Componentes SST Piscinas

1. Absorbedores

La calefacción solar de piscinas al aire libre utiliza absorbedores para recolectar la energía.

El diseño del colector se caracteriza por la falta de cubierta y carcasa transparentes o de aislamiento térmico. Esta construcción simple es posible ya que los sistemas operan con diferencias de baja temperatura entre el absorbedor y el entorno y con temperaturas de retorno relativamente uniformes (10–18 ° C; 50–64,4 ° F).

El absorbedor de piscina generalmente está hecho de plástico, utilizando un polímero de polipropileno especialmente estabilizado como extrusión de plástico. Como alternativa, algunos fabricantes utilizan extrusión de EPDM, ya que es más flexible y se puede fijar directamente a las tejas del techo. Los absorbedores de piscinas generalmente se drenan en invierno para evitar daños por heladas en los absorbedores y las tuberías.

Debido al riesgo de corrosión de los colectores térmicos con absorbedores de cobre, estos pueden funcionar en sistemas solares para calentar piscinas solo si se instala un circuito solar separado (es decir, un sistema indirecto).

1.2 EFICIENCIA Y RENDIMIENTO DE ABSORBEDORES

El uso de absorbedores no vidriados y no aislados para el calentamiento solar de piscinas al aire libre tiene algunas ventajas, debido a las condiciones de funcionamiento especiales .
En el rango de funcionamiento típico, con una diferencia de temperatura, Δθ, entre la temperatura exterior y la temperatura media del absorbedor de 0–20 K, los absorbedores suelen operar con una eficiencia más alta que los colectores vidriados. Esto se debe a que no surgen las pérdidas ópticas (normalmente alrededor del 20% con respecto a la cantidad de radiación solar) a través de una cubierta transparente, y las pérdidas térmicas no son tan significativas debido a la baja diferencia de temperatura. Estas pérdidas térmicas aumentan con las temperaturas de funcionamiento, pero esto rara vez ocurre debido a las temperaturas moderadas del absorbedor que se encuentran en condiciones normales de funcionamiento. La velocidad del viento es el factor decisivo que provoca pérdidas y, por tanto, tiene un efecto negativo sobre la eficiencia del absorbedor.

Aparte de algunos diseños especiales, los absorbedores plásticos se pueden subdividir en dos grupos:

  • Absorbedores de tubo.
  • Absorbedores planos.

El absorbedor de tubo es el diseño más simple. Varios tubos lisos o estriados (tubos pequeños) están dispuestos en paralelo y, según el diseño, están conectados entre sí con membranas intermedias o mediante retenedores a una distancia determinada.
Se pueden encontrar absorbedores de longitudes hasta 100 m (328 pies) y obstrucciones como chimeneas o tragaluces se pueden esquivar fácilmente.

En el caso de absorbedores planos, los canales están unidos estructuralmente. Esto produce placas de canales con distintas dimensiones de superficie lisa. Esto tiene la ventaja de que no hay surcos en los que la suciedad o las hojas puedan acumularse y solidificarse. El efecto de autolimpieza durante la lluvia también es mejor.

Se puede medir la influencia del diseño en el factor de conversión con diferentes ángulos de inclinación, pero esta será mínima. Las variaciones del ángulo de incidencia conducen a pequeñas diferencias en el factor de conversión para colectores planos. Y conducen a mayores variaciones con los absorbedores de tubo estriado que con los absorbedores de tubo normales.

perdidas de presión

Es importante considerar las pérdidas de presión del absorbedor durante el diseño del sistema. Dado que las pérdidas de presión del sistema definen la potencia de la bomba, el objetivo del diseñador aquí debería ser lograr el requerimiento de potencia más bajo con el mayor rendimiento térmico posible.

Por lo tanto, a continuación discutiremos brevemente las diferentes pérdidas de presión de los absorbedores individuales. En general, es cierto que la sobrepresión de funcionamiento máxima permitida es bastante baja (0,5–1,5 bar; 7,3–21,7 psi). Solo el absorbedor de tubo con aletas tiene un valor más alto (3,0 bar; 43,5 psi).

La sección transversal o el diámetro del tubo tienen la mayor influencia en la pérdida de presión. Cuando se utilizan absorbedores con diámetros de tubo pequeños, son posibles longitudes máximas más bajas que para absorbedores con diámetros grandes. Esto debe tenerse en cuenta durante la planificación del sistema.

2. Cañerías

En principio, los mismos componentes que se utilizan en el circuito solar para calefacción solar se pueden utilizar para la construcción de piscinas al aire libre. Sin embargo, aquí no se pueden utilizar tubos de cobre o acero debido al riesgo de corrosión; Los tubos de plástico son los únicos que se pueden utilizar.

Generalmente los colectores se fabrican especialmente para un tipo de absorbedor en particular y el fabricante los ofrece junto con él. A veces, estos se adquieren directamente con el absorbedor.

De acuerdo con el sistema, los tapones, mangas, enchufes y conexiones de tubería generalmente se ofrecen junto con las tuberías colectoras y distribuidoras, que se pueden fijar mediante encolado, soldadura o con abrazaderas. En el caso de tuberías largas y rectas, deben tenerse en cuenta cambios de longitud relacionados con temperaturas muy elevadas para los plásticos (coeficiente de expansión térmica de hasta 0,2 mm / mK).
Los codos de expansión apropiados deben instalarse con abrazaderas de anclaje, que se fijen de manera que puedan deslizarse en la dirección de la tubería.

3. Materiales

Los absorbedores solares están hechos exclusivamente de plástico. Pueden ser duros y rígidos o blandos y flexibles según la mezcla plástica. El uso de plástico permite el funcionamiento del sistema solar con agua de piscina clorada. Sin embargo, es necesario considerar el contenido de cloro. Una dosis alta (de aproximadamente 5 mg / l) puede dañar el absorbedor. Los límites exactos a los que se pueden producir daños dependen de la composición del plástico.

El plástico también se utilizan para tuberías. Sin embargo, estos están hechos de materiales rígidos.

Los siguientes plásticos son principalmente los que se pueden utilizar:
■ EPDM (Caucho etileno-propileno-dieno)
■ PP (polipropileno)
■ PE (polietileno)
■ ABS (Acrilonitrilo butadieno estireno)
■ PVC (cloruro de polivinilo).
Por sus buenas propiedades, dos materiales absorbentes son líderes en el mercado a pesar de sus costos elevados: EPDM y PP. La siguiente tabla, da un resumen de las propiedades típicas de los materiales designados para absorbentes y tuberías. Ambos requieren formulaciones específicas para evitar la degradación debido a la luz solar.

Propiedades de plásticos usados para absorbedor o material de cañerías

 

4. Bombas, Intercambiadores de calor y otros.

 

4.1 Bombas

Los materiales utilizados para las bombas también deben cumplir los requisitos de protección contra la corrosión. Debido a que normalmente no es posible usar bombas sin metal, se deben usar materiales resistentes a la corrosión. El impulsor, por ejemplo, suele estar hecho de bronce fundido y el eje de acero, cromo y níquel. La carcasa suele ser de fundición gris, pero también se pueden utilizar plásticos. Algunos fabricantes ofrecen bombas para piscinas hechas completamente de plástico, como PP reforzado con fibra de vidrio o POM (polioximetalina). También se pueden adquirir en el mercado bombas en las que el eje de la bomba no entra en contacto con el agua de la piscina debido al diseño. Si la capacidad de la bomba de filtrado existente no es suficiente para bombear el agua de la piscina a través del sistema de absorción, una o más bombas complementarias son necesarias.

Bombas plásticas y de bronce

Debido al gran caudal volumétrico en comparación con los sistemas solares de agua domésticos, y los diámetros de tubería resultantes, las bombas están dimensionadas de manera correspondiente y tienen ajustes de potencia de varios kW, o incluso más en el caso de sistemas muy grandes.

4.2 Intercambiadores de calor

Los sistemas solares estándar para la calefacción de piscinas al aire libre tienen una construcción de sistema simple, en la que no es necesario un intercambiador de calor. Sin embargo, si se requiere un segundo tipo de calentamiento como apoyo, son necesarios intercambiadores de calor. Naturalmente, el intercambiador de calor debe cumplir los mismos requisitos de material que en el lado del agua de la piscina. El acero inoxidable (V4A o St.1.4571) se usa generalmente aquí. Se pueden conectar todo tipo de fuentes de calor, como bombas de calor o calderas de calefacción de gas, y colocar un sensor de temperatura para fines de control.

Intercambiadores de calor

4.3. Otros componentes

Según la conexión del sistema, las bombas y / o válvulas parcialmente controladas por motor son necesarias para el funcionamiento del sistema. Aquí también se utilizan plásticos como materiales para las válvulas. Estos accesorios comercialmente disponibles para sistemas de piscinas se pueden obtener tanto en PVC como en PE o materiales similares. Como el flujo está regulado por válvulas controladas por motor, algunos fabricantes de equipos de control también ofrecen estos accesorios para el funcionamiento del sistema de piscinas. Además, se requieren válvulas de retención, válvulas de cierre o válvulas de corredera y ventiladores. Estos accesorios también son accesorios estándar para la tecnología de piscinas y están disponibles en los materiales correspondientes.

Válvula de dos vías controlada por motor y válvula de tres vías manual

5. Controladores

Un sistema de absorción de piscina utiliza el principio conocido como control de diferencias de temperatura. Sin embargo, las diferencias de temperatura que conducen a una activación/desactivación del sistema son significativamente menores que en el caso de los sistemas de calentamiento de agua domésticos, por ejemplo. Así, el arranque de la bomba solar o la apertura de la válvula de tres vías tiene lugar a 2–4 K, mientras que a 0,5–1 K la bomba se desconecta de nuevo o la válvula de tres vías se cierra.

Cuando la temperatura de la piscina excede un valor dado, el sistema solar se apaga nuevamente. Este valor puede ser, por ejemplo, aproximadamente 28 ° C (82,4 ° F). La temperatura máxima debe seleccionarse cuidadosamente. Por un lado, juega un papel un efecto refrescante reducido para los nadadores a temperaturas más altas; por otro lado, la temperatura máxima seleccionada no debe ser demasiado baja, ya que la piscina puede actuar como “almacenamiento intermedio” para los días menos soleados.

Lo importante para cualquier forma de control es el correcto posicionamiento de los sensores de temperatura. Para encender la bomba del circuito del absorbedor, la temperatura del absorbedor se compara con la temperatura de la piscina. Sin embargo, la temperatura de la piscina no es medida dentro de la propia piscina sino que en el circuito de filtrado. Para un control más preciso del sistema, las señales de encendido y apagado de los sistemas solares están separadas entre sí. Esto significa que la temperatura del absorbedor no se utiliza para apagar; en cambio, la temperatura de alimentación se compara con la temperatura de la piscina. Los elementos sensores precisos aumentan el rendimiento térmico del sistema solar. Por lo general, se utilizan sensores Pt1000. Sin embargo, también es importante que los sensores se comparen por pares. Es de importancia secundaria si la temperatura absoluta se muestra con precisión.

También se ha descubierto que es útil, especialmente para grandes sistemas solares, adquirir la temperatura del absorbedor no por medio de sensores de pinza o sumergidos, sino más bien por medio de una sección de absorbedor de referencia no llena separada. De esta manera, el efecto de las variables relevantes de radiación, temperatura del aire y viento se transfiere a la salida con un tiempo de retardo de control muy bajo.

Los controladores para grandes sistemas de absorción de piscinas normalmente también pueden registrar otras variables como la potencia irradiada y el flujo volumétrico, de modo que se pueda equilibrar y determinar la eficiencia del sistema solar. También hay controladores que pueden operar diferentes piscinas con diferentes niveles de temperatura. Una piscina infantil para niños pequeños tiene una temperatura establecida mucho más alta que una piscina.
o piscina de buceo. Si hay poca potencia irradiada y, por lo tanto, calor disponible de los sistemas de absorción, este puede suministrarse, por ejemplo, directamente a la piscina infantil, ya que la salida térmica del absorbedor es suficiente para esto, pero no para las piscinas más grandes.

Esquema de control estándar para el calentamiento solar de piscinas al aire libre.

El posicionamiento correcto y los sensores adecuados juegan aquí un papel decisivo. Algunos controladores también pueden controlar la calefacción auxiliar. Para utilizar la energía de forma racional es especialmente importante tener en cuenta la temperatura máxima deseada en el caso de la calefacción auxiliar. Si se elige una temperatura objetivo alta, las pérdidas aumentan y, por lo tanto, el consumo de energía también aumenta. Si se eleva la temperatura, por ejemplo, de 25 ° C (77 ° F) a 25,5 ° C (77,9 ° F), el consumo de energía aumenta hasta en un 10%.