Tema: Serie o paralelo

Buenas tardes a todos y gracias por este magnifico foro.
Tenemos seis placas solares térmicas de 2 por 1 (osea, doce metros cuadrados) de fabricación casera pero de una calidad mas que aceptable. Las usamos como apoyo al suelo radiante y para acs. La cuestión es que están instaladas en paralelo y me da la impresión de que rinden poco o no todo lo que yo esperaba. ¿mejoraré el rendimiento conectándolas en serie?
Gracias de antemano

Conectándolas en serie aumentarás la temperatura a la salida de la batería, no obstante el rendimiento global se reducirá. El rendimiento de las placas solares térmicas depende de un factor óptico de captación solar máxima y de las pérdidas térmicas originadas en la placa.

Puedes conseguir mayores temperaturas pero reducirás la energía entregada, ya que el rendimiento se verá reducido.

te lo voy a demostrar:

Supongamos:

rendimiento óptico (n0) = 75%
pérdidas térmicas (K) = 3,75 W/(m2·K)
Superfície total = 12 m2
Iradiancia = 800 W/m2
Temperatura ambiental = 20ºC
Temperatura entrada a primer captador = 45ºC
(Para simplificar supongamos temperatura de entrada captador = temperatura media captador)

Para el primer captador, el rendimiento sería:

rendimiento = n0 - K/I·Delta T
= 0,75 - 3,75/800·(45-20) = 0,75 - 0,1172 = 0,63

La potencia para el primer captador sería:

Pc1 = n0·S·I = 0,63·2·800 = 1008 W

La tempEratura de salida, que será la de entrada del segundo captador sería:
(supongamos un caudal de 300 l/h)

Pc1 = m·Cp·Delta T; Delta T = 1008/((300/3600·4182)) = 2,89 k

delta T = Temperatura salida - temperatura entrada; tsalida = 2,89+45=48ºC

Esta temperatura de entrada al segundo captador, la vamos a suponer media entre entrada y salida (para simplificar).

Cálculo del rendimiento del segundo captador:

n = 0,75 - 3,75/800 · (48-20) = 0,62

Como ves, el rendimiento disminuye ligeramente.

la potencia del segundo captador sería:

Pc2 = 0,62·2·800 = 992 W

El salto térmico sería :

delta T = 992/((300/3600·4182)) = 2,84

y así sucesivamente para cada placa hasta el final de la batería, compruébalo y verás que el rendimento disminuye sensiblemente debido a un aumento de las temperaturas en los captadores.

A veces puede interesar salir con la mayor temperatura posible de los captadores, sobretodo cuando trabajamos con temperaturas de secundario elevadas (casos de máquinas de absorción, procesos, calefacción, etc..), obtenemos un mejor intercambio térmico al elevar la temperatura del primario, pero disminuimos la energía aportada al mermar el rendimiento.

Vive dios. Xavimarin veo que está usted sobradamente dotado para la docencia. Muchas gracias por la respuesta, aunque me temo que no llego ha entenderla del todo. Vamos a ver: Yo utilizo las placas para subir todo lo que pueda, durante las horas de sol, la temperatura de un acumulador de 1000 litros, del que se nutre el suelo radiante y en el que hay otro acumulador al baño María de 200 litros para acs. Para este fin ¿el objetivo no es siempre salir con la mayor temperatura posible del los captadores?
Espero su comentario con gran expectación.
Gracias de nuevo.

Hola Tato, supongo que eso de la docencia será con ironía no??...jeje, si me vieran mis profes de instituto..., en fin, uno intenta informarse y formarse de lo que le interesa...

En mi anterior mensaje, he intentado demostrarte que el rendimiento de las placas disminuye cuando se colocan en serie, dado que las pérdidas térmicas aumentan al aumentar la temperatura de entrada en cada unidad.

Si disminuyes rendimiento, la energía que sacarás de sol siempre será menor.

Iniciado por Tato

Para este fin ¿el objetivo no es siempre salir con la mayor temperatura posible del los captadores?
Espero su comentario con gran expectación.
Gracias de nuevo.

Hola Tato,

Si sales con mayor Tª de los captadores, la cantidad de agua que saldrá será menor que si sales a menos Tª. Además, a más Tª también más pérdidas de calor. Lo idel es que salga la Tª que necesites de uso y que el calor que recogas lo uses al momento.

Un saludo

Buenos dias foro, buenos dias Xavimarin y 3Fidel.
Si la circulacion es forzada la cantidad de agua de salida será siempre la misma ¿no?
Bueno, descartado poner las placas en serie.
Opciones para aumentar el rendimiento:
1º- poner mas placas. (Tengo poco espacio)
2º- Cambiar las placas caseras y poner unas compradas de mayor rendimiento. (Gasto extra)
3º- intentar soldar entre los tubos planchas de cobre. (Quizas la opción mas trabajosa pero más económica.)
Se os ocurre alguna mas. ¿Creéis que la tercera opción es factible y dé buen resultado?
Saludos

Iniciado por xavimarin

A veces puede interesar salir con la mayor temperatura posible de los captadores, sobretodo cuando trabajamos con temperaturas de secundario elevadas (casos de máquinas de absorción, procesos, calefacción, etc..), obtenemos un mejor intercambio térmico al elevar la temperatura del primario, pero disminuimos la energía aportada al mermar el rendimiento.

Hola xavimarin, excelente explicación, muy interesante. Entiendo lo que comentas que a mayores Tªs mayores perdidas y por tanto meno rendimiento, pero si el caudal es constante de cara a calefacción con radiadores puede ser mas interesante llegar al interacumulador o acumulador de inercia (no tengo muy claro que es mejor), con la máx. Tª posible????

Efectivamente, al conectar en serie varios captadores estamos estamos construyendo un captador con una área igual a la suma de todos ellos, y con una curva de rendimiento un poco más desfavorable que la individual de cada uno. El incremento de temperatura será mayor y calentaremos antes el acumulador a costa de mermar el rendimiento de los captadores. Puede ser interesante para algunos casos.

Ojo por eso con la conexión en serie y el caudal que hacemos circular, ya que si es muy pequeño, el agua puede llegar a hervir al pasar por la batería.

tal vez exista en el mercado algun controlador diferencial que varíe el caudal, aunmentando las rpm de la bomba, en función de la Tª de consigna, por ejemplo 100ºC, no?

De todos modos luego en verano eso va a ser una freidora!!!! tal vez sería interesante poner sistemas de corte y/o desvio entre los captadores para cambiar la configuaración de serie a paralelo, e incluso, bypas para aislar a 6 captadores y dejar solo 2 operativos, en caso por ejemplo de una bateria de 8 unidades.

Yo soy partidario de simplificar al máximo las instalaciones, no me complicaría la vida con controles incecesarios, dado que se encarece la instalación y se complica la operación y mantenimiento. No creo que valga la pena.

El incremento de temperatura será mayor y calentaremos antes el acumulador a costa de mermar el rendimiento de los captadores. Puede ser interesante para algunos casos.

Hola xavimarin, creo que la explicacion es muy interesante, pero no acabo de entender. Te pongo mi caso, yo tengo 4 paneles de tubos de vacio conectados en serie que sirven de apoyo a calefaccion de radiadores y ACS, lo que necesito es la mayor temperatura posible en el acumulador en el menor tiempo, para que cuando llegue la tarde-noche tenga un ahorro de gas.
Mi pregunta es:
¿seria mejor poner las placas en paralelo ó dejarlas en serie?

En hinvierno no creo que notes una gran mejora conectándolas en serie, en cambio en verano puedes tener problemas ya que si circulas poco caudal, puede llegar a hervir.

Hay algunos fabricantes que limitan el número de colectores tubo de vacío conectados en serie por esta razón, otros aumentan los l/(h·m2) sustancialmente para no obtener un incremento de temperatura demasiado grande.