ACCIÓN 2 DOCUMENTO BÁSICO HE Ahorro de Energía. Sección HE4 contribución solar mínima de agua caliente sanitaria

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1 ACCIÓN 2 Módulo IV ACCIÓN 2 DOCUMENTO BÁSICO HE Ahorro de Energía. Sección HE4 contribución solar mínima de agua caliente sanitaria ADVERTENCIA LEGAL: Este documento es de uso restringido forma parte del material de apoyo del Grupo de Formadores adscritos la Fundación FIDAS para la Formación Continua de Arquitectos en el CTE.

2 Exigencia básica HE 4 <<Los edificios, con previsión de demanda o de climatización de piscina cubierta, en los que así se establezca en este CTE, una parte de las necesidades energéticas térmicas derivadas de esa demanda se cubrirá mediante la incorporación en los mismos de sistemas de captación, almacenamiento y utilización de energía solar de baja temperatura, adecuada a la radiación solar global de su emplazamiento y a la demanda de agua caliente del edificio. Los valores derivados de esta exigencia básica tendrán la consideración de mínimos, sin perjuicio de valores que puedan ser establecidos por las administraciones competentes y que contribuyan a la sostenibilidad, atendiendo a las características propias de su localización y ámbito territorial>>

3 INDICE 1. Generalidades 1.1. Ámbito de aplicación 1.2. Procedimiento de verificación 2. Caracterización y cuantificación de las exigencias 2.1. Contribución solar mínima 3. Cálculo y dimensionado 3.1. Datos previos 3.2. Condiciones generales de la instalación 3.3. Criterios generales de cálculo 3.4. Componentes 3.5. Cálculo de pérdidas por orientación e inclinación 3.6. Cálculo de pérdidas de radiación solar por sombras 4. Mantenimiento 4.1. Plan de vigilancia 4.2. Plan de mantenimiento Apéndice A. Terminología Apéndice B. Tablas de Referencia

4 Ámbito de aplicación A todo edificio en el que exista una demanda y/o de climatización de piscina cubierta. Disminuirse justificadamente en los siguientes casos: a) Aprovechamiento de energías renovables, procesos de cogeneración o fuentes de energía residuales. b) Con el cumplimiento se sobrepasen los criterios de cálculo que marca la legislación. c) No exista suficiente acceso al sol por barreras externas d) Rehabilitación de edificios y existan limitaciones por el propio edificio o por la normativa urbanística. e) Edificios de nueva planta como consecuencia de la normativa urbanística imposibilite la disposición de captadores. f) Protección histórico-artística Para los casos b),c),d),e), en el PROYECTO se justificará la inclusión de medidas o elementos para el ahorro energético térmico o reducción de emisiones de CO2.

5 Procedimiento de verificación Seguir la siguiente secuencia: A) Obtención de la Contribución Solar Mínima B) Cumplimiento de las condiciones de Diseñó y Dimensionado C) Cumplimiento de las condiciones de Mantenimiento

6 Contribución solar mínima Las contribuciones que recoge el HE4 son de MÍNIMOS se pueden ampliar por el promotor o por las Administraciones competentes. Contribución solar mínima = Energía Solar Aportada/Demanda energética anual Contribución (partiendo de una Temperatura de referencia de 60ºC) entre el 30 y el 70 % de la demanda total de ACS del edificio en (l/d) en función de la zona climática (I a V) y de la energía auxiliar: a) General: fuente energética de apoyo sea gasóleo, propano, gas natural... (Tabla 2.1) b) Efecto Joule: fuente energética de apoyo sea electricidad. (Tabla 2.2) Para la Climatización de Piscinas cubiertas. (Tabla 2.3) Orientación óptima la sur. Inclinación óptima en ángulo de la latitud del lugar.

7 Contribución solar mínima Energía producida por la INSTALACIÓN no podrá superar la Demanda Energética en 1 MES EL 110% y 3 MESES EL 100%. Medidas: a) Disipar dichos excedentes b) Tapado parcial del campo de captadores (programarse en el Mantenimiento) c) Vaciado parcial del campo de captadores (programarse en el Mantenimiento) d) Desvió del excedente a otras aplicaciones En el caso de Residencial Vivienda cuando no es posible el desvió de excedente recomienda HE4 disipar el excedente Caso Orientación e inclinación Sombras Total General 10 % 10 % 15 % Superposición Integración arquitectónica 20 % 40 % 15 % 20 % 30 % 50 % Tabla 2.4 Pérdidas límite

8 Cálculo y dimensionado Para el cálculo de las demandas (Demanda de referencia a 60º) se tomarán los valores: Para Residencial Vivienda el calculo del Número de personas por vivienda: Nº DORMITORIOS >7 Nº PERSONAS 1, Nº dormit. Criterio de demanda Viviendas unifamiliares Viviendas multifamiliares Hospitales y clínicas Hotel **** Hotel *** Hotel/Hostal ** Camping Hostal/Pensión * Residencia (ancianos, estudiantes, etc) Vestuarios/Duchas colectivas Escuelas Cuarteles Fábricas y talleres Administrativos Gimnasios Lavanderías Restaurantes Cafeterías Litros ACS/día a 60º C 30 por persona 22 por persona 55 por cama 70 por cama 55 por cama 40 por cama 40 por emplazamiento 35 por cama 55 por cama 15 por servicio 3 por alumno 20 por persona 15 por persona 3 por persona 20 a 25 por usuario 3 a 5 por kilo de ropa 5 a 10 por comida 1 por almuerzo

9 Cálculo y dimensionado La instalación solar térmica se compone de los siguientes sistemas: Sistema de captación, formado por los captadores solares homologados. Rendimiento mínimo 40%. Conexión en serie o paralelo según zonas climáticas. Sistema de acumulación, formado por uno o varios depósitos recubiertos de material aislante. Sistema hidráulico, formado por circuitos de captación (primario) y de consumo (secundario) independientes con sus tuberías, válvulas, bombas, vasos de expansión, etc. Sistema de intercambio de calor, separando los dos fluidos anteriores a través de los propios depósitos o con un intercambiador específico. Sistema de regulación y control, formado por determinados automatismos para el aprovechamiento máximo de la energía solar, evitando situaciones de riesgo para la instalación Sistema energético auxiliar, centralizado o individual, formado por equipos convencionales de ACS para cubrir eventualmente el 100% de las necesidades.

10 Cálculo y dimensionado Objetivo del sistema solar; ahorro energético, durabilidad, calidad y seguridad. Instalación permite que el agua alcance los 60º NO componentes en acero galvanizado. Instalación con > 10 m2 de captación en un solo circuito primario será Forzado. Instalación de manguitos electrolíticos entre diferentes materiales. Fluido de trabajo (PH a 20ºC entre 5-9 y contenido en sales específico) Protección contra heladas (Partes del sistema al exterior) Sobrecalentamientos : a) Protección (control manual o automático, drenajes no produzca peligro, aguas duras evitar Tª>60ºC) b) Protección contra quemaduras (Evitar Tª>60º en puntos de consumo) c) Protección de los materiales contra altas temperaturas d) Resistencia a la presión (1,5 veces la presión máxima de servicio) e) Prevención del flujo inverso (colocación de válvulas de antirretorno)

11 Cálculo y dimensionado CRITERIOS DE CÁLCULO: En la MEMORIA DEL PROYECTO se establecerá el método de cálculo demanda energética, energía solar térmica aportada, fracciones solares mensuales y anual, y el rendimiento medio anual. Además de la Demanda energética y la Contribución solar. Sistemas de Captación Tener certificado correspondiente según el RD 891/1980 de 14 de Abril, sobre homologación de los captadores solares, y la Orden de 28 de Julio de 1980 por las que se aprueban las normas e instrucciones técnicas complementarias para la homologación de captadores. - Recomienda mismo modelo de captadores - Instalaciones exclusivas de ACS coeficiente global de perdidas del captador < de 10 Wm2/ºC - Disposiciones en filas igual nº de captadores, en paralelo, serie o serie-paralelo - Aplicación exclusiva ACS se podrán conectar en serie: < 10 m2 en zonas climáticas I y II < 8 m2 en zona climática III < 6 m2 en zonas climáticas IV y V - Circuito equilibrado - Estructura soporte ( CTE Seguridad, dilataciones sujeción...)

12 Cálculo y dimensionado Sistemas de Acumulación Acumulación acorde con la demanda El área total de los captadores tiene que cumplir: 50 < V/A < 180 A: Superficie de captadores V: Volumen del deposito de acumulación - El sistema de acumulación solar constituido preferentemente por un deposito en vertical y en zonas interiores. - El volumen de acumulación podrá fraccionarse en 2 ó más depósitos conectados. - Los acumuladores de los sistemas grandes a medida con Volumen > 2m3 llevará válvulas de corte u otros sistemas de corte. En Instalaciones de Climatización para piscinas NO usar volumen de acumulación (se podrá utilizar pequeño almacenamiento de inercia en el primario)

13 Cálculo y dimensionado Circuito Hidráulico Circuito estará EQUILIBRADO, si no es posible colocar válvulas de equilibrado - Caudal del fluido según especificaciones del fabricante ó comprendido 1,2l/s y 2 l/s cada 100 m2 de red de captadores. - Para captadores conectados en serie, ídem que el anterior dividido por nº de captadores conectados en serie. - Las Tuberías en su tramo horizontal pendiente mínima 1% en sentido de la circulación. - Evitar perdidas térmicas, aislar tuberías exteriores - Cuado necesitemos colocar bombas se montarán en las zonas más frías del circuito. - Para instalaciones >50m2 bombas idénticas en paralelo dejando una de reserva tanto en el circuito primario como secundario. - En Climatización de piscinas colocar en sentido de la corriente bomba-filtro-captador para evitar la sobrepresión para los captadores. Vasos de expansión, puntos de la instalación donde se acumule aire colocaremos sistemas de purga y Conductos de Drenaje (evitar congelación)

14 Cálculo y dimensionado Sistema de energía convencional auxiliar ASEGURAR LA CONTINUIDAD EN EL ABASTECIMIENTO DE LA DEMANDA TERMICA. Prohibido en el circuito primario. Solo entrara en funcionamiento de forma que aproveche la energía obtenida por captación. Cubrirá el 100% del servicio Para sistemas que no dispongan de acumulación (fuente instantánea) el equipo será modulante. En Climatización de piscinas para el control de Tª del agua colocar Sonda de Tª en el retorno de agua al intercambiador de calor y un termostato de seguridad. Sistema de control Para asegurar el correcto funcionamiento de las instalaciones y obtener un buen aprovechamiento de la energía captada y asegurar un uso adecuado de la energía auxiliar. Sistema de medida Además de los aparatos de medida de presión y Tª, en instalaciones >20m2 colocar sistema analógico de medida local y registro de datos que indique como mínimo: Tª de entrada agua fría de red, Tª de salida acumulador solar y caudal de agua fría de red.

15 Cálculo y dimensionado COMPONENTES (indicaciones exigibles a cada uno de los elementos que componen la instalación) Captadores solares Con absorbente de hierro PROHIBIDOS y de aluminio con fluido de trabajo inhibidor de los iones de Cu e Fe. Captador tendrá un orificio de ventilación de Ø<4mm Acumuladores Si el intercambiador está incorporado al acumulador, la placa de identificación indicará; superficie del intercambio térmico en m2 y presión máxima en circuito 1º Depósitos >750l dispondrán de una boca de hombre con Ø>400mm (acceso de persona) Intercambiador de calor Para instalaciones a medida que sólo tenga 1 intercambiador entre el circuito de captadores y el acumulador, la transferencia de calor >40 W/m2K

16 Cálculo y dimensionado COMPONENTES (indicaciones exigibles a cada uno de los elementos que componen la instalación) Bombas de circulación Los materiales de las bombas del circuito primario compatibles con el fluido de trabajo Para conexión de captación en paralelo Qnominal =Qunitario x Scaptación Tuberías Circuito primario: Cobre y acero inoxidable. Circuito secundario: Cobre, acero inoxidable y plásticos. Válvulas (para aislamiento de esfera, para equilibrado de asiento,...) Vasos de expansión (Abiertos y Cerrados) Purgadores Sistemas de llenado Sistema eléctrico y de control

17 Cálculo de pérdidas por orientación e inclinación Objetivo es determinar los límites en la orientación e inclinación de los módulos de acuerdo con las perdidas máximas permisibles. Las perdidas se calcularan en función del: Angulo de inclinación ß y del ángulo de acimut α Figura 3.2 Orientación e inclinación de los módulos

18 Cálculo de pérdidas por orientación e inclinación Latitud 41ºN Dimensionado gráfico en el que se obtienen directamente las ganancias para 41ºN de latitud. Para otras latitudes se aumentan o disminuyen los ángulos de inclinación

19 Cálculo de pérdidas por sombras Elevación (º) 0h -1h 1h D 1 D 2-2 h D 3 D 4 2 h C 1 C 2-3 h D 5 C 3 C 4 D 6 3 h B 1 B 2 C 5 C 6-4h D 7 B 3 B 4 D 8 4h A 1 A 2 B 6 C 7 B 5 C 8-5h D 9 A 3 A 4 D 10 5 h B 7 A 5 A 6 B 8 C 9 C 10-6h D 11 A 7 D 12 A 8 6h B 9 B 10 C h C 12 D 13 A 9 A 10 D 14 7 h B 11 B A cim ut (º) Sobre la carta solar se perfila el obstáculo y con él se obtienen las porciones afectadas por sombra. Se confecciona una expresión con la que se obtiene el porcentaje de pérdidas

20 Mantenimiento La sección cuanta con un exhaustivo plan de vigilancia (verificación del correcto funcionamiento de la instalación Tabla 4.1) y plan de mantenimiento en las tablas Tabla 4.2 (Sistema de captación) Tabla 4.3 (Sistemas de Acumulación) Tabla 4.4 (Sistemas de Intercambio) Tabla 4.5 (Circuito Hidráulico) Tabla 4.6 (Sistema eléctrico y de control) Tabla 4.7 (Sistema de energía auxiliar) Apéndice A Terminología Apéndice B Tablas de referencia Coeficientes para las pérdidas por sombras en función del acimut y la inclinación de los captadores, según las porciones afectadas en las cartas solares.

21 PLAN DE FORMACIÓN DEL CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN Muchas gracias. GRUPO DE FORMADORES ADSCRITOS A LA FUNDACIÓN FIDAS: D. Ángel L. Candelas Gutiérrez D. Ramón Carrascosa Latorre D. Samuel Domínguez Amarillo D. Salvador Muñoz Muñoz D. Narciso Vázquez Carretero