Hola a tod@s.
Estoy haciendo el proyecto de fin de carrera, y me gustaría incluir las placas termodinámicas en el mismo para calentar ACS. Pero toda la información que encuentro se limita a explicar como funcionan, resultándome muy difícil encontrar como se calculan, que diferencia con los colectores solares. Alguno de vosotr@s sabe ¿Como calcular las placas solares termodinámicas? O ¿Donde puedo encontrar información para eso?

Muchas gracias por todo

Fernando buenos dias.

Entiendo que quieres utilizar un sistema de colectores solares planos (tecnologia solar convencional) y como fuente de apoyo un sistema termodinámico.

Con el solar debes dimensionar, (existen números métodos, el más simple quizas el f-chart) para obtener entorno al 80% de cobertura o fracción solar (el CTE, te obliga a un mínmo según zonas).

Como se cubre el 20% restante? pues con un sistema llamado auxiliar o complementario (en la semantica existe discusión, ¿quien es el complementario de quien? ...).

¿Como se diseña ese sistema?
El diseño lo tienes que hacer no para el 20%, si no para el 100%, tienes que "Garantizar" que con ese sistema des el aporte total necesario. (el aporte total necesario, viene definido como "carga de consumo" de diseño. Al igual que si tienes un termo eléctrico y vives solo y el termo es de 50litros, te es válido. Si viene visita de 10 personas ese termo no es válido. Pero si es válido para tu diseño e independiente de las condciones climatológicas).

Con la bomba de calor, puedes y debes asegurar el 100% de cobertura. Como precaución, ya que la bomba de calor no va a trabajar con temperaturas exteriores muy bajas, debes instalar un 3º sistema (normalmente es una resitencia electrica, de efecto joule, en el acumulador).

¿Como calculas la bomba de calor?.
Los kits que venden ya van asociados las potencias de los compresores a un acumulador de agua (2000 W para 350 litros por darte una idea).

Si lo que quieres es un diseño a mano, debes transformar la potencia absorvida con el COP que te da el fabricante y obtienes (a través de las horas de funcionaminto) los Kwh que aportas. Con la carga de consumo y las temperaturas del agua fria, obtendras las necesidades de energia (Kwh).

¿Como unes KWh producidos-necesarios y volumen de acumulación?.
Esto te dejo que lo pienses, si no encuentras una solución, escribeme y te lo continuo otro dia


Saludos.

Si quieres obtener un buen proyecto de eficiencia energética puedes colocar una geotermia o biomasa con suelo radiante y ACS y si tienes piscina también, unida a un instalación de energia solar térmica, los paneles termodinámicos no los veo muy recomendables ya que son bombas de calor y no estan reconocidos como energia renovables.las calderas de biomasa las calculas según la superficie de suelo radiante y la geotermia lo mismo (son bomas de calor tambien pero mucho más eficientes)con este último sistema además podrasclimatizar la vivienda en invierno y en verano con lo que los consumos energéticos son mínimos.

Para una vivienda hablamos de producción de ACS con termodinamica.hasta 295 litros un solo panel termodinamico, de 530 litros 2 paneles, si ademas queremos calefacción por termodinamica, 8 paneles para un maximo de 110m2 se calcula 85w por m2 en viviendas bien aisladas termicamente en zonas donde en invierno suele haber temperaturas exteriores bajo cero hay que aumentar un 25%

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En muchas ocasiones nos hemos encontrado con la inevitable comparativa con los paneles térmicos. Existen grandes defensores de este tipo de paneles que afirman que la solar térmica (ya sea con tubos de vacío o de placa plana) es superior en cuanto a precio, rendimiento y ahorro a la termodinámica; ¿es cierta esta afirmación? En este artículo no solo la pondremos en duda, si no que la desmentiremos.

Recordemos que la solar térmica, tanto tubos de vacio como placa plana, ya sea con termosifón o no, funcionan únicamente cuando reciben la incidencia de los rayos solares.
La termodinámica, en cambio, funciona por contraste de temperatura (sin necesidad del sol); siempre que la temperatura a la que se encuentra el panel sea superior a -7ºC, el equipo proporciona Agua caliente a 60ºC (para más información del funcionamiento de la termodinámica, ver esta sección de la web).

También es importante señalar que la termodinámica es un sistema de bomba de calor con ganancia solar mediante paneles termodinámicos (evaporadores) y que la térmica tradicional es un sistema de acumulación de calor.

produccion temicaPara realizar esta comparativa tomaremos como referencia un equipo con 300 litros de acumulación (apropiado para hogares de 4 ó 5 personas).
Un equipo termodinámico TDS-300 tiene un consumo de 390W frente a los 80W de la bomba de circulación de un sistema solar térmico o los 0W de la térmica con termosifón (en este caso el agua circula por convección). Esto podría hacernos pensar que la térmica es más económica, pero recordemos que la térmica de tubos de vacío y la placa plana solo cubren entre un 60% y un 65% de la demanda anual media según los análisis más optimistas, por lo que ambos requieren una caldera de apoyo para el 35-40% restante. En caso de térmica con termosifón, solo abastecen el 40-50% de la demanda.
A diferencia, la termodinámica cubre el 100% de la demanda.



En referencia al consumo en kW y euros anuales, observamos:

tabla termodinamica termicaEl equipo termodinámico TDS-300 consume 0,39 kWh. Multiplicado por 5 horas diarias de funcionamiento los 365 días del año, se obtiene un consumo anual de 711 kW.
Para obtener el precio en euros se multiplica los 711 kW por el precio de la electricidad (0,16€kW), que nos da como resultado un coste anual de 114€.

Los equipos solares térmicos tienen un consumo de 0,08Kwh. Multiplicado por su funcionamiento medio de 5 horas diarias 234 días al año (64% de la demanda), se obtiene un consumo anual de 93,6kW.
Para obtener el precio en euros se multiplica los 140kW por el pecio de la electricidad (0,16€kW), que nos da como resultado un coste anual de 15€.
-Pero la pregunta es:
¿Cómo obtenemos el 36% restante de agua caliente que necesitamos? ¿Cuál será el coste?
En general muchos sistemas térmicos pueden disponer de una resistencia eléctrica conectada al mismo acumulador. Esta es una solución para no necesitar otro termoeléctrico o caldera de apoyo adicional.
Para calentar 300 litros en 5 horas necesitamos una resistencia eléctrica de 1,75kWH.
Si multiplicamos 5horas por 1,75kWh por los 131 días de funcionamiento restantes (36% anual), obtenemos 1150kw. Multiplicados por 0,16€/kW, hacen un total de 184€ anuales.
Como resultado, el coste anual de la térmica es 15€ (del 64%) + 184 (del 36%): 199€ anuales.

No obstante, hemos de comentar que desde el 2006 el código técnico de edificación (CTE) no permite a las viviendas nuevas tener una resistencia eléctrica incorporada al mismo sistema térmico solar. En cuyo caso se aumenta el coste al requerirse un termo eléctrico o caldera adicional.

*Para realizar la comparativa se han tomado encuenta datos fijos, como 365 días al año. Por lo que se entiende que los consumos tanto de termodinámica como térmica son proporcionalmente inferiores, al tener un inferior uso anual.
** Para calcular el consumo de los sistemas Solares Térmicos también se debería añadir el consumo eléctrico de un sistema de disipación para los meses de más calor. El consumo de un sistema de disipación de calor es de unos 100W, utilizado de forma variable.



En referencia al precio de los equipos, instalación y su mantenimiento, observamos:

En el mercado podemos encontrar todo tipo de precio según calidad, componentes y garantías. Si establecemos una calidad estándar, con depósitos acumuladores de acero inoxidable de 300L, tecnología europea y garantías de fiabilidad y duración:

El precio de un equipo termodinámico es de 2.100€, 400€ de instalación y no tienen mantenimiento.
Un equipo solar térmico de placa plana de las mismas características cuesta sobre los 3.700€ sin instalación (superior a 500€). Mantenimiento mínimo anual exigido.
Un equipo de tubos de vacío “Heat pipe” Rondan precios superiores a los 5.000€ sin instalación (superior a 600€). Mantenimiento mínimo anual exigido.
Los sistemas de termosifón (tanto placa plana como tubos de vacio) de 300L, con precios sobre los 2.000€ y unos 500€ de instalación. Mantenimiento mínimo anual exigido. Estos sistemas abastecen solo un 40-50% de la demanda, debido a la exposición de los depósitos a condiciones medioambientales.

También es cierto de que hoy en día podemos encontrar equipos de termosifón low quality con precios de hasta 1.100€, con componentes de menor calidad, depósitos vitrificados, estructuras endebles, etc. En general son marcas asiáticas.



En referencia al emplazamiento, durabilidad, resistencia, y peso de los sistemas:

Disipador de calorTodos los sistemas solares térmicos deben estar encarados al sur, en caso de los sistemas de placa plana es un requerimiento estricto; los de tubo de vacio permiten una pequeña variación, todo i que dependen de estar encarados al sur.
Lo mismo ocurre con los grados a los que se debe instalar los paneles solares térmicos, los sistemas de placa plana necesitan estar entre 30-45 grados; y los sistemas de tubo de vacio llegan a no tener estrictamente una inclinación, todo y que su rendimiento es óptimo cuando se instala alrededor de los 40 grados.
Condiciones climáticas, los sistemas de placa plana son más resistentes que los de tubo de vacío, los cuales son relativamente frágiles al granizo, golpes accidentales y objetos.
En general, el peso de los sistemas térmicos ronda sobre los 70kg o más. En caso de sistemas con termosifón el peso ronda entre los 300-400kg.
Además todos los sistemas solares térmicos estar en mayor o menor grado expuestos al riesgos de sobrecalentamiento y congelación, además en el caso de los termosifones existe el riesgo de circulación inversa.

A diferencia, la termodinámica tiene infinidad de posibilidades de colocación, tanto de orientación como inclinación, debido a que no necesitan del sol para su funcionamiento. Los paneles pesan tan solo 7kg, y son extremadamente resistentes a granizadas y factores climáticos, no tienen riesgo a sobrecalentamiento ni congelación. El panel solo correrá peligro a temperaturas inferiores a -195 grados o superiores a +185 grados.

En conclusión, los sistemas térmicos convencionales, aunque preferibles a los sistemas de combustibles fósiles y acumuladores eléctricos, no dejan complementario de ahorro a estos sistemas convencionales. En cambio, la termodinámica es un sistema que no requiere un sistema de apoyo convencional, por que cubre el 100% de la demanda.
Aun así, si quisiéramos comparar térmica y termodinámica, observaríamos que en cuanto a precio, prestaciones, y nivel de ahorro, la térmica tampoco puede competir con la termodinámica.




Placa Plana

• placa planaSolo capta la energía proveniente de la radiación solar, no se beneficia de otros factores climáticos ni funciona de noche
• Requiere buena orientación
• Soporta granizos medios y ciertos golpes (un balón, piedras pequeñas, etc.)
• No alcanzan grandes temperaturas, siendo más seguros y aptos para calefacción a baja temperatura
• Es recomendable contar con un sistema de disipación mecánica
• En caso de apagón, podría llegar a temperaturas peligrosas por falta de disipación
• Es poco probable que necesite ser cubierto para evitar altas temperaturas. Riesgo de sobrepresión
• Acumula nieve con facilidad
• Puede afectarle la congelación
• No suelen permitir integración
• Peso elevado, superior a 70kg
• Requiere mantenimiento
• Con Termosifón:
• placa plana termosifonHay riesgo de circulación inversa
• Al equipo se le tiene que añadir el peso del depósito y su contenido (+350kg)
• Las pérdidas son mayores, ya que el depósito está a la intemperie por lo que solo abastecen el 40-50% de la demanda

Tubo de Vacio

• placa tubo vacioSolo capta la energía proveniente de la radiación solar, no se beneficia de otros factores climáticos ni funciona de noche
• Soporta desorientación conservando eficiencia
• Delicado, el granizo medio lo puede romper. El vacío de los tubos lo hace frágil
• Llega a temperaturas superiores a 80ºC, con lo que puede producir quemaduras. No son recomendables en sistemas de calefacción a baja temperatura
• Puede llegar a temperaturas superiores a 100ºC, puede ser necesario disipación mecánica
• Peligro de colapso si hay apagón y no funciona la disipación mecánica
• Es probable que necesite ser cubierto para evitar altas temperaturas. Riesgo de sobrepresión
• Es más difícil que se acumule nieve encima que la placa plana
• Puede afectarle la congelación
• Permite integración
• Además, si lleva termosifón hay riesgo de circulación inversa
• Peso elevado, superior a 50kg
• Requiere mantenimiento
• Con Termosifón:
• placa tubo vacio termosifonHay riesgo de circulación inversa
• Al equipo se le tiene que añadir el peso del depósito y su contenido (+350kg)
• Las pérdidas son mayores, ya que el depósito está a la intemperie por lo que solo abastecen el 40-50% de la demanda

Termodinámica

• pane termodinamicolAdemás de la energía proveniente de la radiación solar, se beneficia de otros factores climáticos y funciona día y noche
• No es necesaria la orientación, la radiación solar mejora la eficiencia pero es complementaria
• Gran resistencia a golpes y al granizo
• No alcanzan grandes temperaturas, siendo más seguros y aptos para calefacción a baja temperatura
• No requieren sistemas de disipación
• En caso de apagón el sistema simplemente deja e funcionar sin contraindicación alguna para el mismo ni peligro para el usuario o el inmueble
• No es necesario cubrir. Puede estar expuesto a altas temperaturas sin problemas sin riesgo de sobrepresión
• Acumula nieve con facilidad y esta aísla panel de temperaturas muy bajas que impedirían su funcionamiento
• No le afecta la congelación
• Permite integración
• Ligero, 7kg por panel
• No requiere mantenimiento
• Los equipos compactos con depósito integrado (lo más parecido a un termosifón) no pueden sufrir circulación inversa

Hola, auí podrás encontrar las respuestas a todas tus dudas: enersolartermica.blogspot.com.es/

Hola, aunque creo que llego un poco tarde a contestar en el foro, mis comentarios:

- Como se ha comentado, una cosa son las conocidas como placas "termodinamicas" y otra cosa son las placas o colectores solares planos o de vacio. No son la misma tecnlogía ni tampoco son comparables, aunque se pueden usar ambos sistemas para calentar agua en general.
- No son la misma tecnología. Las placas "termodinamicas" no son mas que una parte de un sistema de bomba de calor, las cuales actuan como elemente externo o evaporador del sistema, por tanto en su interior circula un fluido refrigerante. Las placas o colectores solares son una tecnología de simple absorción de la radiación solar para calentar principalmente agua que circula por dentro de la placa.
- No son comparables, o lo que es lo mismo, no tiene sentido hacer una comparativa económica entre ellas. La placas o colectores solares son un sistema renovable, limpio, y que solo funcionara cuando haya suficiente radiación solar. Mientras que las placas "termodinamicas" funcionan en casi cualquier circunstancia porque es una bomba de calor, NO es un sistema renovable, el uso de las placas como parte del sistema hace que en algunos momentos la bomba de calor tenga mayor eficiencia, pero en otros tendrá peor eficiencia, no creo que obtengas ningún ensayo certificado de ningún fabricante de este sistema, y por tanto solo tiene sentido compararlo económicamente con otro sistema tipo Bomba de Calor.

Para terminar, decir que me extraña que alguien que hace un "proyecto fin de carrera" (lo que entiendo es una ingeniería) tenga este tipo de dudas, ya que Termodinámica es una asignatura de 1º de carrera, o quizas el nivel esta bajando de forma superior a la que imaginaba, cosa muy preocupante para el futuro del pais...

UN tema que se me habia quedado por responder, en cuanto al cálculo de este tipo de sistema termodinámicos, lo cual cualquier ingeniero debería conocer:

- El cálculo se realiza como el de cualquier tipo de bomba de calor, se debe obtener la potencia necesaria que requiere la vivienda o el sistema a calentar, una vez justificada se selecciona el equipo por su potencia nominal según fichas del fabricante.
Aunque como comentaba, dudo que encuentres documentación técnica fiable y certificada de este tipo de sistemas, yo desde hace mas de 5 años no he encontrado un solo ensayo de este tipo de bombas.

En realidad si existen esos ensayos. Algunos fabricantes han logrado incluso que una entidad certificadora española les acredite el DIT (Documento de Idoneidad Técnica). Para la concesión del DIT, el ahorro energético debe estar garantizado, tal como podemos leer en este enlace de la Web del Ministerio de Industria.

El problema real de los ensayos de este tipo de tecnologías, no es tanto su inexistencia como su falta de regulación específica, algo en lo que ya se está trabajando a nivel de la UE. El sector de la termodinámica espera ya para este año esa regulación, con lo que las certificaciones y evaluaciones se están deteniendo en espera del dictado de la UE.

En cuanto a la Geotermia que dice GRC RENOVABLES, no es más que una bomba de calor (como la termodinámica) que usa la ganancia del agua que circula por un pozo. Este sistema ofrece una eficiencia constante, pero absurda en comparación al uso de paneles termodinámicos. Por un lado, la bomba de calor del sistema termodinámico impulsa el refrigerante por los paneles sin más energía que la consumida por el compresor (y el panel de mandos, naturalmente). La geotermia además de esa energía consume la de la bomba que extrae el agua del pozo. Y eso por no hablar del coste de la perforación de dicho pozo. Esto reduce de forma muy considerable la eficiencia del sistema geotérmico si evaluamos todos los costes asociados; especialmente en contraposición a la termodinámica (ya no hablemos de plazos de amortización).

La biomasa tiene problemas de suministro y almacenaje de los pellets, además de que tampoco está libre de consumo eléctrico. Los pellets han mantenido un precio más o menos estable durante un tiempo, pero eso está cambiando. Además, calculados los costes del combustible, el consumo eléctrico y los mantenimientos, no resulta más económico (en el sentido de eficiente, de generar ahorro) que la termodinámica con paneles. A nivel ecológico (emisiones de CO2), a la biomasa hay que sumarle a sus propias emisiones las generadas por los procesos de tala, recogida, procesado, empaquetado, distribución a mayoristas y transporte hasta el consumidor final. Una huella de CO2 difícilmente calculable pero que habría que evaluar con atención para compararla con la del mix energético del irrisorio consumo de la termodinámica.

El tema de la solar térmica ya se ha tocado y es absurdo insistir. No cubre el 100% de la demanda y necesita energías de apoyo. Tiene consumos eléctricos, requiere costosos mantenimientos y acaba siendo menos eficiente.

Dices que la bomba de calor con ganancia solar (sistema con paneles termodinámicos) no es considerada un sistema renovable, y es cierto. Pero esto es solo a nivel normativo (en proceso de solucionarse, por cierto). Haciendo números resulta obvio que es el sistema más eficiente que existe, el que más ahorros logra, el que cuenta con un plazo de amortización más corto y el que menos complicaciones causa al usuario final. Es cierto que funciona mediante un compresor eléctrico, pero aún con las subidas de tarifa sigue siendo (y seguirá siendo por muchos años) el sistemas más económico. A nivel de emisiones de CO2, ya hemos quedado que las emisiones son equivalentes a las del Mix energético del país. Las renovables, en especial la FV ha experimentado una bajada brutal en los costes. El autoconsumo es imparable y estamos a las puertas del balance neto. El modelo energético está destinado a cambiar, y eso es algo imparable, así que las bombas de calor y todos los aparatos eléctricos serán cada día más ecológicos.
Espero que mis aportaciones os resulten útiles.