¿Cómo calcular un termotanque solar?

Eficiencia del calentador solar de agua

Cuando se puede medir la demanda de agua caliente, lo ideal es dimensionar el sistema de ACS en función de la demanda medida. En el caso de que la demanda de agua caliente no pueda medirse, por ejemplo, en un edificio nuevo, debería basarse en una estimación de ingeniería.

Para la estimación del consumo diario de agua caliente de un edificio, se puede hacer referencia a algunas normas internacionales de diseño como la Guía B del Chartered Institute of Building Services Engineers (CIBSE) o la Plumbing Engineering Services Design Guide publicada por el Institute of Plumbing and Heating Engineering. La necesidad de calor diaria, Qhw, puede calcularse según la siguiente ecuación:

(Se puede suponer que la temperatura media del agua entrante es de 18 grados centígrados en los meses de invierno y de 25 grados centígrados en los meses de verano, mientras que se puede suponer que la temperatura del agua caliente para el baño es de unos 40 grados centígrados)

Los tipos más comunes de colectores solares son los de placa plana y los de tubo de vacío. En comparación con el colector de placa plana, el de tubo de vacío suele ser más caro debido a que su proceso de fabricación es más complejo. Sin embargo, es más eficaz que el colector plano y requiere una menor superficie instalada.

Tamaño del calentador de agua solar

A menudo es aconsejable dimensionar un sistema solar en función de esas cargas de referencia o en función del número de habitaciones de una casa, en lugar del consumo actual, que depende del número y el comportamiento cambiante de los ocupantes de una casa.

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Es necesario conocer o convertir el coste unitario de la electricidad por kilovatio-hora (kWh). La tarifa eléctrica media en EE.UU. fue de 10,42 céntimos por kilovatio-hora en 2021. Hawái tiene la tarifa eléctrica media más alta, de 30,55 céntimos por kilovatio-hora. Luisiana tiene la tarifa eléctrica media más baja, de 7,01 céntimos por kilovatio-hora. Con el UEF de 1,0 y un precio de la electricidad de 0,1042 $/kWh y el ejemplo de los costes anuales del calentador de agua eléctrico es:

Ahora que conocemos el coste de la calefacción convencional tenemos que estimar a qué se reduciría y restarlo para estimar el ahorro en combustible asociado a un calentador de agua solar.    En la determinación del SEF, también se tiene en cuenta la energía necesaria para hacer funcionar las bombas y los controles.

Los precios del gas natural varían significativamente según el lugar y el mes.    En mayo de 2021, la media de EE.UU. era de 1,776 dólares/termio, lo que supone un aumento significativo respecto a años anteriores.    La media de 2011 a 2021 es de unos 1,50 $/term y la utilizaremos en nuestro ejemplo.    El ahorro anual de costes solares asociado sería:

Cálculo de la eficiencia del calentador solar de agua

La luz visible (insolación) es la principal fuente de energía que recogen los sistemas que proporcionan calor a los espacios, calor al agua y electricidad a los hogares. Debido a la inclinación axial de la Tierra, la cantidad de insolación solar que incide en cualquier punto de la superficie terrestre varía a lo largo del año. La cantidad de energía luminosa que incide en una superficie varía diariamente y estacionalmente desde el amanecer hasta el atardecer. Las condiciones atmosféricas y la elevación del lugar también son factores que influyen en la cantidad de luz que llega a la superficie de la Tierra.

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Para los lugares situados por encima y por debajo del ecuador, las variaciones estacionales suelen estar marcadas por los equinoccios de primavera y otoño y los solsticios de verano e invierno. Los equinoccios se definen como el momento del año en que el sol cruza el ecuador (marzo y 21/22 de septiembre). En este momento hay el mismo número de horas de luz y de noche. Los solsticios de verano e invierno se definen como el momento en que el sol alcanza su mayor/menor latitud. En las latitudes septentrionales, el solsticio de verano en el 21/22 de junio y el solsticio de invierno es el 21/22 de diciembre. El solsticio de verano es la fecha en la que el número de horas de luz es mayor y el solsticio de invierno tiene el menor número de horas de luz. En el hemisferio sur, los solsticios son justo lo contrario.

Cómo funcionan los calentadores de agua solares

Conviene explicar aquí la diferencia entre una “regla empírica” y una fórmula, y que la razón de tener “reglas empíricas” es que las entienden más fácilmente las personas sin formación técnica.

Dado que la mayoría de los países en los que prestarán servicio los PCV se encuentran a menos de 15° del ecuador, es importante que los participantes utilicen las cartas solares o la calculadora de ángulos solares de la Fase III: Sesión 2, “La trayectoria del sol”, para describir la trayectoria del sol en el ecuador o cerca de él.

Explica que las variables de cada paso del anexo pueden influir en el tamaño del colector necesario: si el uso de agua caliente se duplica, la superficie del colector y el volumen del depósito tendrán que duplicarse. Si el número de personas que utilizan el agua caliente se duplica, la superficie del colector y el volumen del depósito tendrán que duplicarse, y así sucesivamente.

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* ¿Tiene cada variable una relación directa con la superficie del colector y el volumen del acumulador (como en los ejemplos que he dado anteriormente) o una relación inversa con la superficie y el volumen (es decir, si la tasa de insolación se duplica misteriosamente, la superficie del colector y el volumen del acumulador pueden reducirse a la mitad)?