on the roof of UC3M Legan s Campus This combination produced high absorptive and low emissive properties 14 A serpentine copper tube brazed to the sheet was provided to accommodate the flow of hot water To ensure hydraulic balance the collector field was split into four rows of six six five and three panels The row lengths were 15 85 15 58 12 and 7 19 m The tilt was approximately 40 and the azimuth was due South Safety release valves and check valves were installed in each row to avoid reverse flow and high pressure buildup Also the collector pump was made to circulate hot water continu ously to ensure that the collectors operated well below their stagnation temperature The collector efficiency was measured outdoors for a range of inlet and outlet temperatures dry bulb tempera tures solar insolation and primary circuit flow rates Fig 4 shows the instantaneous experimental collector efficiency plot of the data acquired at solar noon on 62 clear days from 6th June to 18th August 2003 To derive the collector efficiency Eq 2 the inlet
318. on solid absorption refrigeration has increased Hawlader et al 1993 investigated a prototype solar assisted absorption cooling system The liquid absorbents were lithium chloride or lithium bromide with water as refrigerant Experiments were conducted on an 11 m x 11 m collector regenerator to measure solution flow rates and concentrations at inlet and outlet and temperatures at several locations of the collector parametric study of the collector regenerator performance enabled the identification of important variables Water evaporation rate is affected considerably by the solution flow rate solar 688 WREC 1998 irradiance inlet concentration of the solution and ambient humidity There is an optimum flow rate for a particular length of collector where the rate of evaporation is maximum A high wind speed reduces evaporation especially at the higher ambient humidity ratios The experimental results showed a regeneration efficiency varying between 38 and 67 and the corresponding cooling capacities ranged from 31 to 72 kW 8 8 to 20 tons Erhard and Hahne 1997 built a solar cooling machine for demonstration purposes The main principal part of the device is an absorber desorber unit which is mounted inside a concentrating solar collector The working pair consists of NH and SrCl2 The overall COP of the cooling system had been calculated as 0 04 using data of 1994 In 1995 a better overall COP 0 045 0 082 was attained Their simulat
319. on was for test purposes only A modification of subsystem components based on the operational experience of 1983 and 1984 was completed by the end of 1985 The modifications included decentralisation of air handler control replacement of control computer capable of withstanding the severe environmental conditions in the machine tower bypassing of the heat exchanger between collector area and hot water storage tanks elimination of parts of hot water and chilled water tubing These modifications increased the overall collector field efficiency from 26 to 29 The yearly solar fraction increased from 59 in 1985 to 75 in 1986 as shown in Figure 13 The efficiency of the chiller varied from 53 to 73 For reasonable operating hot water inlet conditions of 75 95 oc cooling water temperatures of 29 to 32 C and chilled water temperatures of 8 to 10 C the steady state efficiency showed almost constant figures of about 69 and daily efficiencies of 64 From 1984 to 1986 the major part of the houses were inhabited continuously and cooling service was provided to the houses Inside conditions were regularly kept within a comfortable range of approximately 26 280C and 50 relative humidity even during the extreme hot season with outside highs of 42 480C Table 1 Lithium bromide water absorption solar cooling system in Mexicali BC M xico Solar Collector System Flat plate collectors 288 modules of 1 1 m each 316 m2 Operation temperature summ
320. onal storage per hour of dedicated ice production 6 DISCUSSION Solar fiber optic mini dish systems open new possibilities for solar cooling for two reasons a their collection efficiency is far higher than exist ing practical solar collector alternatives while maintaining the modularity required in cooling systems and b their ability to deliver high temperatures which opens pragmatic options for thermodynamic cascading schemes Viewing mini dish systems solely as collection efficiency boosters and not fully exploiting their high temperature capabilities we should be able to heighten the net COP of the best current solar cooling systems by around a factor of two to about 1 0 We adopt existing double stage absorp tion chillers and replace current solar fields such as stationary evacuated concentrators with mini dish fields and an intermediate temperature re ceiver since the chiller only requires generator temperatures in the range of 120 to 200 C In fact the lessened material and thermal constraints in this instance render mini dish systems even less expensive and less complicated that those origi nally envisioned for high temperature applica tions By additionally taking advantage of the high temperature capability of mini dish systems we can create a thermodynamic cascade scheme whereby most of the inherent thermodynamic potential is utilized part to generate electricity in a gas micro turbine and run a mechanica
321. onstrucci n y orientaciones color de la pared exterior situaci n de la construcci n insolaci n sobre sta y las condiciones de proyecto Q A K Ate Q Carga por transmisi n W A Superficie del cerramiento m2 K Coef global de transmisi n de calor W m22C Ate Diferencia de temperatura equivalente MEMORIA 52 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Coeficiente global de transmisi n de calor Para paredes y techos multicapa el coeficiente de transferencia se eval a como l XRT E 1 h i 2 h donde Li espesor de la capa de material i m i conductividad t rmica de la capa i W m9C hi coef de convecci n interior W m22C he coef de convecci n exterior W m22C Rt resistencia t rmica de cada capa m22C W Los valores de los coeficientes de convecci n conductividades t rmicas y otras propiedades de los materiales m s empleados en la construcci n se encuentran en la NBE CT 79 3 2 3 2 TRANSMISI N DE CALOR A TRAV S DE SUPERFICIES ACRI STALADAS 3 2 3 2 1 Transmisi n por conducci n convecci n El flujo de calor por conducci n convecci n se calcula por q KA Tse TsL donde K Coef global de transmisi n W m22C A Superficie del acristalamiento m2 Tse Temperatura s
322. or A esta reducida presi n una pequena porci n del refrigerante evapora enfriando el l quido restante a la temperatura deseada en el evaporador La mezcla de vapor y liquido de refrigerante A viaja al evaporador para repetir el ciclo 2 2 1 2 CICLO DE REFRI GERACI N POR ABSORCI N Absorption Refrigeration Cycle heat energy in C generator d um expansion device G O reject heal ebsorber absorb heat reject heat Figura XIV Ciclo de refrigeraci n por absorci n Existen dos diferencias fundamentales entre los ciclos de absorci n y los de compresi n de vapor La primera es que el compresor es reemplazado por un absorbedor una bomba y un generador La segunda es que adem s del refrigerante el ciclo de absorci n usa otro fluido llamado absorbente El condensador el dispositivo de expansi n y el evaporador tienen el mismo funcionamiento En la figura XIV se observa un esquema del ciclo de absorci n en este el refrigerante entra el evaporador en la forma de una mezcla de l quido y vapor a baja presi n y temperatura A El calor es transferido desde agua relativamente caliente al refrigerante causando la evaporaci n del l quido refrigerante Usando una analog a con el ciclo de compresi n de vapor el l MEMORIA 27 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA D
323. ores de placa plana y los colectores de vac o 2 1 1 1 EL COLECTOR DE PLACA PLANA Este est constituido por cuatro elementos principales el absorbedor la carcasa el aislamiento y la cubierta transparente 2 1 1 1 1 Cubierta transparente Tiene la misi n de provocar el efecto invernadero y reducir al mismo tiempo las p rdidas por convecci n mejorando el rendimiento del colector y asegurar la estanqueidad del colector Los principales materiales utilizables para las cubiertas son el vidrio y el pl stico transparente Sobre estos materiales se pueden aplicar tratamientos especiales los cuales pueden ser de dos tipos 1 Un tratamiento antirreflectante sobre las superficie exterior para disminuir las p rdidas por reflexi n de los rayos solares incidentes con este tratamiento se pueden reducir las perdidas un 4 l MEMORIA 13 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 2 Un tratamiento sobre la superficie interior para que refleje las radiaciones de gran longitud de onda y no impida el paso de la radiaci n de corta longitud 2 1 1 1 2 Absorbedor Tiene por misi n recibir la radiaci n solar transformarla en calor y transmitirla al fluido caloportador Existen diferentes modelos de absorbedores Los m s usuales son los siguientes
324. ower absorption chillers even with marginal economic benefits should not be underestimated REFERENCES Ameel T A Gee K G and Wood B D 1995 Performance predictions of alternative low cost absorbents for open cycle absorption solar cooling Solar Energy 54 2 65 73 ASHRAE 1989 Handbook of Fundamentals Dorgan C B Leight S P and Dorgan C E 1995 Application Guide for Absorption Cooling Refrigeration using Recovered Heat American Society of Heating Re frigerating and Air Conditioning Engineers Duffie J A and Beckman W A 1991 In 2nd edn Solar Engineering of Thermal Processes John Wiley New York Erhard A and Hahne E 1997 Test and simulation of a solar powered absorption cooling machine Solar Energy 59 4 6 155 162 Florides G Kalogirou S Tassou S and Wrombel L 2000 Modelling of the modern houses of Cyprus and energy consumption analysis Energy 25 10 915 937 Ghaddar N K Shihab M and Bdeir F 1997 Modelling and simulation of solar absorption system performance in Beirut Renew Energy 10 4 539 558 Haim L Grossman G and Shavit A 1992 Simulation and analysis of open cycle absorption systems for solar cooling Solar Energy 49 6 515 534 Hammad M A and Audi M S 1992 Performance of a solar LiBr water absorption refrigeration system Renew Energy 2 3 275 282 Hammad M and Zurigat Y 1998 Performance of a second generation solar cooling unit Solar E
325. peratures The collectors provide hot water of about 70 to 75 C to the storage tank 2 for driving the chiller and also provide hot water around 60 C to the storage tank 7 for daily use During sunny hours priority 1s given to provide hot water for the chiller from the collectors When the insulation is not high enough to raise the temperature in tank 2 the collector circulation is directed to tank 7 to supply hot water for daily use To ensure all weather operation of the sys tem an oil burner is equipped to give additional heating when required A control unit provides for automatic operation of the system Figs 8 and 9 show the installation of the solar collector array and the view of the 100 kW two stage chiller respectively The preliminary opera Solar absorption cooling with low grade heat source a strategy of development in South China 163 Y 1 Solar collector 2 Hot water tank for cooling 3 Two stage absorption chiller 4 Cooling water tank 5 Cooling tower 6 Chilled water tank 7 Hot water for daily life 8 Oil burner 9 Air conditioning user 10 Daily life hot water user Fig 7 Schematic of the integrated solar cooling and hot water system Fig 8 View of the solar collector array of the integrated system at Jiangmen city 164 Fig 9 View of the 100 kW two stage absorption chiller tion of the system was begun in April 1999 showing satisfactory results of the system per forma
326. por los captadores en momentos de temperaturas muy bajas Con esto conseguimos una disminuci n del coste de mantenimiento un aumento del rendimiento de la m quina de absorci n y eliminamos una sustancia que puede resultar peligrosa por su toxicidad l MEMORIA 121 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA I1 ANEJ OS 1 C LCULO DE LA CARGA DE LOS LOCALES A CLI MATI ZAR A continuaci n se presentan los informes obtenidos mediante el programa DPCLIMA para el c lculo de la carga t rmica de los locales a climatizar 1 1 ESTIMACI N DE LA CARGA T RMI CA DE REFRI GERACI N Climatizaci n mediante Energ a Solar Empresa UPCT Autor Rafael Mart nez S nchez Fecha 16 10 2006 Cargas T rmicas Detalladas del Edificio de sus Zonas y de sus Locales Cargas T rmicas de Refrigeraci n M ximas Totales Ubicaci n y condiciones del exterior Localidad Puerto Lumbreras Murcia Altitud 42 m Latitud 38 38 Oscilaci n m xima anual OMA 43 C Velocidad del viento 5 9 m s Temperatura del terreno 8 C Nivel percentil anual 0 4 seca 35 9C T8 h meda 28 C Oscilaci n media diaria OMD 14 C Materiales Circundantes Est ndar Turbiedad de la atm sfera Est ndar Local Aula de formaci n Hora de C lculo 1
327. r sticas principales de los colectores de vac o con tubo de calor cabe destacar las siguientes 1 Uni n seca El intercambio de calor se realiza en seco es decir sin contacto directo entre el fluido caloportador y el tubo 2 Funci n diodo La transferencia de calor se realiza siempre en un solo sentido desde el absorbedor hacia el fluido caloportador y nunca al rev s 3 Limitaci n de temperatura El ciclo de evaporaci n condensaci n tiene lugar mientras no se alcance la temperatura cr tica del fluido vaporizante evitando as los riesgos de un aumento incontrolado de la temperatura en el interior de los tubos 2 1 2 CONDUCCIONES Los materiales usados para las conducciones son cobre acero galvanizado acero negro y pl sticos 2 1 2 1 COBRE Es el material mas utilizado en instalaciones de todo tipo tiene peque as cantidades de f sforo residual es f cilmente soldable tiene buena resistencia a la corrosi n buena maleabilidad y ductilidad Tiene menor p rdida de carga que otros materiales como el hierro y resiste grandes presiones y temperaturas 2 1 2 2 ACERO GALVANI ZADO No debe usarse en circuitos primarios ni secundarios debido al fuerte deterioro que la protecci n de zinc sufre con temperaturas superiores a 65 C por lo que su uso queda reducido a acometidas de agua fr a MEMORIA 17 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SI
328. r heat required the initial cost incurred during the installation of the system and the annual running cost over its entire life span The economic objective function for optimal system selection can be expressed in terms of either the energy cost incurred or the energy saving These two approaches are 200000 180000 160000 140000 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 Daily collector energy gain kJ 10 15 20 25 30 35 Collector area m CA Fig 11 Effect of collector area on collector energy gain 1152 F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 500 15 20 295 35 40 5 50 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Lifecycle savings Collector area m Fig 12 Collector area against life cycle savings in dollars basically identical and differ in the sense that the former has to be minimized while the latter has to be maximized In our analysis the latter approach is considered which can be further subdivided into the following two methods a Present worth or life cycle savings wherein all running costs are discounted to the beginning of the first year of operation of the system b Annualized life cycle savings wherein the initial expenditure incurred at the start as well as the running costs over the life of the system are expressed as yearly mean values To determine the optimum collector area the electricity savings resulting from the use of the solar system is
329. r round and can make the best use of both high grade and low grade solar radiation e Compromise has to be made between the cooling function and heating requirement de pending on the demand For instance if the cooling demand is higher in summer it would be effective to make use of the solar system for large scale heating purposes in winter like swimming pool heating e To avoid energy storage problem it is desir able to design a solar system to mainly meet the day time cooling demand In the near future it is hoped that the develop ment of solar powered integrated cooling and heating systems using two stage absorption chil lers will provide realistic cost effective solution for widespread application of solar energy in south China and regions with similar climatic conditions 6 CONCLUSION Based on the successful experiences of oper ating a solar powered cooling system in south China to facilitate the practical development of solar cooling system a low driving temperature strategy of solar cooling development was pro posed A new model of two stage lithium bromide absorption chiller has been developed and test results had indicated that it is particularly advan tageous for solar energy application Two stage chiller can be driven by hot water of temperature from 75 to 60 C which can be easily provided by conventional solar hot water systems As a result there is a real possibility to integrate the cooling function
330. rado y aparato aislado El pulsador de encendido est en posici n OFF o no hay demanda pero se ha activado el sistema ANTIHIELO Esta situaci n entra dentro del funcionamiento correcto El aparato est funcionando correctamente El aparato est acerc ndose al punto de cristalizaci n La temperatura en el circuito de agua fr a es menor de 72C La temperatura en el circuito de agua caliente residual supera los 552C La temperatura del circuito de alimentaci n solar supera los 105 Se ha perdido la comunicaci n entre el control y el portamandos Alarma de vibraci n Alarma de vibraci n y la temperatura exterior es inferior a 52C con lo que se activa el sistema La Unidad Generadora no puede girar correa rota fuera de lugar o motor de giro sobrecalentado La Unidad Generadora no puede girar y la temperatura exterior es inferior a 59C con lo que se activa el sistema ANTIHIELO Alarma de SUBENFRIAMIENTO P ulsar restart Si la alarma persiste llamar al SAT P ulsar restart Sila alarma persiste llamar al SAT Pulsar restart Si la alarma persiste llamar al SAT Pulsar restart Si la alarma persiste llamar al SAT Pulsar restart Si la alarma persiste llamar al SAT P ulsar restart Sila alarma persiste llamar al SAT Bombas de circulaci n en funcionamiento motor de giro parado y aparato aislado Bombas de circulac
331. ral energy resource abundantly available in Cyprus is solar energy which could be used to power a low energy active cooling system based on the absorption cycle To facilitate investigation of the feasibility of the application of solar driven absorption systems for domestic cooling a 1 kW LiBr water absorption cooling unit was designed and constructed as detailed in 2 and 15 illustrated in Fig 1 The heat transfer area of each heat exchanger of the experimental unit was varied to provide the required output and to ensure the designed COP The evaluated overall heat transfer coefficients CONDENSER Fig 1 A 1 kW experimental LiBr water cooling system G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 1315 Table 1 Overall heat transfer coefficients of the various heat exchangers of the 1 kW unit Heat exchanger Overall heat transfer coefficient U W m K Theoretically estimated Actual value Generator 1600 7500 2300 Condenser 2980 3265 Evaporator 195 Absorber 625 400 Solution heat exchanger 130 130 of the various heat exchangers are presented in Table 1 In certain cases these were found to differ from values obtained from heat and mass transfer correlations published by other investigators The construction of the small unit facilitated the determination of the heat transfer coefficients in the heat exchangers and the sizing of the major components of a full scale unit with a cooling output
332. ras instalaciones aumentar el volumen de acumulaci n hasta 2000 es decir una energ a acumulada de 2850 MJ Este aumento en el volumen del dep sito de inercia dar a margen para que la instalaci n pudiera funcionar durante aproximadamente dos horas mas al d a Al aumentar el volumen de acumulaci n es necesario aumentar la superficie del campo de colectores o el rendimiento de estos Se han realizado simulaciones inform ticas con el software TRANSOL que analiza los reg menes transitorios en una instalaci n solar e indica que para este nuevo volumen de acumulaci n la superficie colectora debe situarse en torno a los 24 m 7 4 2 AUMENTO DE LA EFI CI ENCI A ENERG TICA Durante los meses de funcionamiento se han comprobado c ales son los consumos el ctricos reales de la mayor a de elementos de la instalaci n Elemento Potencia W Sistema de contro 43 Fan coll 26 Bomba primario posici n 1 130 Bomba secundario posici n 3 con 1 fan coil 182 Bomba secundario posici n 3 con 2 fan coil 212 Rotartica 1800 Aerotermo 200 Total instant neo 2181 2285 Tabla XXIX Consumos el ctricos de los elementos de la instalaci n De estos elementos hay algunos como el SCADA sobre el cual no podemos reducir su consumo energ tico pero en general podemos modificar el resto para intentar disminuir el consumo el ctrico 7 4 2 1 BOMBA DE CI RCULACI N DE COLECTORES Actualmente se encuentra en funcionamiento una bomba Grundfos UPS
333. rasitics With a mechanical chil ler of COP ecn 3 the net COP solar to cooling power is therefore in the range 0 3 currently to 0 6 with optimistic future improvements Regarding the latter category absorption chil lers driven directly by solar heat have been considered for many years But low efficiency single stage absorption chillers driven by low efficiency flat plate collectors usually rendered their overall conversion efficiencies inadequately low Recently however stationary evacuated nonimaging concentrators have been developed in concert with two stage regenerative absorption chillers Winston et al 1997 The concentrators can attain yearly collection efficiencies of around 40 referenced to normal beam radiation ac counting for the partial collection of diffuse sunlight and including parasitic losses at oper ating temperatures of up to 200 C With the best commercial absorption chillers exhibiting a COP of 1 35 the highest net solar to cooling COP is around 0 5 All of these generic schemes for producing cooling power are reviewed schematically in Fig la d They adopt an either or approach either produce electricity to power a mechanical chiller or produce heat to drive an absorption chiller We propose realizing a major leap in the net COP for solar cooling by introducing solar fiber optic mini dish concentrators that offer a signifi cant increase in collection efficiency while retain ing th
334. rcambio a trav s de la superficie en contacto con el fluido acumulado MEMORIA 20 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA Figura VIII Acumulador con doble envolvente 2 1 4 3 INTERCAMBI ADOR DE CALOR EXTERIOR Para instalaciones con acumulaciones muy grandes empieza a ser m s econ mico y pr ctico el uso de intercambiadores exteriores Los tipos que existen son de carcasa y tubos que pueden ser de acero o de cobre o de placas de acero inoxidable estos ltimos son los m s utilizados debido a sus m ltiples ventajas entre las que cabe destacar las siguientes e Alta calidad del material que garantiza la duraci n y por tanto la rentabilidad e Son modulables sin m s que a adir o quitar placas lo que permite una f cil correcci n en caso de error en el dimensionado previo o ampliaci n de la instalaci n e Poseen gran facilidad de mantenimiento al ser desmontables y de f cil limpieza e Tienen una excelente eficacia debido a su funcionamiento a contracorriente lo que permite una gran potencia de intercambio con un peque o tama o Fotograf a IV Modelos de intercambiadores exteriores de carcasa y tubos MEMORIA 21 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN
335. rea the less the boiler heat needed and the more the collected heat as indicated in Fig 8 To determine the optimum collector area the cost of the solar system must be compared against the fuel saved due to its use The economic method used is the life cycle analysis 13 For solar systems the system annual cost is given by 1322 G A Florides et al Applied Thermal Engineering 22 2002 1313 1325 30000 300 200 25000 100 p 20000 i e 100 e gt 15000 200 3 300 10000 400 boiler heat required 500 5000 collector heat gain 4 life cycle savings 600 0 700 0 5 10 15 20 25 30 35 Collector area m Fig 8 Effect of the solar system collector area against the boiler heat required collector heat gain and life cycle savings System annual cost Extra mortgage payment Maintenance cost Extra fuel savings Extra electricity savings Extra tax savings 2 The scenario considered 1s that 30 of the initial cost of the system 15 paid at the beginning and the rest is paid in equal instalments in the next 10 years The evaluation is based on the present price of the diesel which is C 0 171 1 The cost of the compound parabolic collector is C 180 m gt The results of the economic analysis are also presented in Fig 8 As it 1s observed the only economically viable solution is to use the CPC with a collector area of 15 m 5 System
336. red by the systems gain diminishes with an increase in the thermostat setting since fluid heated below this temperature 1s not utilised by the system The collector heat gain indicated in Fig 5 shows that the heat obtained from the flat plate collector is diminish Ing with a greater slope since this type of collec tor cannot operate with a high efficiency at high temperatures Additionally the thermostat setting for the other two higher performance collectors CPC and evacuated tube can vary from 85 to 90 C without any serious degradation of the per formance of the solar system This is important if the set value errors of the commercially available thermostats are considered These are 1 2 C depending on their cost c Storage tank size This factor also plays a role in the optimisation of the system The boiler heat required by the system for different storage volumes is shown in Fig 6 As ob served a smaller size tank results in less energy consumption by the boiler The op timum size of the storage tank 15 i 1 m for the flat plate collector ii 0 6 m for the compound parabolic collector and 50000 45000 40000 m c e Flat Plate w 25000 CPC I 4 Evacuated Tube 20000 10000 80 82 5 85 87 5 90 92 5 Thermostat Setting C Fig 5 Effect of boiler thermostat setting on the collector heat gain Modelling and simulation of an absorption solar cooling system for
337. red boiler heat 15 220 kW h 2 Boiler efficiency 85 resulting in 17 900 kWh to be supplied by fuel 3 Calorific value of fuel 42 900 kJ kg resulting in 1500 kg of fuel consumption 4 Every kg of fuel produces about 3 kg of CO In the case that a conventional R 22 air conditioner Is used with an 11 kW capacity the direct effect for a service life of 20 years as calculated from Eq 3 1s 6 300 kg CO This result is estimated with the following data 1 Charge of R 22 3 5 kg average figure from manufacturers catalogs 2 Assumed make up rate 4 and an end of life loss 15 3 GWP for R 22 for a 100 year period 1900 14 The indirect effect for covering the annual cooling load Eq 4 for a 20 year period would be 105 600 kg of CO assuming a world average value of CO release for electric energy production of 0 6 kg kW h 14 Therefore the TEWI when using a conventional R 22 air conditioner would be 6 200 105 600 111 900 kg of CO or 1 24 times greater than when using the absorption solar cooling system 7 Conclusions The final optimum system as obtained from the complete system simulations consists of 15 m compound parabolic collector tilted at 30 from horizontal and 600 1 hot water storage tank The typical insulated house considered requires an annual cooling load at 25 C of 17 600 kW h with a peak load of 10 3 kW and an annual heating load at 21 C of 3 530 kW h with a peak load of 5 5 kW
338. rm tica de 45 m de superficie con capacidad para 10 personas con sus correspondientes equipos inform ticos una sala de formaci n de 70 m que hace las veces de sal n de actos del Centro con capacidad para 40 personas sentadas y en la que existen medios audiovisuales y una sala de formaci n de 45 m en con capacidad para 15 personas sentadas En las tres salas se realizan reuniones y cursos de formaci n por lo que el uso de estas es c mo m ximo de unas cuatro horas al d a de forma discontinua y usualmente en turno de tarde 3 2 C LCULO DE LAS NECESIDADES ENERG TICAS DE LOS LOCALES A CLI MATI ZAR Al dise ar una instalaci n t rmica lo primero que hay que hacer es determinar del modo lo m s preciso posible la potencia t rmica o frigor fica necesaria para cubrir la demanda motivo de la instalaci n Para ello es necesario efectuar un balance de p rdidas y ganancias de calor tanto sensibles afectando a la temperatura como latentes afectando a la cantidad de vapor de agua Este balance se conoce bajo el nombre de c lculo de cargas Lo que a continuaci n se expone corresponde a los m todos de evaluaci n de cargas com nmente aceptados y empleados en los procesos de refrigeraci n calefacci n y acondicionamiento de aire 3 2 1 CONDICI ONES DE DI SENO Dado que la carga t rmica es la potencia de refrigeraci n o calentamiento que requiere la instalaci n en un determinado instante para mantener unas condiciones
339. rma aparece de nuevo es se al inequ voca de que es necesario llamar al SAT para solucionar el problema detectado por el control electr nico del aparato EL USUARIO NUNCA DEBE INTENTAR SOLUCIONAR EL PROBLEMA DEL APARATO 013 1 Instalaci n el ctrica El aparato dispone de un interruptor de emergencia que normalmente est en posici n ON y permite la desconexi n de la energ a el ctrica del aparato respecto a la red el ctrica Este interruptor s lo debe accionarse a posici n OFF cuando ocurra una emergencia Si se desconecta cuando el aparato est en funcionamiento puede provocarse una anomal a o aver a interior en el aparato que requerir a del Servicio de Asistencia T cnica para solucionarla 013 2 Instalaci n hidr ulica La instalaci n dispone de llaves de corte en los dos circuitos de agua que deben ser cerrados siempre que surja alguna emergencia en el conjunto de la instalaci n hidr ulica 32 rotartics 014 ANOMALIAS DE FUNCIONAMIENTO i C alarm e 9 9 isolated emor code eror code eror code emor code emor code E t emor code E ti emor code xx emor code Ii gt X error code eror code eror code code P x BH e alarm O isolated e alarm isolated e alarm o isolated e alarm isolated e alarm isolated e alarm isolated alarm
340. roduce net COPs of about 1 4 The use of mechanical chillers in the cascade offers the additional option of storing the energy of concen trated sunlight as ice which helps to obviate the intermittent nature of solar availability An additional attractive element of mini dish systems is modularity being able to realize practical compact cooling plants with relatively small installed capacities 2 THERMODYNAMIC FLOW DIAGRAMS FOR COOLING SYSTEMS Fig la d schematically show the generic cool ing system schemes mentioned above along with performance estimates for a nominal and an optimistic scenario based on current technologies In citing the assorted parameter values in Fig 1 we are not aiming for precise system performance predictions Rather we are trying to establish realistic performance estimates for a comparison among the principal generic cooling configura tions to see where major improvements are possible and roughly by how much The new high efficiency mini dish solar cool ing systems proposed here and reviewed in Section 3 enter Fig 1d and e In Fig 1d the solar source that currently typically comprises station ary evacuated concentrators is replaced by a mini dish system at far greater collection efficiency but with the same absorption chiller In Fig le we will take unique advantage of the efficient high temperature capability of the mini dish system to drive the thermodynamic cascade detailed in Sectio
341. rres de refrigeraci n es aquel en el que el agua m s caliente es pulverizada desde la parte superior y la corriente de aire discurre en sentido contrario de abajo a arriba Con el fin de evitar que se MEMORIA 36 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA produzcan p rdidas de agua al arrastrarse gran cantidad de gotitas por la corriente de aire se emplea un dispositivo denominado separador de gotas situado a la salida de la corriente de aire En la parte inferior se sit a una bandeja cuya misi n es la de recoger todo el agua que cae una vez enfriada Generalmente en la bandeja se instala un flotador o boya que regula el nivel del agua de tal forma que permite la entrada de agua de renovaci n a medida que se producen p rdidas en el circuito La corriente de aire se crea mediante el empleo de ventiladores El ventilador puede ocupar dos posiciones diferentes dando lugar a e Torres de refrigeraci n de aire forzado el ventilador est situado en el punto de captaci n de aire situaci n de sobrepresi n e Torres de refrigeraci n de inducci n el ventilador est situado en el punto de emisi n de aire situaci n de bajo presi n Fotograf a VII Torre de refrigeraci n MEMORIA 3 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONA
342. rugated in sulating film 41 m e Two sets of single stage lithium bromide ab sorption chillers with a cooling capacity of 7 kW each Japanese made model WFC 600 Yazaki Co e Two storage tanks for hot and cold water of volume 5 m each e Automatic control system A control system was designed to decide when to start the first and second chiller depending on the stored amount of heat and the trend of solar radiation so that frequent switching on and off of the chillers could be avoided Two years of solar cooling operation of the system demonstrated the technical successes of this solar cooling application The chillers worked well within their specified limits of operation On clear sunny days the solar powered system could provide cooling for air conditioned guestrooms during the day as well as night time early morn ing excepted At the same time operation of the system also revealed some disadvantages to be overcome in order to develop a system for widespread practical use One main problem was the economical aspect as it required costly high grade solar collectors to provide a generator temperature around 90 C The other problem was that the chiller could not always operate at its nominal rating during periods of low solar radia tion and high cooling water temperature The strict demands of the chiller on its operating parameters strongly affected the performance of the system For example the temperature of hot wa
343. s for losses incurred in the conditions The system s building block is a shaft of a turbine solar collector field pump miniature e g 0 2 m diameter solar dish which 3 BRIEF REVIEW OF SOLAR FIBER OPTIC MINI DISH SYSTEMS 26 J M Gordon and K C Ng fiber optic mini dish solar system Tol gas micro turbine N urb mechanical chiller COP mech coll Nturb COP mech turb Ncoll para Neurb absorption chiller COP bs turb Neurb Npara COP aps auxiliary mode recovery heat ex total cooling power nominal turb 0 8 Nturb 0 35 Npara 0 9 Npara 0 9 COP nech 3 COPaps 1 35 gt COP 1 4 optimistic turb Mco 9 8 Nturb 0 42 Tlpara 0 9 Npara 0 9 COP mech 4 COP aps 1 8 gt COPpet 2 0 Fig 1 continued concentrates sunlight into a single optical fiber The fiber transports power to a remote receiver The option of a second stage concentration boost is also included Compact mini dish modules are mounted on individual trackers close to the ground Realistic estimates for remote power delivery indicate attainable collection efficiencies of 80 at power densities that can be as high as 20 000 suns Feuermann and Gordon 1999 Each sys tem component is adequately small to permit mass production of precision elements with exist ing technologies The solar fiber optic mini dish concept exploits recent adva
344. s on earth Solar powered air conditioning has many advantages when compared to a conventional electrical system This paper presents a solar cooling system that has been designed for Malaysia and similar tropical regions using evacuated tube solar collectors and LiBr absorption unit The modeling and simulation of the absorption solar cooling system is carried out with TRNSYS program The typical meteorological year file containing the weather parameters for Malaysia is used to simulate the system The results presented show that the system is in phase with the weather i e the cooling demand is large during periods that the solar radiation is high In order to achieve continuous operation and increase the reliability of the system a 0 8 m hot water storage tank is essential The optimum system for Malaysia s climate for a 3 5 kW 1 refrigeration ton system consists of 35 m evacuated tubes solar collector sloped at 20 O 2004 Elsevier Ltd All rights reserved Keywords Air conditioning Solar energy TRNSYS Corresponding author Tel 60 1239 25903 E mail address fardin_asOyahoo com F Assilzadeh 0960 1481 see front matter O 2004 Elsevier Ltd All rights reserved doi 10 1016 j renene 2004 09 017 1144 F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 1 Introduction Absorption cooling is one of the first and oldest forms of air conditioning and refrigeration systems used The system uses thermal energy to produce co
345. s were identified for solar refrigeration The photovoltaic vapour compression systems and the photovoltaic thermoelectric have predominated in the application of small refrigerators for medical use in isolated areas like vaccine conservation where high system cost is justified Solar thermal systems such as flat plate collectors and lithium bromide water absorption cooling systems are in the stage of pre production and commercial introduction also for small capacities Five companies are not fabricating systems due to a lack of a market for their products The global efficiency of solar refrigeration systems oscillated between 7 and 20 and differs because of insolation conditions Critoph 1991 mentions that under sufficient insolation 5 5 kWh m day the majority of systems have a global efficiency of between 8 and 11 In the situation that electricity prices continue to be invariable low the solar refrigeration systems will have to reduce their costs by a factor of 3 to 5 times the actual costs in order to become competitive with the traditional vapour compression systems The experts expected that all the technologies described would achieve the state of commercial introduction by 1995 Only ammonia water absorption systems with flat plate collectors could achieve it by the year 2000 It was considered difficult to predict the date when these solar technologies reach maturity The problem is not only technical but it incorporates economical s
346. s y necesidades variables seg n vivienda latitud etc La Refrigeraci n Solar es una aplicaci n que puede optimizar el uso de la Energ a Solar T rmica y multiplica sus posibilidades y aprovechamiento Actualmente la situaci n del mercado nos muestra una oferta para grandes superficies pero un vac o para la demanda existente en el sector de la vivienda o cualquier superficie menor Mediante la refrigeraci n solar hacemos un uso del calor generado en la poca del a o en la que ste es m s abundante Gr fico VI MEMORIA 10 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 140 Radiaci n solar Wima 29 K Demanda de frio Kw 1 120 anda i y Tu ux 60 Enn ebre Mure Ab il Mus Juni llit Sia Paru la tiembre Marie Tire Lic amira En Lo s Gr fico VI Ejemplo de cargas y necesidades variables seg n vivienda latitud etc De esta forma podemos producir calefacci n en invierno mientras que en verano producimos fr o para el aire acondicionado 1 2 ANTECEDENTES Con el fin de desarrollar las aplicaciones de Fr o Solar en la Regi n de Murcia la Agencia de Gesti n de Energ a de la Regi n de Murcia ARGEM firm un acuerdo de colaboraci n con las empresas Isofot n S A y Rot rtica para llevar a cabo la inst
347. sa la temperatura m xima de seguridad 1309C Indicador de giro Cuando las premisas de caudal y temperatura son correctas y existe demanda necesidad de enfriar el habit culo por parte del usuario la unidad generadora puede empezar a girar Cuando se enciende la luz verde confirma el giro de la unidad generadora Led de alarma Cuando el led alarm est iluminado color rojo indica que el control electr nico ha detectado un fallo de funcionamiento o que existe una variable externa o interna del aparato que temporalmente no permite el funcionamiento normal del 22 gt otartica mismo Se hace necesario un rearme manual mediante el pulsador de desbloqueo para volver a ponerlo en marcha El pulsador de desbloqueo restart permite reactivar el aparato cuando se ha detectado una alarma led alarm iluminado Si en el display error code aparecen las alarmas 30 40 o 50 el aparato realiza un ciclo de parada que durar 20 minutos Durante este periodo de tiempo el bot n restart no es funcional Es necesario que transcurran los 20 minutos para reiniciar el aparato mediante el bot n restart En este transitorio la pantalla del portamandos tendr a la siguiente configuraci n S on off restart error code error code isolated error error code El control electr nico env a una se al de alarma al portamandos y esta alarma queda refl
348. se la bomba Si se hubiese alcanzado la temperatura m xima en el acumulador y se produce una demanda de calor sta provocar a la bajada de la temperatura del agua acumulada por lo que la centralita de regulaci n PLC detectar a esta bajada de temperatura poniendo en marcha de nuevo la bomba restableci ndose de nuevo la circulaci n si la temperatura de salida de los colectores sigue por encima de la del acumulador 4 12 MONITORIZACI N Y COMUNICACI N CON LA INSTALACI N El sistema de adquisici n de datos dispondr de un banco de memoria en el que ir almacenando toda la informaci n procedente de la instalaci n para posteriormente poder recuperarla y analizarla La comunicaci n con la instalaci n se realizar directamente operando sobre el sistema de control y adquisici n de datos o mediante control remoto v a GSM desde cualquier ordenador con un m dem que disponga de una tarjeta GSM 4 13 INSTALACI ON EL CTRICA Desde el Cuadro General de Baja Tensi n C G B T se tender una acometida protegida por el correspondiente interruptor autom tico que llegar hasta el cuadro de mando y protecci n de la instalaci n Desde este cuadro se alimentar a las diversas cargas el ctricas que componen el sistema MEMORIA DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI V
349. sent the high pressure stage generation and absorption respectively The 1 37kP Enthalpy 1 Concentration 5 wt Fig 3 Enthalpy concentration chart of two stage absorption cooling cycle Solar absorption cooling with low grade heat source a strategy of development in South China 159 same is for the processes 5 A and 6 2 in the low pressure stage Refrigerant water is produced in the high pressure stage while cooling effect is achieved in the low pressure stage Owing to the different concentration variations of LiBr solution in the two stages the refrigerant water can be produced at a lower heat medium temperature T and at the same time the required low evaporation temperature can be achieved at pres sure P 3 2 Performance of a two stage absorption chiller A 20 RT two stage lithium bromide absorption chiller prototype for solar application with a cooling capacity of 20 tons of refrigeration was designed and tested in Guangzhou city Xia et al 1997 Fig 4 shows the view of the 20 RT two stage chiller The chiller used waste hot water to provide chilled water for production process of in a steel factory In order to obtain realistic performance data field test of the chiller was conducted after one year of its successful opera tion in the steel factory Tests were conducted on influence of hot water temperature and chilled water temperature on cooling capacity and COP of the chiller During the
350. si n interna la cual es cr tica en todos los procesos de transferencia de calor 2 2 1 1 CICLO DE REFRIGERACI N POR COMPRESI N DE VAPOR Vapor Compression Cycle teject heat compressor ona Ne 5 energy In A absorb heat Figura XIII Ciclo de refrigeraci n por compresi n de vapor l MEMORIA 26 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA En la figura XIII se observa un esquema del ciclo de refrigeraci n por compresi n de vapor El refrigerante entra al evaporador en la forma de una mezcla de l quido y vapor a baja presi n y baja temperatura A El calor es transferido del aire o agua relativamente c lido al refrigerante causando la evaporaci n del l quido refrigerante El vapor resultante B es comprimido desde el evaporador por el compresor el cual incrementa la presi n y la temperatura del vapor del refrigerante El vapor de refrigerante a alta presi n y temperatura C deja el compresor y entra en el condensador donde el calor es transferido al aire ambiente o agua a una temperatura mas baja Dentro del condensador el vapor de refrigerante condensa en l quido Este liquido D continua hasta el dispositivo de expansi n donde se crea un salto de presi n que reduce su presi n hasta la del evaporad
351. stimate of system performance 4 1 Gas micro turbine The reported micro turbine conversion ef ficiency of nam 0 23 at a thermal power input mC AT of 200 kW and an AC electrical output of 45 kW relates to available units with ambient air drawn through the combustion chamber and no heat recovery from the exhaust gas We consider a configuration where solar heated air is recirculated through the turbine Namely air is heated from its last stage outlet temperature of 185 C to 1000 C and after heat High efficiency solar cooling extreme flat ra i mirror glazing 4 u i t I I I 1 1 I 1 lt b optical fiber in protective sleeve S E IN Cla gy parabolic dish optical fiber exit of diameter D a L 2 gt 3 M BN o d Za D Receiver building ut SS N A Y N N NS gt d A lt Le S lt LA XK Gi lt lt ES SS eS 27 Fig 2 Schematics of a solar fiber optic mini dish system a Cross sectional drawing of a single unit The primary concentrator is a paraboloidal dish reflector of rim half angle and diameter D A small flat mirror below the focal plane of the dish re directs rays reflected from the dish downward so that an upward facing absorber can be used The fiber is enclosed in
352. storage tank capacity The economic analysis performed showed that the solar cooling system 1s marginal ly competitive only when it is combined with domestic water heating Erhard and Hahne 1997 simulated and tested a solar powered absorption cooling machine The main part of the device is an absorber desorber unit which is mounted inside a concentrating solar collector Results obtained from field tests are discussed and compared with the results obtained from a simulation program developed for this purpose Hammad and Zurigat 1998 described the performance of a 1 5 ton solar cooling unit The unit comprises a 14 m flat plate solar collector system and five shell and tube heat exchangers The unit was tested in April and May in Jordan The maximum value obtained for actual coeffi cient of performance was 0 85 Computer modelling of thermal systems pre sents many advantages The most important are the elimination of the expense of building prototypes the optimisation of the system com ponents estimation of the amount of energy delivered from the system and prediction of temperature variations of the system The objective of this work is to model a complete system comprised of a solar collector storage tank a boiler and a LiBr water absorption refrigerator which will cover a typical house load during the whole year The TRNSYS program is used to model the system together with the weather values of a typical meteorologic
353. superior GASH 2 2 2 2 2 2 2 tm Conexi n lateral GASH 1 2 1 2 1 2 1 2 V2 1 2 1 2 B eh Conexi n lateral GASH 2 2 2 2 2 2 2 k Conexi n inferior GASH 2 2 2 2 2 2 2 Cota A Di metro exterior mm 1360 1360 1660 1660 1650 1910 1910 Cota B Longitud total mm 1850 2300 2035 2325 2610 2345 2750 Cota mm 200 200 235 235 235 195 195 Modelo MV d Dep sito acumulador h Aislamiento t rmico C ncamos manipulaci n Lapesa Grupo Empresarial S L Poligono Industrial Malpica Calle A Parcela 1 4 50057 ZARAGOZA Espa a Tel 9764651 80 Fax 976 57 43 93 976 57 4327 wenn a pesa es mail lapessdelapesa es Lapssa Grupo Em presarla ls L sa reserva el dar ho dersalbar cam bles tankte en sus producicssin praelo ayo MESA 11 Solar Energy Vol 68 No 1 pp 23 31 2000 SE O 1999 Elsevier Science Ltd A Pergamon PII S0038 092X 99 00053 5 All rights reserved Printed in Great Britain Ceo 0038 092X 00 see front matter www elsevier com locate solener HIGH EFFICIENCY SOLAR COOLING JEFFREY M GORDON T and KIM CHOON NG Department of Energy amp Environmental Physics Jacob Blaustein Institute for Desert Research Ben Gurion University of the Negev Sede Boqer Campus 84990 Israel The Pearlstone Center for Aeronautical Engineering Studies Department of Mechanical Engineering Ben Gurion University of the Negev Beersheva 84105 Israel Department of Mechanical and Production Engineering
354. sure drop and pumping energy has been previously shown by Syed et al 8 as being a controlling factor in solar cooling scheme economics 28 mm copper pipes were provided in the main primary circuit and the row connections were made up of 22 mm copper pipes The collectors supplied heat to a 2 m storage tank via a plate heat exchanger Primary hot water was circulated through the flat plate collector panels and heated up to 90 C by incidence of solar energy on the copper absorber plates The heat produced was transferred to a storage tank via a plate heat exchanger At about 80 C prevailing at the top of the tank heat was supplied to the generator of a 35 kW nominal cooling capacity LiBr H5O absorption chiller which operated in vacuum This was to boil a weak solution of solvent and refrigerant lithium bromide and water that resulted in a strong solution The refrigerant vapour was condensed on the condenser tubes The condensate was throttled through an expansion device obtaining two phase refrigerant the liquid refrigerant evaporated under low pressure in the evaporator thus producing cooling Chilled water flowing through the evaporator tubes was supplied to the fan coil units at about 8 C Meanwhile the strong solution from the generator passed through a counter flow heat exchanger to preheat the weak solution entering the generator In the 862 A Syed et al International Journal of Refrigeration 28 2005 859 871 absorber
355. t was supplied to the storage tank From then on 867 no cooling was produced for 1 h and 10 min The insolation from sunrise to 08 30 1s necessary to overcome thermal inertia in the system In this period the collector outlet temperature increased up to top of the tank temperature From then until 16 30 the flat plate collectors supplied heat to the storage tank which in turn supplied heat to the generator From 16 40 to sunset the insolation was not useful for the process since it was insufficient to add heat to the tank The white area under the curve of the storage tank represents the total heat lost from the system from 05 10 to 08 30 from 08 30 to 16 40 and from 16 40 to 19 12 55kWhm day From 08 30 to 18 20 the hatched area above the generator curve represents the heat input to generator From 08 30 to 16 30 the cross hatched area represents the simultaneous process of heat delivered to the generator and supplemented from the collector array From 16 30 to 18 20 the generator was supplied with heat stored in the tank and no heat was supplemented to the tank from the collector array At 14 30 the heat input to the tank became approximately equal to the heat output of it From 17 40 to 18 20 the absorption machine operated in transient regime The transient regime was reached when the hot water temperature difference reduced to less than 1 C The absorption chiller was operated from 09 40 to 18 20 a total 8 h and 40 min
356. tante 75 C Sen inst 948 W C Sen almac 69 W C Lat inst 563 W C Latente 563 W C Sensible 1017 W Local Aula de formaci n III Condiciones interiores Ts 242C Hr 50 96 Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Norte Color Claro Superficie 17 46 m2 K 0 4319 W m29C T3 equivalente 31 97 9C C Sensible 60 W Cerramientos al exterior Nombre Muro exterior Peso 331 4 Kg m2 Orientaci n Oeste Color Claro Superficie 10 27 m2 K 0 4319 W m29C equivalente 34 05 C C Sensible 44 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 24 5 m2 K 2 209 W m29C T3 equivalente 25 9C C Sensible 54 W Cerramientos interiores Nombre LH7 Peso 102 Kg m2 Superficie 10 27 m2 K 2 209 W m29C ANEJ OS 140 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA T3 equivalente 25 9C C Sensible 22 W Nombre PA5PF2LA10BP15 Peso 595 4 Kg m2 Superficie 45 m2 K 0 8927 W m29C T3 terreno 27 32 9C C Sensible 133 W Cerramientos al exterior Nombre PASBH20CA30PY2 Peso 402 77 Kg m2 Orientaci n 309 Norte Color Claro Superficie 45 m2 K 1 68 W m29C T3 equivalente 42 02 9C C Sensible 1362 W Ventanas Nombre Ventana t pica Superficie 2 m2 K
357. ter chillers TRANE IV BIBLIOGRAF A 375 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA V ANEXOS CAT LOGO Y DATOS T CNICOS DE LA M QUINA DE ABSORCI N ROTARTICA e DATOS T CNICOS COLECTORES SOLARES ISONOX II DE ISOFOT N e DATOS T CNICOS DEL DEP SITO DE INERCIA LAPESA e EST DIOS REALIZADOS SOBRE INSTALACIONES DE REFRIGERACI N SOLAR V ANEXOS 176 MANUAL DE INSTALACI N Y MANTENI MI ENTO V MI 050600 CLI MATI ZADORA ROTARTI CA SOLAR O45v www rotartica com Kd rotarreg Indice 01 TRASLADO DEL AP AR A FO ostia 02 EMPLAZAMIENTO ca iii 6 03 RECOMENDACIONES PREVIAS 7 04 DESCRIPCI N DEL APARATO ccscccssssececccscsssssssecscssesesecececscsssssasecaccesesesessesscasacacacacecesesececasacacacacaceceseseses 7 04 17 DIMENSIONES EXTERIORES noria di dea 8 PARTES DEEAPARA TO ida 8 Maa CEMCUITOS HIDRAULICOS tasa 9 05 CARACTER STICAS TECNICAGS ccccccsscossossccescscsccescessccescsseccecsecscsessceccescecesceccecsscensecencecescensecsecenseceesencenees 11 06 FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL APARATO
358. ter in the storage tank could not always be maintained at a temperature as high as 88 90 C throughout the day even on clear sunny days The summer in Shenzhen Hong Kong area is hot and humid often with cloudy sky and with afternoon temperatures frequently exceeding 32 C between June and September The recommended cooling water temperature for conventional air condition ing design at this location is less than 32 C All these factors were not favorable for the operation of single stage absorption chiller To explain in detail data from the performance curves Yazaki Co 1982 of the single stage chiller are presented in Table 1 It could be seen from Table 1 that in order to produce chilled water temperature of 9 C for a given chiller nominal rating of 7 kW the heat medium tempera ture and cooling water temperature should be maintained at 88 C and 29 5 C respectively With Solar absorption cooling with low grade heat source a strategy of development in South China 157 Table 1 Performance parameters of the chiller model WFC 600 Hot water Cooling water Chilled water Cooling capacity COP temp C temp C temp C kW 88 29 5 9 7 0 0 60 85 29 5 9 5 6 0 54 80 29 5 9 3 5 0 41 T3 29 5 9 1 7 0 25 93 31 0 9 7 0 0 58 88 31 0 9 5 8 0 53 80 31 0 9 3 0 0 36 75 31 0 9 0 7 0 09 the lowering of heat medium temperature or with the rising of cooling water temperature the performances of the chiller both the cooling c
359. terial perfil Aluminio anodizado 1 4 mm En funcionamiento kg 39 8 8 10 42 9 13 15 En vac o kg 38 2 8 10 40 2 13 15 TEMP M X DE FUNCIONAMIENTO 2C 20 180 CAUDAL RECOMENDADO 50 a 120 1 h m Seg n aplicaci n P RDIDA DE CARGA 4 mm c a 202C y 120 1 h GARANTI A 8 a os en defectos de fabricaci n COMBUSTIBILIDAD Incombustible no t xico Nota ISO FOTO N S A Se reserva el derecho a introducir cambios en este folleto sin previo aviso B RENDIMIENTO INSTANT NEO CURVA DE RENDIMIENTO ESTACIONARIO DEL COLECTOR x ECUACI N RECO MENDADA 0 7 xk T u u a T U T T 0 5 0 76 0 45 0 3 0 2 DISTRIBUIDO R ISOFOTON C Montalb n 9 29 Izda 28014 MADRID Tel 34 91 531 26 25 Fax 34 91 531 10 07 e mail isofoton isofoton es www isofoton es lapesa 23 edo ACUMULACI N EN CIRCUITO CERRADO MASTER INERCIA Gama industrial de dep sitos de INERCIA desde 1500 hasta 5000 litros de capacidad destinados a funciones de acumulaci n de agua callente o fr a en circurto cerrado para Instalaciones de gran capacidad Su Incomparable capacidad de acumulaci n se la proporciona el aislamiento t rmico en polfuretano inyectado en molde con 80 mm de espesor y 45 ko ma de densidad homog nea que forma un bloque compacto con el dep sito La gama en sus modelos
360. testing period the Fig 4 View of the 20 RT two stage absorption chiller cooling water temperature was maintained at a higher value of 32 C and at constant flow rates The performance of the chiller was studied for a range of hot water temperature from 65 to 80 C and the results are summarized in Fig 5 During the tests the chiller operated very smoothly at driving temperature between 65 and 80 C With the lowering of heat medium tempera ture the cooling capacity of the chiller decreased steadily When the hot water temperature was lowered from 80 to 75 C the reduction of cooling capacity is less It was noticed that the cooling capacity reduced sharply when the hot water temperature was reduced to 70 and 65 C It is mainly because of the reduced heat input to the generators and the flow ratio being kept constant Also the COP of the chiller decreased with the lowering of heat medium temperature but the influence was not so sensitive The temperature difference between the inlet and outlet of the chiller s generators is known as usable tempera ture drop of heat medium which indicates the degree of utilization of the low grade heat source It should be mentioned here that for two stage chiller the usable temperature drop of heat medium is much greater than that of a single stage chiller 12 17 C versus 6 8 C To demonstrate the unique features of the two stage chiller comparison has been made between the
361. the system The boiler heat required by the system for different storage volumes 1s shown in Fig 9 The figure shows variation of the auxiliary heat required based on different tank sizes As observed the optimum size for storage tank 1s 0 8 m e Collector area The effect of the collector area is evaluated against the boiler heat required As expected the greater the collector area the less the boiler heat needed as indicated in Fig 10 and the more the collected heat as indicated in Fig 11 Therefore the optimum value needs to be decided by following an economic analysis which is presented in Section 5 5 Economic analysis It 15 widely recognized that discounted cash flow analysis 15 the most appropriate for applications such as in sizing an energy system This analysis take into account both 0 7 0 69 0 68 0 67 0 66 0 65 0 64 0 63 0 62 0 61 0 6 COP Boiler set point C Fig 8 Effect of boiler thermostat setting on the coefficient of performance F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 1151 2 244000 x 242000 240000 238000 Z 236000 234000 232000 gt 230000 3 228000 g 226000 224000 0 4 0 6 0 8 1 1 2 1 4 Tank size m Fig 9 Effect of storage tank size on the boiler heat 630000 3 550000 470000 390000 gt S 310000 2 0 10 20 30 40 50 Collector area m Fig 10 Effect of collector area on boile
362. thermal input power increases to 200 kW In that instance all values below for COP need to be modified accordingly Furthermore manufacturer projections indicate an efficiency for coming generations of micro turbines of around 0 28 for heating ambient air which corresponds to an efficiency of around 0 42 at an inlet air temperature of 185 C t 4 2 Mechanical chiller At a COP of 3 0 and an electrical power input of 45 kW the mechanical chiller produces 135 kW of cooling power 4 3 Absorption chiller The absorption chiller is driven by the 360 C heat rejected from the micro turbine and in turn rejects heat at around 185 C The available ther mal power to drive the chiller mC is there fore 80 kW A realistic value of heat exchanger losses is 10 Tara exch 0 9 so that the actual thermal input power is 72 kW At a chiller COP of 1 35 the useful cooling power is 97 kW 4 4 Net cooling power The total delivered cooling power of 232 kW consists of around 60 from the turbine driven mechanical chiller plus 40 from the absorption chiller driven by the turbine s heat rejection The gross solar thermal input power required is 130 0 8 kW for which COP 1 4 Under clear sky conditions this would correspond to a required collector aperture area of about 180 to 200 m Finally we have not explicitly addressed the case implied in Fig lc where the conventional solar electricity system is replaced by
363. to primario sin que se llegue a elevar la temperatura del dep sito Esto se deb a a que la sonda de la parte inferior del dep sito no estaba ubicada correctamente ya que se encontraba en el tubo a la salida del dep sito en direcci n a los colectores y no en el interior del dep sito lo que ocasionaba que cada vez que arrancaba la bomba de primario al pasar el agua caliente por esta sonda se registrasen los picos observados en la figura XL Al detenerse la bomba del primario deja de circular agua caliente por la sonda llegando esta temperatura a la ambiente y se repite el proceso En la figura XL se observan los picos caracter sticos de este proceso que corresponden a sucesivas conexiones y desconexiones de la bomba del primario observ ndose tambi n que la acumulaci n es pr cticamente nula Para solucionar esto se opt por cambiar la consigna de acumulaci n a que la temperatura en las placas solares fuese superior a la temperatura en la parte superior del dep sito Al estar la sonda de la parte superior del dep sito correctamente posicionada si que mide la temperatura interior de la parte superior del dep sito solventando uno de los problemas que exist an con las consignas anteriormente fijadas l MEMORIA 91 22 37 14 23 07 20 23 37 26 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A
364. tor through the heat exchanger for heat recovery In the LP generator the weak solution is heated by hot water and during this LP gene ration process water vapor is generated at inter mediate pressure P and is circulated to the HP absorber At the same time concentrated solution coming from the HP generator is circulated through the HP heat exchanger to the HP absorber to absorb the vapor coming from the LP genera tor at the same pressure P After the HP absorption process the weak solution is once again circulated through the HP heat exchanger to the HP generator to begin the HP generation 158 K Sumathy et al Condenser Cooling x water Vapor High i pressure High pressure generator oe eee cies solution Concentrated solution HE x Coolin High pressure absorber uli water Vapor Hol Low pressure generator Weak water solution Concentrated solution HE Chilled Low water P pressure stage Cooling water Vapor Low pressure absorber Fig 2 Flowchart of the two stage absorption cooling system process and thus completing a full cycle of operation The idealized process of a two stage absorption cooling cycle 15 given in Fig 3 The state points 5 4 6 2 5 represent the cycle of high pressure stage and points 5 4 6 2 5 represent the cycle of low pressure stage The two stages are linked together with an intermediate pressure P Pro cesses 5 4 and 6 2 repre
365. trucci n IETcc belonging to CSIC Cooling Tower Flat Plate Collector Array ATT ehy 8 9 Ihxpc lhw ctsc T i Itsc ehxpc ettc Storage Plate Heat echw Absorption Tank l Exchanger Fan Coil Units Chiller lcw leaving cooling water lchw leaving chilled water ecw entering cooling water echw entering chilled water efpc entering flat plate collector Ifpc leaving flat plate collector ehw entering hot water Ihw leaving hot water etsc entering tank at secondary circuit Itsc leaving tank at secondary circuit ettc entering tank at tertiary circuit Ittc leaving tank at tertiary circuit ehxpc entering heat exchanger at primary circuit Ihxpc leaving heat exchanger at primary circuit A Absorber C Condenser E Evaporator G Generator Fig 1 The Carlos III university solar cooling scheme Fig 1 shows a schematic of the experimental solar absorption air conditioning plant consisting of four main water streams flowing though the generator evaporator condenser and absorber Twenty flat plate collector modules with an absorber area of 2 5 m each were used to energize the system The individual collector modules were con nected sharing the same manifold however the rows of collectors were connected in parallel to keep the pressure drop low in the circuit Pres
366. ua a su paso por las placas solares no supere la temperatura m xima especificada por T MAX PLACAS e Que la temperatura del agua a su paso por el dep sito de inercia no supere la temperatura m xima especificada por T MAX_DPTO_ INERCIA e Que la temperatura del agua a su paso por las placas solares TEMPERATURA 1 sea mayor que la temperatura en la parte inferior del dep sito de inercia TEMPERATURA 3 en una consigna preestablecida DIFERENCIA ARRANQUE ACUMULACI N Los resultados obtenidos se pueden observar en la figura XL MEMORIA 90 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 1200 4 1100 X 14 06 2006 1000 900 4 800 4 700 Temperatura colectores Temperatura superior dep sito 600 temperatura inferior dep sito Temperatura refrigeraci n 500 1 Temperatura ambiente 400 300 4 20 36 50 4 21 06 56 21 37 02 22 07 08 Figura XL Evoluci n de los par metros analizados durante un d a Se puede observar que con esta configuraci n no se obtiene un r gimen permanente de acumulaci n si no que se produce la conexi n y desconexi n repetitiva de la bomba del circui
367. uario detecta que se ha encendido el led de alarma puede tratarse de una alarma temporal debido a un fallo moment neo en el aparato o externo al mismo es 96 decir en el resto de la instalaci n En este caso el usuario puede desbloquear el aparato accionando el pulsador restart ATENCI N En la mayor a de los casos ver cap 10 es muy importante que el usuario ESPERE 20 MINUTOS ANTES DE PROCEDER AL DESBLOQUEO accionando el pulsador restart Este pulsador s lo es operativo pasado dicho tiempo Al accionar el pulsador de desbloqueo para rearmar el sistema el aparato debe ponerse en funcionamiento de nuevo Si volviera a saltar la alarma significar a que la anomal a producida no se ha solucionado ATENCI N NO INTENTAR REARMAR DE NUEVO EL APARATO La aver a debe ser solucionada por un instalador cualificado Avisar al Servicio de Asistencia T cnica EA E rotarilds 011 MANTENIMIENTO Se recomienda realizar un mantenimiento anual del aparato Este mantenimiento deber llevarlo a cabo el Servicio de Asistencia T cnica de ROTARTICA S A o un instalador cualificado Las operaciones de regulaci n mantenimiento reparaci n y conservaci n de la m quina se deben realizar con el aparato fuera de servicio desconectado de la red el ctrica Adem s deben cerrarse todas las llaves del circuito hidr ulico Si para realizar alguna operaci n de mantenimiento ha sido necesaria
368. uated in kW h day for the collector area of 49 9 m and the ratio of the two provided the daily average SCR given in Table 2 A daily average SCR of 11 was determined for the duration of cooling produced from the total sunshine hours on the day in question SCR was found to increase strongly under two environmental conditions high dry bulb temperature and low relative humidity At a high ambient dry bulb temperature lower collector heat loss was realised resulting in higher collector efficiency At a low relative humidity low wet bulb temperature higher cooling tower perform ance was realised due to which lower absorption and condensation temperatures were obtained which enhanced the COP of the chiller This proves that the overall performance of the technology is highly dependent on environmental parameters and it works best in dry and hot summers such as that of Madrid 7 Energy balance for the installation Table 2 shows the daily energy balance for the installation during the entire monitoring period The data consists essentially of 12 parameters relating to energy flows for the 49 9 m of collector absorber area in addition to efficiency measures The minimum to maximum daily values of these parameters are as follows Tilted solar insolation 321 3 376 3 kW h day E 0 4 4 gt US gt Solar Cooling Ratio O NO 0 08 24 10 48 13 12 15 36 18 00 20 24 Solar Time hour minute
369. un ciclo termodin mico que permite refrigerar prescindiendo del compresor necesario en un aparato de Aire Acondicionado y de su correspondiente consumo el ctrico El aparato ROTARTI CA SOLAR 045v activado con agua caliente proveniente de colectores solares t rmicos produce agua fr a que se destina a refrigerar estancias mediante fan coils o suelo techo radiante EA Kd roteros 04 1 Dimensiones exteriores 04 2 Partes del aparato LA 1 Caja de bornas 2 Portamandos 3 Ventilador Aerotermo 4 Intercambiador 5 Conexiones hidr ulicas agua caliente colectores y agua fr a climatizaci n 6 Parada de emergencia ATENCI N El accionamiento de la parada de emergencia mientras el aparato est en marcha puede causar da os irreversibles en el mismo No accionar la parada de emergencia excepto en caso de peligro inminente 04 3 Circuitos Hidr ulicos El aparato ROTARTI CA SOLAR 045v cuenta para su funcionamiento con los tres circuitos que se presentan a continuaci n Disipaci n por 3 aerotermo 1 Circuito de alimentaci n o solar de donde el aparato capta la energ a en forma de calor que necesita para funcionar 2 Circuito de agua fr a que aporta el agua que circular a los fan coils o a los sistemas radiantes y que climatizar la estancia correspondiente 3 Circuito de agua caliente sobrante que se quedar dentro de la carcasa par
370. una vez que el propio aparato se recupera contin a enfriando normalmente om eror code 25 otarrea Aparece el n 4 en error code La causa es que la temperatura del circuito de alimentaci n solar supera los 10556 El usuario no tiene que actuar para subsanar la situaci n una vez que el propio aparato se recupera contin a enfriando normalmente Big emor code Se desconecte el aparato por medio del pulsador on off En este caso el aparato realiza el ciclo de parada de 20 minutos Hay que tener en cuenta que si al aparato no le llega agua caliente por alg n problema en el circuito hidr ulico de alimentaci n de calor no enfriar pero permanecer girando en espera de agua caliente 010 3 Bloqueo Desbloqueo del aparato 010 3 1 Bloqueo Si en el panel de mandos exterior del aparato se enciende el led rojo en alarm es se al de que el control electr nico del aparato ha detectado un fallo de funcionamiento y o aver a El control electr nico env a una se al de alarma al panel de mandos y esta alarma queda reflejada en el display error code del panel portamandos tal y como se describe en apartado 8 Anomal as de funcionamiento Al mismo tiempo se enciende el piloto rojo del panel de mandos exterior led de alarma y el aparato se bloquea 010 3 2 Desbloqueo El aparato en el portamandos dispone de un pulsador de desbloqueo restart Si el us
371. urante un d a En la figura XLII se observa con m s detalle que a n existiendo picos en la evoluci n de la temperatura que corresponden a conexiones y desconexiones de la bomba del primario se obtiene una acumulaci n efectiva y un r gimen m s permanente de funcionamiento de la instalaci n Los problemas de conexi n y desconexi n repetitivos de la bomba del primario no pueden ser resueltos con la tecnolog a disponible en esta instalaci n pero se podr an solventar para instalaciones futuras mediante MEMORIA 9 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA 1 El inicio de la acumulaci n a partir de un nivel de radiaci n solar establecido con el que se conozca que la acumulaci n se producir en continuo para lo cual ser a necesario una placa solar fotovoltaica calibrada un piran metro o pirorradi metro 2 Un sistema de circulaci n en el primario de caudal variable en el que a primeras horas del d a en las cuales la radiaci n es menor el caudal que circule sea inferior que a horas mas avanzadas del d a en las que la radiaci n solar es mayor 3 Una combinaci n de las anteriores 6 2 4 VALVULER A Una vez instaladas las v lvulas de tres v as motorizadas y las v lvulas de apertura motorizadas se observ que el funcionamiento de
372. vapour absorption adsorption vapour compression systems photovoltaic vapour compression adsorption but most of them are economically justified 0960 1481 99 see front matter 1998 Elsevier Science Ltd All rights reserved PII 0960 1481 98 00252 3 686 WREC 1998 The main technical problem of solar refrigeration is that the system is highly dependent upon environmental factors such as cooling water temperature air temperature solar radiation wind speed and others On the other hand its energetic conversion efficiency is low and from an economic point of view solar cooling and refrigeration are not competitive with the conventional systems In order to evaluate the potential of the different solar cooling systems a classification has been made It uses two main concepts solar thermal technologies and technologies for cold production The solar technologies relevant are e Flat plate collectors Evacuated tube collectors e Stationary non imaging concentrating collectors e Dish type concentrating collectors e Linear focusing concentrators e Solar ponds e Photovoltaic and e Thermoelectric systems The cooling technologies are e Continuous absorption Intermittent absorption Solid gas absorption Diffusion Adsorption and e Desiccant systems According to a study Mart nez et al 1991 where a survey was carried out with information given by researchers specialised in solar cooling 19 possible technologie
373. when used as a heat source for a single stage and two stage chiller The extract of the results is presented in Table 3 It can be seen that the instantaneous efficiency of solar collectors when used for a two stage chiller is about 50 higher than when used for a single stage chiller Also as the solar radiation decreases the value of efficiency ratio 7 7 increases indicating that the two stage system 1s favorable Hence for any given season for regions which experience a cloudy weather and low solar radiation two stage system is highly recommended 4 INTEGRATED SOLAR SYSTEM USING TWO STAGE CHILLER The two stage lithium bromide absorption chil ler proposed herein has some significant advan tages over the conventional single stage chiller For instance Collector SC X 1020 0 08 0 10 0 12 0 14 T T 1 m C W Fig 6 Instantaneous efficiency curve of solar collector SC X1020 162 K Sumathy et al Table 3 Comparison of collector efficiencies operating with a single stage and two stage chiller Chiller Tu E T E CC EC CC CC CC Single 95 88 91 5 32 59 5 Two 75 59 67 0 32 35 0 Single 95 88 91 5 32 59 5 Two 75 59 67 0 32 35 0 e The solar collector system can work at lower operating temperatures which results in higher thermal efficiency Thus a simple collector system can effectively use low grade solar radiation which has proven to be unproductive for a single stage chiller Hence both the
374. written in ANSII standard Fortran 77 The program consists of many sub routines that model subsystem components The mathematical models for the sub system com ponents are given in terms of their ordinary differential or algebraic equations With a program such as TRNSYS the entire problem of system simulation reduces to a prob lem of identifying all the components that com prise the particular system and formulating a general mathematical description of each The type number of every TRNSYS subroutine used to model each component is also shown in Fig 2 The construction and type of the solar collec tors are important and relevant to the operation and efficiency of the whole system Three types of solar collectors modelled with TRNSYS Type 1 are evaluated in this study as follows a Flat plate collectors Conventional flat plate collectors are developed for use in sunny warm climates and are predominantly used for domestic hot water production The charac teristics of this type of collector are shown in Table 1 b Compound parabolic collectors CPC These collectors use curved reflecting surfaces to concentrate sunlight onto a small absorber area CPCs are used for applications requiring higher water temperatures than those produced by flat plate collectors Such focusing collec tors perform very well in direct sunlight but depending on the concentration ratio do not perform very well under cloudy or hazy skies because o
375. xiliary heater is automatically switched ON Based on the results presented in Fig 17 during noon when the system is supplied with solar energy the tank load temperature is increased to about 120 C therefore the tank needs to be pressurized to avoid steam generation The energy rate from solar to storage tank and energy rate from storage tank to load can be seen in Figs 14 and 18 respectively During the operation of the absorption unit these 25000 20000 15000 10000 5000 Energy to load KJ 0 123 4 5 6 7 8 9 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 5000 Time hr Fig 18 Hourly energy rate to load from system storage tank July 1st 1156 F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 12000 10000 8000 6000 4000 2000 Energy kJ 2000 12345067 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Time hr Fig 19 Hourly auxiliary energy rate of heater operation July 1st two diagrams can be used to find the maximum energy rate from solar collector that result in the maximum energy rate from storage tank to load This occurs at noon when solar energy is maximum comparison of energy from solar and from auxiliary shown in Fig 19 proves that the system is in phase with the weather 6 4 Auxiliary heater An auxiliary heater is employed to elevate the temperature of a flow stream using internal control external control or a combination of both types of control The heater is desi
376. y variation of solar fraction for different solar collector areas and Fig 16 shows the variation of this property for different collector area for the month of February For collector areas bigger than about 50 m there is no sensible change in solar fraction Solar fraction o 0 20 40 60 80 100 120 Collector area m Fig 16 Variation of solar fraction for different collector areas in February F Assilzadeh et al Renewable Energy 30 2005 1143 1159 1155 140 120 100 80 60 40 20 0 0123 45 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Temperature C Time hr Fig 17 Hourly variation of storage tank temperature July 1st 6 3 Storage tank This component models the behavior of a temperature stratified storage tank with variable size segments of fluid The size of segments is governed by the simulation time step the magnitude of collector and load flow rates heat losses and auxiliary input The main advantage over fixed node simulation techniques is that temperature stratification can be modeled with small segments in the temperature gradient zone without the need to use small simulation time steps to obtain a good solution This model is most appropriate for tanks that exhibit a large degree of stratification Fig 17 shows the variation of the storage tank temperature Load temperature from tank never falls below 80 C because when the temperature from the solar collector 1s not enough and the au
377. z de evacuar la energ a al exterior en caso que se alcance la temperatura m xima en los colectores y en el sistema de acumulaci n para evitar que stos sean da ados Este sistema ser un aerotermo colocado en el circuito primario conectado de tal forma que en caso de ser necesario sea capaz de disipar la energ a de los colectares solares 4 9 MATERIALES DI METRO AISLAMIENTO T RMICO Y SOLDADURAS DE LAS TUBER AS Todos los materiales utilizados en el circuito primario deber n soportar temperaturas de hasta 170 C tuber as y aislantes t rmicos por lo que se utilizar cobre r gido en todos los circuitos hidr ulicos El di metro de las tuber as ser de 22 mm Todas las tuber as ir n calorifugadas con aislamiento tipo Armaflex HT k 0 045 W m K Donde el calorifugado est expuesto a la intemperie ste ir l MEMORIA 70 DIMENSIONAMIENTO MONTAJE Y AN LISIS DEL FUNCIONAMIENTO DE UNA INSTALACI N DE CLIMATIZACI N BASADO EN UN SISTEMA SOLAR T RMICO Y UNA M QUINA DE ABSORCI N DE PEQUE A POTENCIA UNI VERSI DAD POLI T CNICA DE CARTAGENA recubierto con protecci n contra los rayos UV El espesor del calorifugado ser de unos 20 mm Las tuber as estar n perfectamente alineadas no presentando puntos donde pudiera acumularse aire que impidiera el correcto funcionamiento de la instalaci n Espesor del aislamiento mm Di metro de la tuber a mm Exterior cobre Nominal acero
378. zado se colocan las eslingas por debajo del palet y el aparato puede ser izado sin ning n problema ATENCI N Se aconseja no desembalar el aparato hasta el momento de su instalaci n para evitar posibles desperfectos en el mismo ATENCI N Una vez que el aparato ha sido desembalado no utilizar eslingas ni realizar desplazamientos empuj ndolo por un lateral ya que alguna pieza del interior podr a resultar da ada 02 EMPLAZAMIENTO ROTARTICA SOLAR 045v debe ser instalado en un lugar de f cil acceso Si esto no es posible el lugar seleccionado debe reunir las condiciones necesarias para transportar el aparato con medios tales como gr a carretilla elevadora Colocar el aparato sobre una superficie plana y en un lugar donde no exista posibilidad de acumulaci n de agua de lluvia En el momento de la instalaci n el aparato debe nivelarse a trav s de las patas regulables El lugar donde vaya a instalarse el aparato debe disponer de los siguientes elementos para la correcta conexi n del equipo o Toma de corriente el ctrica o Toma de agua para el llenado de los diferentes circuitos o Desague para el vaciado de los diferentes circuitos o Si el lugar elegido es de acceso p blico debe colocarse obligatoriamente un cierre met lico o de otro material para impedir el acceso directo al aparato y a la instalaci n Medidas del aparato para su reparaci n o Es necesario mantener una distanc

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