Control y regulación en solar térmica. Control en solar térmica. Gestión de la energía solar captada y criterios para establecer una monitorización y regulación eficaces. Forma parte del Contenido de aula solar térmica
Control o regulación de la instalación solar térmica
El control, en muchos casos llamado regulación, en la fase de captación de calor solar y de gestión de la energía captada mejoran los resultados de rendimiento de la instalación solar térmica.
-Hemos hablado de captación, rendimiento y aprovechamiento de la energía captada y, no podemos hablar de esto último sin referirnos a la necesidad e información sobre los acontecimientos dentro de la instalación ni a la necesidad de controlar eso fenómenos físicos.
Aprovechar o no, la mayor cantidad de energía solar disponible no solo depende del empleo de un colector eficaz y una acumulación y/o uso perfectamente dimensionados; después de esto, debemos someter a nuestra voluntad toda la energía que cae sobre los colectores, haciendo que el calor viaje de un lado a otro cuando nosotros lo decidamos. Esto significa tomar el control de la instalación.
-Permitir que el calor captado se vuelva hacia los colectores es algo que puede hacerse en condiciones de emergencia ( muchos w/m2 solares y escasa utilización) pero lo ideal es captar toda la energía posible y utilizar toda la energía solar térmica captada. Hemos de hablar también sobre la obtención de información para poder establecer la secuencia de funcionamiento de la instalación lo más correctamente posible. Esa información consistirá en temperaturas, caudales, tiempos, potencia solar, etc. Lo explicamos detenidamente en esta página.
Controlar bien para captar más energía
-Normalmente, para la captación se suelen emplear termostatos diferenciales que conectan el encendido de la bomba de impulsión o bien activan un relé que alimenta la bomba. Estos termostatos constan de dos sondas de temperatura; una de ellas “lee” la temperatura a la que se encuentra el fluido caloportador contenido en los colectores y la otra la temperatura a la que se encuentra el agua contenida en el acumulador. Cuando la sonda situada en los colectores alcanza una temperatura mayor que la del acumulador, con una diferencia determinada ( prefijada o regulada por nosotros en el control del termostato ), la bomba o circulador se pone en marcha haciendo que el calor contenido en los colectores fluya hacia el acumulador donde es absorbido, regresando al campo de colectores a mucha menor temperatura.
-El fluido seguirá circulando hasta que la diferencia de temperatura mencionada sea inferior a la que nosotros hemos prefijado.
-Debe existir un retardo de tiempo antes de la parada de la bomba, que permita que todo el fluido que estaba en los colectores a gran temperatura llegue hasta el acumulador y no se quede en las conducciones, porque de esta forma estaríamos calentando fluido para dejarlo enfriar en los conductos sin el menor aprovechamiento y además extraeríamos calor del acumulador para dejarlo enfriar en los conductos de ida hacia los colectores.
-En el mismo sentido de lo que acabamos de exponer se nos plantea otra duda: ?que cantidad de fluido deben contener las conducciones para que el transporte de energía sea verdaderamente eficaz ¿ La respuesta es: el mínimo posible pero dentro de unas condiciones hidráulicas de la instalación solar de buen funcionamiento.
La diferencia de temperatura entre el punto A y el punto B (temperatura del fluido en los colectores y temperatura media del acumulador respectivamente) pone en funcionamiento las bombas de impulsión.
Gestionar la energía almacenada
Si el emisor de calor del esquema de abajo fuera un sistema de calefacción por suelo radiante obtendríamos respaldo del acumulador solar siempre que la temperatura del agua contenida en éste ( leida por la sonda ) fuera mayor que la temperatura de impulsión prefijada del sistema de calefacción; es decir, el suelo radiante utilizará como fuente de energía la solar, cuando el control tiene constancia de que el acumulador solar tiene almacenado calor suficiente y esta listo para ofrecer su apoyo; en el caso contrario, el sistema de calefacción utiliza la caldera.
Si permitimos que el agua contenida en los tubos del suelo radiante circule por el serpentín superior del acumulador sin que éste se encuentre a mayor temperatura que el suelo, estaremos entregando energía al acumulador desde el sistema de calefacción, nada más alejado de nuestro objetivo. Además así estamos cumpliendo con una de las normas principales de la energía solar térmica: NO MEZCLAR TIPOS DE ENERGIA . Solo pretendemos ofrecer ideas, conceptos claros y algunas lineas básicas para la comprensión del control de la captación de energía y la gestión del calor que nos ha regalado el sol, pero existe en las librerías un sinfín de buenas publicaciones sobre este tema que ofrecen esquemas de montaje y control, escritos por expertos, que nos pueden ayudar muchísimo.
Queremos aclarar que el empleo del término gestión de la energía captada no es gratuito; no es empleado aquí para lucimiento literario; simplemente nos parece acertado para explicar que es posible captar mucha energía para después hacer un mal uso de ella minimizando así el rendimiento de la instalación. Gestionar mal el calor acumulado o la energía captada es impedir que la instalación funcione.
Monitorización
-Una vez que el calor ha sido introducido en el acumulador a través de su serpentín inferior, es el propio calor el que se desplaza hasta la parte superior del acumulador, permitiendo que la zona inferior este siempre a menor temperatura y, de esta forma reclamar con mayor frecuencia energía de los colectores solares. Este es un automatismo que se produce por si solo mediante el fenómeno físico de la convección.
-Siempre vamos a utilizar el calor del acumulador extrayéndolo de la parte más alta, y para esto, debe haber un dispositivo que nos indique si esta zona del acumulador está a la temperatura que nosotros necesitamos para poder emplearla. Este dispositivo es una sonda de temperatura como las empleadas en el termostato diferencial que a su vez puede activar una electroválvula, relé, u otra bomba de circulación según el caso.
-Existe una gran variedad de aparatos en el mercado para control en energía solar térmica, o regulación, como se denomina en algunos textos, pero bajo nuestro punto de vista lo más eficaz es la simplicidad. Hemos de controlar el transporte de calor desde los colectores hasta el acumulador y para ello basta con un simple termostato diferencial como hemos explicado. Hemos de controlar también la extracción de calor y para ello basta con una sonda que active un relé u otro dispositivo. Cuando queremos que algo se ponga en marcha porque disponemos de calor en un punto determinado de nuestra instalación, sabemos como hacerlo sin necesidad de aparatos sofisticados que supuestamente optimizan el aprovechamiento de la energía solar.
-Apostamos por la simplificación en el control pero creemos enormemente necesaria su monitorización. En definitiva, necesitamos la mayor información posible sobre lo que está ocurriendo en la instalación solar térmica a lo largo de todo el día.
Justificación de un sistema de monitorización en instalación solar térmica
-Una instalación solar térmica se calcula partiendo de una estadística climatológica, sin embargo funciona bajo condiciones puntuales de temperatura ambiente, w/m2 solares, utilización, etc. Este hecho, es el motivo por el que un instalador necesita contar con la mayor cantidad posible de información sobre el comportamiento de la instalación una vez puesta en marcha, a fin de regular caudales, tiempos de histéresis, temperaturas de corte y encendido de las bombas, etc, para que esa instalación funcione lo más afinadamente posible.
-Como es lógico, visualizar el comportamiento del sistema encarece la instalación, pero no necesariamente ha de ser permanente ni a través de Internet, sino que podemos montar un sistema de captación de datos ( data loger ) para verlo in-situ y extraer información almacenada que nos permita reajustar los parámetros que nos interese y desmontarlo después de un tiempo en el que consideremos haber obtenido la suficiente información.
-Sin lugar a dudas, pensamos que en grandes instalaciones, la información y el control han de ir de la mano, pero siempre de la forma ya expuesta: simplificación en el control de forma que sea el técnico el que imponga su criterio en los diferentes transportes de energía y, por otro lado, gran despliegue de dispositivos que nos aporten información: monitorización.
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