Instalación Real
Split
Pre-enfriamiento por ultrasonidos
Especificaciones técnicas
SPLIT
El sistema de acondicionamiento de aire está compuesto principalmente por tres subsistemas: una unidad de aire acondicionado tipo split para uso residencial, un sistema de preenfriamiento del condensador basado en una parrilla de atomizadores ultrasónicos.
1) La unidad de aire acondicionado de la marca Kaysun está compuesta por una unidad condensadora (modelo KAE-PV 35 DN5) y una unidad evaporadora (modelo KAY-PV 35 DN5). El sistema de refrigeración utiliza R410A y tiene una potencia frigorífica nominal de 3660 W. El equipo de aire acondicionado está accionado por un compresor rotativo inverter de corriente continua de 980 W (modelo DA130M1C-31FZ), totalmente aislado térmicamente para conseguir una compresión cuasiadiabática. Las tuberías de cobre que transportan el refrigerante y el tubo capilar de expansión también están aislados para asegurar un proceso de expansión isoentálpico.
2) La instalación solar se compone de dos módulos fotovoltaicos PEIMAR Módulo SG360M. Estos paneles están montados en un tejado plano con orientación sur y con un ángulo de inclinación de 30° para optimizar su rendimiento durante el periodo estival. La unidad de aire acondicionado está conectada directamente a la red eléctrica convencional (230 VAC) y a los paneles fotovoltaicos (24 VDC) sin necesidad de convertidor externo. Estas dos fuentes de energía funcionan en paralelo para suministrar la energía eléctrica total demandada por la unidad de aire acondicionado. Así, el climatizador siempre dispone de la energía suficiente para funcionar correctamente, independientemente de las variaciones de irradiancia solar. Esta unidad dispone de un inversor que transforma la energía de la red de 230 VAC a 200-300 VDC para accionar el compresor a diferentes velocidades angulares. Además, existe otro inversor para la integración de la energía fotovoltaica antes de conectarla al compresor. La energía fotovoltaica se convierte en la fuente de energía principal siempre que los niveles de producción sean suficientes, mientras que la energía de la red sólo se absorbe cuando los niveles de energía fotovoltaica son insuficientes.
Para optimizar el funcionamiento de esta instalación de pruebas se ha implantado un sistema de monitorización y control remoto que permite realizar de forma automática ensayos programados con antelación, con una supervisión reducida. Esto se ha conseguido mediante la automatización del sistema de llenado de agua del sistema por medio de un depósito adicional sobre el que se realiza el control de nivel para determinar el agua consumida por aforo. Además, la instalación cuenta con dos cámaras de vigilancia remotas para controlar los niveles de agua en los depósitos y para tener una vista general de la instalación por motivos de seguridad. Por medio de una placa Arduino UNO conectada a un emisor de señal infrarroja se controla el encendido y apagado del equipo de aire acondicionado y se pueden establecer de forma remota consignas de temperatura de funcionamiento. Por último, esta instalación cuenta con un ordenador que recoge la información del sistema de adquisición de datos y actúa con un software genérico de control remoto de escritorio.
PRE-ENFRIAMIENTO POR ULTRASONIDOS (generador de agua nebulizada)
3) La instalación de generación de agua nebulizada consiste principalmente en un dispositivo nebulizador compacto equipado con hasta 81 transductores ultrasónicos en columnas de 9 verticales, sumergido en un depósito con un nivel de agua constante, donde se controla adecuadamente el proceso de nebulización del agua. El dispositivo nebulizador trabaja con una tensión de entrada de 48 VDC y una frecuencia de resonancia de 1650 ± 50 kHz y es capaz de atomizar un flujo de agua de 2.5 L/h. Los transductores ultrasónicos están compuestos por un cristal piezoeléctrico acoplado a un disco cerámico de 16 mm de diámetro. Cuando se sumerge en agua, el transductor es capaz de transformar señales electrónicas de alta frecuencia, que suelen oscilar entre 0,8 y 1,65 MHz, en oscilaciones mecánicas de alta frecuencia en el disco. Cuando el agua intenta seguir los movimientos del disco cerámico, es incapaz de seguir el ritmo de las oscilaciones de alta frecuencia. Como resultado, el agua se desprende del disco en las oscilaciones negativas y produce un vacío transitorio, donde el agua cavita y se transforma en vapor. A continuación, en la oscilación positiva, el vapor de agua es impulsado por la onda de alta presión a través de la superficie del agua. En este proceso adiabático se forma una fina niebla de agua, con diámetros de gota en la escala de unas pocas decenas de micras, que se incorporan fácilmente al flujo de aire. Para controlar la cantidad de agua nebulizada producida por el dispositivo generador, es posible seleccionar el número de transductores ultrasónicos que funcionan simultáneamente y también regular la velocidad de rotación mediante un ventilador de impulsión acoplado al depósito. Este ventilador genera la presión positiva necesaria en el depósito para impulsar el agua nebulizada fuera de él. El control de velocidad se realiza mediante el uso de una placa microcontroladora Arduino UNO, programada para realizar este ajuste a través del accionamiento de un potenciómetro y mostrando el número de revoluciones por minuto actualizado en la pantalla de un ordenador.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
KAY-PV 35 DN5
| INDOOR MODEL | KAY-PV 35 DN5 | |||
| OUTDOOR MODEL | KAE-PV 35 DN5 | |||
| COOLING CAPACITY | 3.66 KW | |||
| HEATING CAPACITY | 3.81 KW | |||
| EXCESSIVE OPERATING
PRESSURE |
DISCHARGE | 4.2 MPA | ||
| SUCTION | 1.5 MPA | |||
| REFRIGERANT | R410A/1150g | |||
| WEIGHT(INDOOR/OUTDOOR) | 11.5/38 kg | |||
| POWER SORUCE | 220-240V~50 hz, 1Ph | |||
| COOLING | CURRENT | 4.3 A | ||
| INPUT | 980W | |||
| HEATING | CURRENT | 3.4 A | ||
| INPUT | 790W | |||
| RATED CURRENT | 11.5 A | |||
| RATED INPUT | 2650W | |||
| PV MAXIMUM INPUT POWER | 650W | |||
| PV MAXIMUM INPUT CURRENT | 20 A DC | |||
| PV RATED INPUT VOLTAGE | 36 V DC | |||
| OUTDOOR UNIT RESISTANCE CLASS | IP24 | |||
PEIMAR Module SG360M
| MAXIMUM POWER | Pmpp (W) | 360 W |
| TOLERANCE | Pmpp | 0 / +5W |
| DIMENSIONS | mm | 1957x992x40 |
| NUMBER OF CELLS | N | 72 |
| CELL TYPE | mm | 156×156 (monocrystaline PERC) |
| MODULE EFFICENCY | % | 18.54 |
| SHORT CIRCUIT CURRENT | Isc (A) | 10.09 |
| OPEN CIRCUIT VOLTAGE | Voc (V) | 46.6 |
| NOMINAL CURRENT | Impp (A) | 9.48 |
| NOMINAL VOLTAGE | Umpp (V) | 38 |
| TEMP. Coeff. of Isc,, α | Isc (%/°C) | 0.047 |
| TEMP. Coeff. of Voc, β | Voc (% / °C) | -0.32 |
| TEMP. Coeff. of Pmax, γ | Pmax (% / °C) | -0,40 |
ULTRASONIC ATOMISER
|
DISC DIAMETER |
15.5 mm |
|
CERAMIC CORE DIAMETER |
8.5 mm |
|
POROUS MEMBRANE DIAMETER |
3.3 mm |
|
MICROSCOPIC HOLES DIAMETER |
10 μm |
|
INPUT VOLTAGE DC |
5 V |
|
POWER |
1.3 W |
|
RESONANCE FREQUENCY |
108 kHz |
|
MASS FLOW |
rate 1.95 10−5 kg s−1 |
|
EXIT SPEED OF THE DROPS |
2.5 kg s-1 |
OPTIMIZACIÓN DE UN SISTEMA DE AIRE ACONDICIONADO SOLAR ACCIONADO MEDIANTE
ENERGÍA FOTOVOLTAICA CON PRE-ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO DEL AIRE DE ENTRADA AL
CONDENSADOR USANDO TÉCNICAS DE ULTRASONIDOS
