CURSO DE REHABILITACION ENERGETICA DE EDIFICIOS

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1 CURSO DE REHABILITACION ENERGETICA DE EDIFICIOS Módulo 2. ENERGÍA SOLAR TÉRMICA PARA AGUA CALIENTE SANITARIA EN VIVIENDAS UNIFAMILIARES Apartado 1: Ejemplo de Instalación de Energía Solar Térmica para Agua Caliente Sanitaria en una vivienda unifamiliar. Nombre del ponente y autor del Módulo de Energía Solar Térmica: JAVIER SAN VICENTE NÚÑEZ Puesto del ponente: ARQUITECTO TÉCNICO Y TÉCNICO DE ENERGIAS RENOVABLES ENSEÑA Formación Avda del Perú, Badajoz T F [email protected] 1

2 1. DATOS DE LA INSTALACIÓN. 1.1 Datos del proyecto Tipo de estudio: Agua Caliente Sanitaria (ACS) mediante colectores planos de energía solar. Población: Talaván Provincia: Cáceres Referencia: Fecha: 2

3 Zonas Climáticas clasificadas en España. 3

4 4

5 ENERGÍA SOLAR TÉRMICA Cálculo y diseño de la instalación Vivienda unifamiliar entre medianeras 5

6 1.2 Datos climáticos de la localización Inclinación: 45.0º, es la mas eficiente aunque se puede rebajar a 30º de inclinación cuando se quiera integrara las placas en la cubierta. Orientación: 0.0º, significa orientación Sur y es la orientación que se debe poner excepto en casos de fuerza mayor. 6

7 1.3 Consumo estimado de ACS de la instalación: Tipo de Edificio Vivienda Unifamiliar Número de personas 6 Consumo de ACS (litros por personas y día)

8 2. SISTEMA DE CAPTACIÓN 2.1 Características del colector solar Dimensiones totales: 1730 x 1170 x 83 mm. Área total: 2,03 m2 Área de apertura: 1,92 m2 Área de absorbedor: 1,85 m2 Peso en vacío: 33 kg Contenido de fluido: 1,52 l Presión máxima 10 bar Temperatura de estancamiento 234 C 8

9 Curva característica del colector solar: 9

10 2.2 Superficie de captación En la determinación de la superficie de captación se ha respetado lo especificado en el apartado del documento básico HE4 del CTE, que establece los siguientes márgenes de superficie de captación: Superficie de captación (m2) 3.70 Superficie de captación MÁXIMA (m2) 4.06 Número de captadores ROCA PS

11 2.3 Disposición de los colectores Los colectores se dispondrán en filas según la siguiente distribución: 1 filas de 2 colectores 2.4 Orientación e inclinación de los colectores La radiación solar que incide en la superficie útil del captador depende de su situación respecto del Sol, por tanto conviene situar este de forma que a lo largo del período de captación aproveche al máximo la radiación solar incidente. Los colectores se orientarán hacia el sur geográfico con una desviación 0.0º (E). En cuanto a la inclinación de los captadores estos se dispondrán con un ángulo de inclinación de 45.0 º. 2.5 Separación entre filas de captadores y distancia a objetos cercanos Se recomienda que la distancia de los captadores con objetos cercanos sea tal que permita garantizar un máximo de 4 horas de sol entorno al mediodía del solsticio de invierno. Por este motivo se recomienda mantener las distancias siguiendo las especificaciones siguientes: 11

12 Distancias mínimas, d y d, entre los colectores solares y obstáculos: 12

13 3. VOLUMEN DE ACUMULACIÓN Se estima el consumo medio diario de ACS en litros/día a una temperatura de preparación de 60 º C. El volumen de acumulación total de la instalación solar es de 200 litros: Modelo y capacidad del depósito acumulador: 200-1E de 200litros. 13

14 4. COBERTURA SOLAR Y PERDIDAS 4.1 Cobertura solar Se detallan a continuación los resultados de cálculo de cobertura solar. 14

15 15

16 La contribución solar mínima según apartado 2.1 del documento básico HE4 del CTE es: Población CACERES Zona climática según HE4 Zona 5 Caso general Demanda ACS Contribución solar mínima según HE litros/día 70 % 16

17 4.2 Pérdidas del captador Se detallan a continuación las pérdidas calculadas, as í como los requisitos de pérdidas límite incluidos en el apartado 2.1 del documento básico HE4 del CTE. Pérdidas límite según HE4 (%) Pérdidas (%) General Superposición Integración arquitectónica Orientación e inclinación Sombras Totales

18 5. OTROS COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN 5.1 Diámetro de la tubería del circuito primario de la instalación solar. El cálculo del diámetro del circuito solar se realiza aplicando el ábaco de pérdida de carga correspondiente para tubos de cobre. En la tabla se presentan los resultados del cálculo: Caudal a impulsar litros/hora Longitud tubo supuesta m DN /14 Nota: Las dimensiones son a título orientativo. Deben ser revisadas por el instalador y el técnico de la instalación. 18

19 5.3 Vaso de expansión El vaso de expansión del circuito solar se selecciona en base a los datos del volumen de líquido solar contenido en la instalación, la presión de llenado, la presión máxima y las características del líquido solar. 19

20 6. ESQUEMA DE LA INSTALACIÓN 20

21 El circuito primario consta de: Tubería de ida (agua caliente) desde el campo de captadores hasta el intercambiador de placas 1. Tubería de retorno (agua fría) desde el intercambiador de placas 1 hasta el campo de captadores. Sistema de llenado y vaciado del circuito cerrado. Valvulería: válvulas de corte de esfera, de equilibrado, de seguridad con dispositivo de vaciado, antirretorno, motorizadas, y filtros. Vaso de expansión. Purgadores. Elementos de medida (termómetros, manómetros, contadores de calorías, contadores de agua, etc), sondas y actuadores. Circulador. Intercambiador. Sistema de comando y control. 21

22 1.- Cálculo de pérdidas: 1.1. Pérdidas por inclinación. La inclinación de diseño de los captadores solares es de β=45 º. El azimut de los colectores de 0º, es decir orientación sur, para dichos valores el porcentaje de energía respecto al máximo se encuentra entre el 95% y el 100 %, próximo al 100%. 50º 30º 10º 22

23 1.2. Pérdidas por sombras Según la carta cilíndrica de la trayectoria solar (Diagrama de trayectorias del sol), las sombras procedentes de de los obstáculos que estén situados en torno a los colectores son las que producirá el antepecho de altura de 1.3 metros. Se han colocado los colectores solares sobre una estructura que los eleva 0,10 cm sobre el nivel de la azotea, y con un retranqueo de 1.5 metros respecto al antepecho situado en la fachada SE. Para dicha disposición se estudia los dos puntos límite desde los que se podrían producir sombras sobre el campo de colectores. El primer de ellos es considerando la defensa de azotea como obstáculo en el punto situado con un azimut 90º, dirección este (orto equinoccial) y el segundopuntotomandounazimutde0º. Para el caso del acimut de 90º la elevación límite es de 17,41º, siempre referido al centro de gravedad del campo de colectores solares, considerando una altura efectiva del murete de defensa de azotea de 1 metro. Para el punto con azimut0º,sur,elángulodeelevaciónesde8,37º. 23

24 En cuanto a la sombra arrojada por el murete de defensa del patio de luces, los punto para confección de la mascara de sombras vienen determinados por una elevación de 9,58º y un azimut de 58,20ºC. 24

25 Realizada la mascara de sombras que producen las defensas de la azotea respecto al centro del campo de colectores, el resultado es el que se muestra sobre la carta cilíndrica rectificada(diagrama de la trayectoria solar). En función de la mascara y considerando los valores de la tabla de referencia C.1, del Apéndice B se obtiene: Azimutde0ºa90º: A10=0,75x0.11=0,08 B10=0,25x0.42=0,105 B12=1x0.02= 0,02 C12=0,50x0.1=0,05 Azimutde0ºa 120º: B1=0,25x2.12=0,53 D13=0,50x0.0=0,00 Sumatorio de todos los resultado anteriores = 0,785 El sumatorio de porcentajes de perdidas por sombreamiento, a lo largo de todoelañoresultaserde0,785%. 25

26 Total de pérdidas Según la tabla 2.4 Pérdidas limites para el caso general: Por orientación la instalación posee un valor menor al 5% Por sombras de un 0,785% Obteniendo un total inferior al 5,80%, por debajo de los límites establecidos, 15%, para nuestro tipo de instalación. 26

27 CURSO DE REHABILITACION ENERGETICA DE EDIFICIOS Muchas Gracias Para cualquier información sobre la ponencia: ENSEÑA Formación Avda del Perú, Badajoz T F