Cálculo de la superficie colectora
Una vez calculados los consumos energéticos en cada mes se representa gráficamente en una curva o diagrama de consumo.
La inclinación óptima de los colectores depende de la utilización que se vaya a realizar de la instalación.
El cálculo de la superficie total colectora se realiza de manera que la aportación solar en el período en que la instalación está activa sea igual al consumo. Para obtener el número de colectores debe coincidir el consumo anual con la aportación solar. La energía aprovechable de un día medio se obtiene a partir de la irradiación horizontal media en un día de cada mes, H. Este valor se ajusta si la instalación se encuentra en una zona montañosa o de atmósfera muy limpia (H*1’05) o si la zona tiene una aire muy contaminado (H*0’95). Otras correcciones al valor H se realizan si hay obstáculos que proyectan sombras sobre los colectores o superficies reflectantes. Con lo que E quedará:
E = k *H*0’94
Además si la orientación se desvía xº del sur: E’ = E *(1’14 -0’0085*x).
La intensidad media útil es igual a I = E(J) / T(seg.)
Cálculo del rendimiento de un colector
Cada colector funciona con un rendimiento dado por una tabla o ecuación que suministra el fabricante. La ecuación teórica del rendimiento es b–m*(tmº-taº)/I, siendo b la incidencia de los rayos al colector y m la energía que pierde el colector, tmº la temperatura media del acumulador, taº la temperatura ambiente. b y m son constantes y el resto es variable a lo largo del día y en las distintas épocas. Los fabricantes nos podrán proporcionar los valores constantes.
Cálculo de la cantidad de energía recibida en un panel
Se realiza una estimación de la energía que se va a recibir en un panel en función de la localización geográfica, de la inclinación del panel y del mes en el que se calcule. Sólo se trata de una estimación puesto que se trabaja con tablas estadísticas del lugar.
Para poder realizar este cálculo primeramente se consulta en la tabla la radiación estimada para el lugar en el mes indicado y se multiplica por un factor de corrección que dependiendo de donde se sitúe el panel, localidad con mucha contaminación, normal o poco contaminado oscilará entre los valores 0’95,1 ó 1’05 respectivamente. Después se multiplicará por k que es otro factor de corrección que estará en función de la inclinación del panel y la latitud del lugar. Si el valor de la energía necesitada se divide entre la energía obtenida de este cálculo, resultaría el número de paneles necesarios.
Cálculo para la optimización en la orientación e inclinación de los paneles
En primer lugar debe fijarse uno de los dos parámetros, la orientación o la inclinación. Después consultando en la gráfica se obtiene entre que valores de orientación o de inclinación puede variar nuestro panel para conseguir un rendimiento deseado. También puede utilizarse, si se saben esos dos parámetros, para saber si las pérdidas son inferiores a la máxima permitida.
Una vez que se sepa entre que valores de orientación puede estar el panel, hay que corregir esa graduación para la latitud del lugar, con las fórmulas:
Inclinación máxima: Inclinación Máx. – (41º - Latitud)
Inclinación mínima: Inclinación min. - (41º - Latitud)
Si se conoce la inclinación se sabrá entre que grados podrá oscilar con la fórmula:
Orientación: Inclinación – (41º - Latitud)
Determinación de las pérdidas sufridas por las sombras
Cuando la sombra ocupe más del 5% del panel, el rendimiento obtenido estaría muy por debajo de lo esperado. Según la legislación de Madrid, no puede haber sombras a una altitud de 15º sobre el ángulo de elevación de los colectores. Este cálculo dependerá de la latitud, así en Canarias serían 25º.
Para el cálculo de las pérdidas por sombra se utilizan un gráfico donde se representa el recorrido del sol en todas las épocas del año, debido a sus diferentes altitudes, se traslada el obstáculo a dicha gráfica y se van obteniendo los resultados de pérdidas por sombra.
Después el valor de cada una de las celdas se obtiene de unas tablas que varían en función de la orientación e inclinación del panel
