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Rendimiento de los colectores solares térmicos

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Eficiencia del sistema de captación

La relación entre la totalidad de radiación recibida y el aprovechamiento efectivo trasmitido al absorbedor del captador solar constituye la eficiencia.

Así la conversión de energía radiante del Sol en energía térmica lleva asociada una pérdidas por radiación, convección y conducción que determinan el rendimiento del sistema de captación.

Radiación y pérdidas

Así el rendimiento (η) quedará determinado por esta diferencia

η = η0 - k1·(Tm - Ta)/I

donde:

      η0 = rendimiento óptico.
      Denominado por los fabricantes como factor de eficiencia, o factor de ganancia o como rendimiento óptico, los catálogos del producto han de informar de sus características.
          Tm = temperatura interior del colector (temp. flujo)
          Ta = temperatura exterior (ambiental)
          I = radiación incidente total sobre el colector (W/m²)
          k1 = factor de corrección por pérdidas térmicas expresado como
          k1 = [kg acumulación /(75 Sc )]–0,25
          También las condiciones técnicas del fabricante deben indicar cuál es el factor de pérdidas o coeficiente de pérdidas del producto.

Dicha curva η, la podemos simplificar a la ecuación de una recta:

η= η0 – k1· X

Donde k1 corresponde al coeficiente de pérdidas lineal y constituye la pendiente de la recta.

Siendo X la relación entre la diferencia de temperaturas y la irradiancia: (Tm – Ta)/I , y sustituyendo en la fórmula del rendimiento (η) :

η= η0 – k1·(Tm-Ta)/I

Ejemplo

Proyectar los rendimientos de dos captadores planos en las siguientes condiciones y con las características detalladas:

Temperatura ambiente (Ta): 18 ºC
Temperatura deseada (Tm): 50 ºC
Radiación solar (I): 700 W/m²

Valores para el captador A

Rendimiento óptico (η0) = 0,80

Valores para el captador B

Rendimiento óptico (η0) = 0,64

Los rendimientos de los diferentes captadores serían:

ηA = 0,80 - 8,9 . (50 - 18)/700 = 0,39
ηB = 0,64 - 2,9 . (50 - 18)/700 = 0,51

De esta forma, el rendimiento de B > A en ese punto.

Todas estas variables pueden modificarse en el siguiente formulario y observar el comportamiento comparado bajo distintas condiciones:

Factores climatológicos:

Características de los captadores:

A
B

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