Primero verifique qué está conectado dentro del colector

Una fila de colectores conectados lado a lado no es necesariamente una verdadera cadena térmica en serie. Algunos colectores tienen cabezales con múltiples tubos ascendentes en paralelo. Unir sus puertos de cabezal puede extender un múltiple a lo largo de una fila, mientras que los pasajes del absorbedor permanecen conectados en paralelo.

Antes de describir la disposición del techo como serie o paralelo, trace la ruta real del fluido desde la entrada hasta la salida. ¿El flujo completo de la rama pasa primero por el primer absorbedor y luego por el segundo, o se divide entre los pasajes del absorbedor alimentados por colectores compartidos?

Solicite el dibujo hidráulico del modelo exacto, las posiciones de entrada y salida aprobadas, el tratamiento de los puertos no utilizados y las configuraciones de matriz permitidas. La apariencia externa y el número de puertos no establecen el circuito interno.

Disposiciones en serie, en paralelo y combinadas

Los siguientes diagramas muestran solo topología simplificada. Se omiten válvulas, sensores, protección contra expansión y otros componentes de instalación.

Serie verdadera:
Suministro --> [Colector 1] --> [Colector 2] --> [Colector 3] --> Retorno

Paralelo:
Suministro --+--> [Colector 1] --+--> Retorno
         +--> [Colector 2] --+
         +--> [Colector 3] --+

Ramas en paralelo que contienen series cortas:
Suministro --+--> [C1] --> [C2] --+--> Retorno
         +--> [C3] --> [C4] --+
         +--> [C5] --> [C6] --+

Para los principios hidrónicos generales detrás de recorridos paralelos y retorno invertido, consulte la guía de sistemas de distribución de Caleffi. Sus ejemplos de emisores de calefacción establecen los principios de tuberías; las temperaturas de los colectores solares y los límites del modelo requieren comprobaciones por separado.

Calcule el flujo a partir del punto de operación previsto

El balance energético en un circuito líquido es:

P = flujo_másico x calor_específico x aumento_de_temperatura

Con la potencia en kW, el flujo másico en kg/s y el calor específico en kJ/(kg·K), las unidades son consistentes. Para el agua, usando la densidad y capacidad calorífica aproximadas se obtiene la relación de cribado conveniente:

P (kW) = 1,163 x flujo_volumétrico (m³/h) x aumento_de_temperatura (K)

Considere un punto de diseño hipotético de 20 kW de potencia útil y un aumento de temperatura de 10 K:

Caudal volumétrico = 20 / (1,163 x 10)
            = aproximadamente 1,72 m³/h

Si cuatro ramales iguales suministran 5 kW cada uno con el mismo aumento de temperatura, cada ramal transporta aproximadamente 0,43 m³/h. El conducto principal compartido transporta 1,72 m³/h.

Estas cifras demuestran la conservación de la energía. No representan un ajuste de caudal recomendado para un modelo SOLETKS. En la práctica, el diseñador también debe cumplir con el rango de caudal permitido por el fabricante y confirmar que la potencia útil supuesta es alcanzable en las condiciones propuestas.

Para mezclas de glicol, sustituya las propiedades del agua por la densidad y el calor específico del proveedor del fluido en la concentración y temperatura correspondientes. Verifique la viscosidad al calcular la caída de presión, especialmente durante el arranque en frío.

Una temperatura de salida más alta no demuestra un mayor rendimiento

La ecuación de flujo ayuda a explicar un malentendido común. Con una salida supuesta de 20 kW, reducir el flujo de agua de 1,72 a 0,86 m³/h cambia el aumento de temperatura calculado de aproximadamente 10 K a 20 K. No duplica el calor entregado.

La salida real del colector no es fija independientemente de la temperatura de operación y el flujo. Como una serie verdadera calienta el fluido, los colectores aguas abajo operan con temperaturas de entrada más cálidas. Su salida térmica debe evaluarse en esas condiciones en lugar de suponerse igual a la salida del primer colector.

La pregunta de adquisición es, por tanto: ¿la disposición entrega el calor útil requerido mientras permanece dentro del envolvente operativo permitido? Seleccionar un circuito solo porque la salida final es más caliente puede dar la respuesta equivocada.

Utilice datos de rendimiento térmico específicos del modelo para el rango de temperatura del proyecto. No convierta un ejemplo de aumento de temperatura en una previsión energética anual.

Caída de Presión: Trabajo a lo Largo de una Trayectoria de Flujo Completa

Para una serie en serie, las pérdidas de presión de los componentes secuenciales se suman al mismo caudal de la serie. Para ramas en paralelo, sumar todas las pérdidas de cada rama sobreestimaría la presión requerida de la bomba. Evalúe las trayectorias completas entre la descarga y la entrada de la bomba, incluyendo la tubería común.

Como cálculo ilustrativo, suponga que una rama contiene tres colectores verdaderamente en serie. Al caudal seleccionado de la rama:

Ahora suponga cuatro ramales hidráulicamente iguales, cada uno a 0,43 m³/h, y una pérdida adicional de 13 kPa en tuberías y equipos compartidos con un caudal total de 1,72 m³/h. El servicio preliminar resultante es:

Caudal total = 4 x 0,43 = 1,72 m³/h
Presión diferencial requerida = 17 + 13 = 30 kPa
Altura de agua equivalente = 30.000 / (1.000 x 9,81) = aproximadamente 3,06 m

Esto no es 4 x 17 + 13 kPa. Los ramales son trayectorias en paralelo, no componentes secuenciales.

Cada número de pérdida de presión en este ejemplo es inventado. Reemplácelo con curvas de caída de presión para los colectores, válvulas, intercambiador de calor y tuberías reales. Identifique la ruta limitante real, considere los requisitos de equilibrado y seleccione una bomba utilizando su curva de operación.

La presión máxima de trabajo de un colector es un límite de contención. No indica la caída de presión de circulación y no puede sustituir a una curva de caída de presión.

El Retorno Invertido Ayuda, pero el Flujo Aún Requiere Verificación

En retorno directo, la rama que primero recibe el suministro también tiene la ruta de retorno más corta. En retorno inverso, la primera rama de suministro tiene la ruta de retorno más larga. Esto puede reducir las diferencias entre las resistencias totales de las trayectorias.

Las tuberías de aspecto idéntico no garantizan el mismo caudal. Las ramas pueden diferir en el número de colectores, accesorios, diámetro de tubería, ajustes de válvulas o aire atrapado. La introducción al equilibrado hidrónico de Caleffi explica por qué la resistencia de la rama determina la distribución natural del caudal.

Proporcionar un método práctico para medir y ajustar los caudales de las ramas. Registrar tanto el caudal de cada rama como el total durante la puesta en marcha; un total correcto puede ocultar una fila con suministro insuficiente.

Por ejemplo, cuatro ramas que indican 0,70, 0,50, 0,30 y 0,22 m³/h suman 1,72 m³/h. Ese total por sí solo no muestra que las cuatro ramas iguales previstas estén equilibradas.

Altura del Techo, Circuitos Cerrados y Sistemas de Drenaje por Gravedad

En un circuito cerrado de circulación completamente lleno, las alturas estáticas ascendente y descendente se compensan en gran medida. El circulador se selecciona principalmente para superar la resistencia del circuito durante la circulación. La altura del edificio aún afecta la presión de llenado, el diseño de la expansión, la presión en el punto más alto y los límites de presión de los componentes.

Un sistema de drenaje por gravedad tiene una condición de arranque diferente: la bomba debe elevar inicialmente el fluido hacia el circuito elevado. La pendiente de la tubería, la capacidad de drenaje y la carga de arranque requieren un diseño explícito. La guía de sistemas solares térmicos combinados de Caleffi explica cómo cambia la condición de circulación a medida que el circuito se llena y se desarrolla un sifón.

No aplique un cálculo de circuito cerrado a un sistema de drenaje por gravedad sin evaluar el arranque y el drenaje.

Una Lista de Verificación de Revisión de Diseño para Compradores de EPC

Antes de aprobar la disposición, obtenga un paquete que responda estas preguntas:

1. ¿Cuál es la ruta interna exacta del fluido del colector seleccionado?

2. ¿Qué diagramas de conexión y tamaños máximos de fila aprueba el fabricante?

3. ¿Cuáles son el caudal de diseño, el aumento de temperatura y las propiedades del fluido?

4. ¿Qué pérdidas de presión se aplican en el arranque en frío y en el funcionamiento normal?

5. ¿Cómo se equilibran y miden los caudales de las ramas?

6. ¿Qué tuberías transportan el flujo total y cuáles transportan el flujo de derivación?

7. ¿Cómo se abordan la expansión térmica, la exposición a congelación y las condiciones sin carga?

8. ¿Dónde se puede llenar, purgar, drenar y dar servicio al sistema?

9. ¿Qué mediciones de puesta en marcha confirmarán las hipótesis de diseño?

El aislamiento para el mantenimiento debe preservar la protección requerida contra la expansión y las sobrepresiones. El plano final debe ser un documento de instalación diseñado por ingeniería, que incluya todos los componentes de protección y los requisitos específicos del modelo.

Para el cálculo más amplio de carga y almacenamiento, consulte la La guía de dimensionamiento de agua caliente solar comercial de SOLETKS. El guía de mantenimiento puede ayudar a definir los registros que siguen siendo útiles después de la entrega.

Preguntas frecuentes