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Curso de Análisis de Proyectos de Energía LimpiaCurso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia
Crédito Fotográfico: Conserval Engineering
Sistema de Calefacción Solar de Aire, Québec, Canadá
Análisis de Proyectos de Análisis de Proyectos de Calefacción Solar de AireCalefacción Solar de Aire
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ObjetivosObjetivos
• Revisar los fundamentos de los Revisar los fundamentos de los
sistemassistemas
de Calefacción Solar de Airede Calefacción Solar de Aire
• Ilustrar las consideraciones claveIlustrar las consideraciones clave
para el análisis de proyectos de para el análisis de proyectos de
Calefacción Solar de Aire Calefacción Solar de Aire
• Introducir el Modelo de Proyecto de Introducir el Modelo de Proyecto de
Calefacción Solar de Aire RETScreenCalefacción Solar de Aire RETScreen®®
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• Aire caliente de Aire caliente de ventilaciónventilación
• Aire de proceso calienteAire de proceso caliente
…pero también…
Revestimiento contra la intemperie
Pérdida de calor reducida a través de las paredes
Reducida estratificación de calor del ambiente
Mejor calidad de aire
Menores problemas depresión negativa
¿Qué brindan los sistemas de ¿Qué brindan los sistemas de Calefacción Solar de Aire?Calefacción Solar de Aire?
Crédito Fotográfico: Arctic Energy Alliance
Crédito Fotográfico: Enermodal Engineering
Escuela, Yellowknife, Canadá
Colector Solar
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Operación del Sistema de Operación del Sistema de Calefacción Solar de AireCalefacción Solar de Aire
1.1. El absorbente perforado oscuro El absorbente perforado oscuro capta la energía solarcapta la energía solar
2.2. El ventilador lleva aire a través El ventilador lleva aire a través del colector y el doseldel colector y el dosel
3.3. Los controles regulan la Los controles regulan la temperaturatemperatura
Deflectores Calentamiento auxiliar
4.4. El aire es distribuido en todo el El aire es distribuido en todo el edificioedificio
5.5. Se recupera la pérdida de calor Se recupera la pérdida de calor por las paredespor las paredes
6.6. Se rompe la estratificación de Se rompe la estratificación de calor del ambientecalor del ambiente
7.7. Deflector “by-pass” para el Deflector “by-pass” para el veranoverano
11
55
44
33
22
66
77SISTEMA DE DUCTOS DE
DISTRIBUCIÓN
SEPARACIÓN DE AIRE
ESPACIO DEAIRE
ABSORBENTE DE CALOR SOLAR
ESPACIO DE AIRE BAJO PRESIÓN NEGATIVA
LÁMINA PERFILADA PROPORCIONACAPA LÍMITE DE VIENTO
UNIDAD DEVENTILACIÓN
EL AIRE EXTERIOR ES CALENTADO AL PASAR A TRAVÉS DEL ABSORBENTE
LAS PÉRDIDAS DE CALOR POR LA PARED RECUPERADAS POREL AIRE DE INGRESO
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Sistemas Sistemas Comerciales/Residenciales de Comerciales/Residenciales de Calefacción Solar de AireCalefacción Solar de Aire
• Se añade calor Se añade calor convencional como convencional como sea requeridosea requerido
• No hay rompimiento No hay rompimiento de la estratificación de de la estratificación de calor del ambientecalor del ambiente
• Ciclo economizador Ciclo economizador permite usar más aire permite usar más aire frescofresco
• Dos tipos de sistemasDos tipos de sistemas
Ventilación dedicada (departamentos y escuelas) Calefacción, enfriamiento y ventilación con 10-20% de aire fresco
• El colector del sistema conecta los ventiladores convencionales y El colector del sistema conecta los ventiladores convencionales y ductosductos
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Sistemas Industriales deSistemas Industriales deCalefacción Solar de AireCalefacción Solar de Aire
• El control de la El control de la temperatura: mezcla temperatura: mezcla aire fresco y aire aire fresco y aire recirculado adiciona recirculado adiciona calor si es necesariocalor si es necesario
• Rompimiento de la Rompimiento de la estratificación de estratificación de calor del ambiente: calor del ambiente: el aire frío se mezcla el aire frío se mezcla con el aire del techo con el aire del techo raso y descienderaso y desciende
• Para ventilación de aire en fábricas, almacenes, etc.Para ventilación de aire en fábricas, almacenes, etc.
• Sistema de ductos perforados distribuyen aire al nivel del Sistema de ductos perforados distribuyen aire al nivel del
cielo rasocielo raso
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Sistemas de Calefacción Solar Sistemas de Calefacción Solar de Aire para Procesos de Calorde Aire para Procesos de Calor
• El colector se monta en cualquier El colector se monta en cualquier superficie convenientesuperficie conveniente
• La salida del colector en ducto hacia el La salida del colector en ducto hacia el procesoproceso
• La temperatura puede ser reguladaLa temperatura puede ser reguladaporpor Calentadores convencionales Deflectores “By-pass”
• Secado de cultivosSecado de cultivos Requiere baja temperatura
para evitar daño a la cosecha
• Aire precalentado para procesosAire precalentado para procesosindustrialesindustriales
Crédito Fotográfico: Conserval
Engineering
Cobertizo de Secado de Té, Java Occidental, Indonesia
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Recursos Solares vs. Recursos Solares vs. Demanda de Calor para Demanda de Calor para VentilaciónVentilación
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
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Iqaluit, Canadá, 64ºN
Moscú, Rusia, 55ºN
Buffalo, EE.UU., 43ºN
Lanzhou, China, 36ºN
0
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Yakarta, Indonesia, 6ºS
Hora
s P
ico d
e S
ol p
or
Día
en
el P
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el C
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cto
r
Meses con temperatura promedio <10ºC están sombreadas
Vertical, superficies frente al ecuador excepto Yakarta (horizontal)
Fracción de meses usados
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Sistemas de Calefacción Solar Sistemas de Calefacción Solar de Aire Costos y Ahorrosde Aire Costos y Ahorros
Costos de Inversión:Costos de Inversión: Colector: 100 $ a 250 $/m2
Sistema de Ventilación: 0 $ a 100 $/m2
Total: 100 $ a 350 $/m2
menos el costo de revestimiento convencional
Energía Colectada:Energía Colectada:
1 a 3 GJ/año
0 $ 20 $ 40 $ 60 $
0,17 $/m3 0,45 $/m3
0,30 $/L 0,70 $/L
0,05 $/kWh 0,12 $/kWhElectricidad
Diesel
GasAhorros
Anualespara 2 GJ de Salida
1 m2 de colector
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Consideraciones para un Consideraciones para un Proyecto de Calefacción Solar Proyecto de Calefacción Solar de Airede Aire• El más efectivo en costos en nuevas construcciones y renovaciónEl más efectivo en costos en nuevas construcciones y renovación
Crédito por el revestimiento Asegura que los sistemas de ventilación existentes se acomoda fácilmente
al Sistema de Calefacción Solar de Aire
• Muchos de los colores oscuros tienen un grado de absorción de Muchos de los colores oscuros tienen un grado de absorción de 0,80-0,950,80-0,95 Las consideraciones arquitectónicas pueden ser muy importantes
• Una alta ocupación lleva Una alta ocupación lleva a ser más efectivo en a ser más efectivo en costoscostos
• Puede ser instalado Puede ser instalado alrededor de puertas y alrededor de puertas y ventanasventanas
• Pueden usarse Pueden usarse ventiladores y ductos ventiladores y ductos existentesexistentes
• Bajo o sin costos de Bajo o sin costos de mantenimiento mantenimiento adicionalesadicionales
Photo Credit: NRCan
Componentes del Sistema deCalefacción Solar de Aire
Ventilador de Escape Ducto Distribuidor de Aire
Reflector “By-pass” derecirculación de Aire
Deflector Frontal
Deflector “By-pass”de Verano
Dosel
Ventilador
Absorbente dePlaca Perforada
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Ejemplos: Canadá y Estados UnidosEjemplos: Canadá y Estados Unidos
Sistemas de Calefacción de Aire de Sistemas de Calefacción de Aire de VentilaciónVentilación
• Calidad de aire mejorada a bajo costoCalidad de aire mejorada a bajo costo
• Tamaños en el rango de unos pocos mTamaños en el rango de unos pocos m22 a 10.000 m a 10.000 m22
• Los ductos deben ser ubicados cerca del muro sur (para Los ductos deben ser ubicados cerca del muro sur (para el hemisferio norte)el hemisferio norte)
• Períodos Típicos de Retorno de la inversión de 2 a 5 añosPeríodos Típicos de Retorno de la inversión de 2 a 5 años
• Los sistemas industriales Los sistemas industriales frecuentemente tienen el frecuentemente tienen el período de retorno más rápidoperíodo de retorno más rápido
Crédito Fotográfico: Conserval Engineering
Edificio de Viviendas, Ontario, Canadá
Salón de Clase Portátil, Ontario, Canadá
Colector Marrón en EdificioIndustrial, Connecticut, EE.UU.
Crédito Fotográfico: Conserval Engr.
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Ejemplo: IndonesiaEjemplo: Indonesia
Sistemas de Calor de ProcesosSistemas de Calor de Procesos
• Sistemas de caudal Sistemas de caudal normalmente constante normalmente constante con controles muy con controles muy simplessimples
• Usado para el secado de Usado para el secado de cosechas que son cosechas que son recogidas a lo largo del recogidas a lo largo del añoaño
• Mejor si la estación Mejor si la estación soleada coincide con la soleada coincide con la cosechacosecha
Crédito Fotográfico: Conserval
Engineering
Cobertizo de Secado de Té, Java Occidental, Indonesia
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Modelo de Proyecto de Modelo de Proyecto de Calefacción Solar de Aire Calefacción Solar de Aire RETScreenRETScreen®®
• Análisis de producción de energía de todo el mundo, de costos de Análisis de producción de energía de todo el mundo, de costos de ciclo de vida y de reducciones de emisiones de gases de efecto ciclo de vida y de reducciones de emisiones de gases de efecto invernaderoinvernadero Aire de Ventilación Calor de Proceso Recuperación de Calor Rompimiento de la estratificación de
calor del ambiente
• Solo 12 puntos de datos paraSolo 12 puntos de datos paraRETScreenRETScreen®® vs. 8.760 para vs. 8.760 paramodelos de simulación horariamodelos de simulación horaria
• Actualmente no cubiertos:Actualmente no cubiertos: Sistemas avanzados HRV
(ventilador de recuperación de calor) Sin Tecnología Solarwall®
Sistemas de ventilación desbalanceada
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Ver el e-LibroAnálisis de Proyectos de Energía Limpia: RETScreen®
Ingeniería y Casos
Capítulo de Análisis de Proyectos de Calefacción Solar de Aire
RETScreenRETScreen®® Cálculo de Energía de SistemasCálculo de Energía de Sistemasde Calefacción Solar de Airede Calefacción Solar de Aire
Calcular la energía solar
utilizable
Sistemas Industriales:3 iteraciones
Calcular la eficiencia del
colector
Calcular la elevación de la temperatura y
el factor de utilización solar
Ahorros de la energía solar
colectada
Ahorros de la energía por
calor recuperado
Ahorros de la energía por
rompimiento de estratificación
Ahorros totales:calefacción de aire de proceso
Ahorros totales:calefacción de aire
de edificios comerciales/ residenciales
Ahorros totales:calefacción de
aire de edificios industriales
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Ejemplo de Validación del Modelo de Ejemplo de Validación del Modelo de Proyecto de Calefacción Solar de Aire Proyecto de Calefacción Solar de Aire RETScreenRETScreen®®
RETScreen SWift Diferencia
[kWh/m2/d] [kWh/m2/d]
1,23 1,21 2%1,64 1,79 -8%1,39 1,28 9%
1,40 1,64 -15%2,00 2,20 -9%2,03 1,93 5%
Industrial (Elevación de Alta Temp.)Industrial (Alta Eficiencia)Comercial (Alta Eficiencia)
Comparación con SWiftTM
Toronto, Ontario, Canadá
Winnipeg, Manitoba, Canadá
Industrial (Elevación de Alta Temp.)Industrial (Alta Eficiencia)Comercial (Alta Eficiencia)
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ConclusionesConclusiones
• El Sistema de Calentamiento Solar de Aire provee calentamiento El Sistema de Calentamiento Solar de Aire provee calentamiento para aire de procesamiento y ventilaciónpara aire de procesamiento y ventilación
• Las locaciones alrededor del mundo tienen energía solar Las locaciones alrededor del mundo tienen energía solar disponible cuando se requiera calefacción de aire para disponible cuando se requiera calefacción de aire para ventilaciónventilación
• El Sistema de Calentamiento Solar de Aire sirve como El Sistema de Calentamiento Solar de Aire sirve como revestimiento contra la intemperie y se alimenta con sistemas de revestimiento contra la intemperie y se alimenta con sistemas de ventilación convencionalesventilación convencionales
• Para el Sistema de Calentamiento Solar de Aire, RETScreenPara el Sistema de Calentamiento Solar de Aire, RETScreen®® calculacalcula Energía colectada, eficiencia, y elevación de temperatura Pérdidas de calor por los muros recuperadas Pérdidas de calor reducidas debido al rompimiento de la estratificación de
calor ambiental
• RETScreenRETScreen®® es un análisis anual con cálculo de recursos es un análisis anual con cálculo de recursos mensuales que pueden lograr precisión comparable a modelos de mensuales que pueden lograr precisión comparable a modelos de simulación horariasimulación horaria
• RETScreenRETScreen®® puede brindar significativos ahorros de costos en puede brindar significativos ahorros de costos en estudios de factibilidad preliminaresestudios de factibilidad preliminares
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¿Preguntas?¿Preguntas?
Módulo de Análisis de Proyectos de Calefacción Solar de AireRETScreen® International Curso de Análisis de Proyectos de Energía
Limpia
www.retscreen.netwww.retscreen.netPara mayor información por favor visite el sitio web RETScreen en