Sistemas de refrigeración solar basados en máquinas de absorción para el sector residencial

Resumen

La presente Tesis se centra en la tecnología de refrigeración solar de pequeña potencia para climatización de edificios de ámbito residencial mediante enfriadoras de absorción de simple efecto y captadores solares planos de alta eficiencia. Es la tipología más común dentro de las diversas opciones de producción de refrigeración solar a partir de energía solar. El número de instalaciones existentes se ha incrementado significativamente en los últimos años. A pesar de ello siguen existiendo obstáculos que dificultan su implantación a gran escala y sigue siendo una temática de actualidad, como así corroboran los nuevos proyectos de investigación que siguen surgiendo a nivel internacional. Existen diversas configuraciones posibles. Se puede acumular agua caliente o agua fría. Es necesario un sistema auxiliar, existiendo diferentes opciones y formas de conexión. También existen variedad de parámetros de diseño. La mayoría de los trabajos publicados utilizan exclusivamente depósito de agua caliente y caldera de apoyo. Todo ello motiva uno de los dos bloques de la Tesis, consistente en la selección de las configuraciones más prometedoras y la simulación de más de 400 casos en TRNSYS. Se detalla el modelado de los componentes así como la lógica de control. Para una demanda anual térmica de 3490 kWh de calefacción (27.3 kWh/m2), 2847 kWh de ACS y 9529 kWh de refrigeración sensible (74.4 kWh/m2) de una vivienda tipo de 128 m2 ubicada en Málaga, la cobertura solar oscila entre 71.1% y 62.4% en función de la configuración (para los parámetros definidos del caso base). Se analiza también la influencia del área de captación, el volumen de acumulación, la inclinación de captadores, la localización, el tipo de captador solar, las consignas, etc. En términos de cobertura de la demanda, las configuraciones con apoyo independiente (y unidades terminales independientes) se comportan mejor, pero requieren mayor inversión. Esta diferencia podría reducirse con un control basado en consignas de temperatura de aire del local o utilizando unidades terminales sobredimensionadas. Se confirma también el mejor comportamiento de las configuraciones con acumulación de agua fría para el funcionamiento en modo refrigeración. Pero la diferencia de comportamiento entre ambas se reduce haciéndose imperceptible si el área de captación aumenta y/o el volumen de acumulación disminuye. Y para no perder mucha cobertura de calefacción, se debe hacer el cambio de uso del depósito frío a caliente en invierno. Pero esto complica la instalación y hace inviable un funcionamiento en modo automático. El otro gran bloque de trabajo se centra en el diseño, construcción y monitorización de una instalación experimental con captadores solares planos, almacenamiento de agua caliente y agua fría y que además tiene como novedad la utilización de un prototipo de absorción de amoniaco / nitrato de litio con disipación seca. Esta parte experimental tiene como objetivo contrastar los modelos de los diferentes subsistemas y analizar el funcionamiento de la instalación en su conjunto. Esta instalación utiliza además ambos depósitos para almacenar agua caliente en modo calefacción evitando la caída de cobertura solar de calefacción; así como la descripción de la problemática encontrada.