Calefacción solar en edificaciones con acumulación en gran reservorio de agua
Autores/as
-
Luis Eduardo Juanicó
Instituto Andino Patagónico en Tecnologías Biológicas y Geoambientales
http://orcid.org/0000-0003-2422-647X
-
Alejandro D. González
Instituto Andino Patagónico en Tecnologías Biológicas y Geoambientales
http://orcid.org/0000-0002-0234-0960
Resumen
Este trabajo muestra la factibilidad de calefacción solar en Bariloche (3.600 grados-día/año, 8.4 °C media anual) empleando colectores tipo heat pipe y almacenamiento en un reservorio de agua aislado y utilizarlo mediante piso radiante. Mediante modelos térmicos dinámicos, se optimiza el sistema para una demanda anual de 13.000 kWh, que representa tanto una típica vivienda unifamiliar económica de 50 m2 (sin aislación térmica, 260kWh/m2) u otra de 100 m2 con aislamiento (130 kWh/m2). Esta demanda se podría satisfacer con cinco colectores estándar de 20 tubos (2.088 m2 de área apertura) y un gran tanque de 63 m3 a un costo de USD 27.000; pero también instalando ocho colectores se reduciría el tanque a 11 m3 y la inversión a 11.650 USD. Se discuten los motivos por los cuales, en Bariloche, siendo su temperatura media similar a la de países desarrollados de zona fría, se obtienen soluciones mucho más económicas: a) uso de colectores de vacío en lugar de planos; b) recurso solar y demanda de calefacción más distribuidos en el tiempo; c) tipo de reservorio escogido facilita su adecuada aislación y bajo coste. Se concluye que existe potencial para la aplicación de esta tecnología en una amplia región de Sudamérica con demanda de calefacción.Referencias
Bär, K., Rühaak, W., Welsch, B., Schulte, D., Homuth, S., & Sass. I. (2015). Seasonal high temperature heat storage with medium deep borehole heat exchangers. Energy Procedia, 76, 351-360. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2015.07.841.
Bauer, D., Marx, R., Nußbicker-Lux, J.; Ochs, F., Heidemann, W. & Müller-Steinhagen, H. (2010). German central solar heating plants with seasonal heat storage. Solar Energy, 84(4), 612-623. https://doi.org/10.1016/j.solener.2009.05.013
Bergman, T.L., Lavine, A.S., Incropera, F.P., & DeWitt, D.P. (2011). Fundamentals of heat and mass transfer (7th ed.). Hoboken, NJ: Wiley.
BOWA Solution. (2017). Recuperado de https://bowasolution.es.aliexpress.com/store/1333457
Colclough, S. & Griffiths, P. (2016). Financial analysis of an installed small scale seasonal thermal energy store. Renewable Energy, 86, 422-428. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.08.032.
Díaz, C. y Czajkowski, J. (2006). Auditorías energéticas en viviendas de interés social en Río Grande, Tierra del fuego. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, 10, 07.33-07.38.
González, A.D. (2009). Energy subsidies in Argentina lead to inequalities and low thermal efficiency. Energies, 2(3), 769-788. https://doi.org/10.3390/en20300769.
______ (2013). Management of disaster risks derived from very large fuel subsidies to natural gas in Argentina. En Climate change and disaster risk management. Climate change management, (pp. 463-473). Berlin, Heidelberg: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-31110-9_30.
______ (2014). Casas confortables con mínimo uso de energía: estudio de casos prácticos para Argentina y Chile. San Carlos de Bariloche: Autor. Recuperado de http://www.ipatec.conicet.gob.ar/casas-confortables-con-minimo-uso-de-energia-estudio-de-casos-practicos-para-argentina-y-chile/.
González, A.D., Carlsson-Kanyama, A., Crivelli, E.S., & Gortari, S. (2007) Residential energy use in one-family households with natural gas provision in a city of the Patagonian Andean region. Energy Policy, 35(4), 2141-2150. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2006.07.004.
Grossi Gallegos, H. y Righini, R. (2007). Atlas de energía solar de la República Argentina. Argentina: Secretaría de Ciencia y Tecnología y Universidad Nacional de Luján.
Juanicó, L. & González, A.D. (2008a). Thermal efficiency of natural gas balanced-flue space heaters: measurements for commercial devices. Energy and Buildings, 40(6), 1067-1073. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2007.10.007
______ (2008b). Savings in natural gas consumption by doubling thermal efficiencies of balanced-flue space heaters. Energy and Buildings, 40(8), 1479-1486. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2008.02.002.
Juanicó, L.E., Di Lalla, N., & González, A.D. (2017). Full thermal-hydraulic and solar modeling to study low-cost solar collectors based on a single long LDPE hose. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 73, 187-195. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.01.126.
Laboratorio de Ambiente Humano y Vivienda. (2017). Conductividad térmica de materiales. Recuperado de http://www.mendoza-conicet.gob.ar/lahv/soft/resistencia/
Rad, F. & Fung, A. (2016). Solar community heating and cooling system with borehole thermal energy storage – Review of systems. Renewable Sustainable Energy Reviews, 60, 1550-1561. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.03.025.
Servicio Meteorológico Nacional. (2017). Caracterización: Estadísticas de largo plazo. Recuperado de https://www.smn.gob.ar/caracterizaci%C3%B3n-estad%C3%ADsticas-de-largo-plazo.
Sibbitt, B., Mcclenahan, D., Djebbar, R., Thornton, J., Wong, B., Carriere, J.& Kokko, J. (2012). The performance of a high solar fraction seasonal storage district heating system – five years of operation. Energy Procedia 30, 856-865. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2012.11.097.
Stickney, B. & Soifer, B. (2006). Collector efficiency: second order curves [gráfico]. Recuperado de http://solarprofessional.com/articles/products-equipment/solar-heating/solar-thermal-hydronics/page/0/4#.WzFmlKf0k2z
Bauer, D., Marx, R., Nußbicker-Lux, J.; Ochs, F., Heidemann, W. & Müller-Steinhagen, H. (2010). German central solar heating plants with seasonal heat storage. Solar Energy, 84(4), 612-623. https://doi.org/10.1016/j.solener.2009.05.013
Bergman, T.L., Lavine, A.S., Incropera, F.P., & DeWitt, D.P. (2011). Fundamentals of heat and mass transfer (7th ed.). Hoboken, NJ: Wiley.
BOWA Solution. (2017). Recuperado de https://bowasolution.es.aliexpress.com/store/1333457
Colclough, S. & Griffiths, P. (2016). Financial analysis of an installed small scale seasonal thermal energy store. Renewable Energy, 86, 422-428. https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.08.032.
Díaz, C. y Czajkowski, J. (2006). Auditorías energéticas en viviendas de interés social en Río Grande, Tierra del fuego. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, 10, 07.33-07.38.
González, A.D. (2009). Energy subsidies in Argentina lead to inequalities and low thermal efficiency. Energies, 2(3), 769-788. https://doi.org/10.3390/en20300769.
______ (2013). Management of disaster risks derived from very large fuel subsidies to natural gas in Argentina. En Climate change and disaster risk management. Climate change management, (pp. 463-473). Berlin, Heidelberg: Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-642-31110-9_30.
______ (2014). Casas confortables con mínimo uso de energía: estudio de casos prácticos para Argentina y Chile. San Carlos de Bariloche: Autor. Recuperado de http://www.ipatec.conicet.gob.ar/casas-confortables-con-minimo-uso-de-energia-estudio-de-casos-practicos-para-argentina-y-chile/.
González, A.D., Carlsson-Kanyama, A., Crivelli, E.S., & Gortari, S. (2007) Residential energy use in one-family households with natural gas provision in a city of the Patagonian Andean region. Energy Policy, 35(4), 2141-2150. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2006.07.004.
Grossi Gallegos, H. y Righini, R. (2007). Atlas de energía solar de la República Argentina. Argentina: Secretaría de Ciencia y Tecnología y Universidad Nacional de Luján.
Juanicó, L. & González, A.D. (2008a). Thermal efficiency of natural gas balanced-flue space heaters: measurements for commercial devices. Energy and Buildings, 40(6), 1067-1073. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2007.10.007
______ (2008b). Savings in natural gas consumption by doubling thermal efficiencies of balanced-flue space heaters. Energy and Buildings, 40(8), 1479-1486. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2008.02.002.
Juanicó, L.E., Di Lalla, N., & González, A.D. (2017). Full thermal-hydraulic and solar modeling to study low-cost solar collectors based on a single long LDPE hose. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 73, 187-195. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.01.126.
Laboratorio de Ambiente Humano y Vivienda. (2017). Conductividad térmica de materiales. Recuperado de http://www.mendoza-conicet.gob.ar/lahv/soft/resistencia/
Rad, F. & Fung, A. (2016). Solar community heating and cooling system with borehole thermal energy storage – Review of systems. Renewable Sustainable Energy Reviews, 60, 1550-1561. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.03.025.
Servicio Meteorológico Nacional. (2017). Caracterización: Estadísticas de largo plazo. Recuperado de https://www.smn.gob.ar/caracterizaci%C3%B3n-estad%C3%ADsticas-de-largo-plazo.
Sibbitt, B., Mcclenahan, D., Djebbar, R., Thornton, J., Wong, B., Carriere, J.& Kokko, J. (2012). The performance of a high solar fraction seasonal storage district heating system – five years of operation. Energy Procedia 30, 856-865. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2012.11.097.
Stickney, B. & Soifer, B. (2006). Collector efficiency: second order curves [gráfico]. Recuperado de http://solarprofessional.com/articles/products-equipment/solar-heating/solar-thermal-hydronics/page/0/4#.WzFmlKf0k2z
Twitter
Facebook
