CURSO DE REHABILITACION ENERGETICA DE EDIFICIOS

Transcripción

1 CURSO DE REHABILITACION ENERGETICA DE EDIFICIOS Nombre del ponente: Puesto del ponente ENSEÑA Formación Avda del Perú, Badajoz T F

2 PROGRAMA DEL MODULO 1.- EVALUACION DE LA EFICIENCIA ENERGETICA DE LAS INSTALACIONES DE EDIFICIOS 2.- CERTIFICACION ENERGETICA DE EDIFICIOS 3.- EFICIENCIA EN EL USO DEL AGUA EN EDIFICIOS 4.- ESTUDIOS DE VIABILIDAD EN INSTALACIONES SOLARES 2

3 MODULO O04 INSTALACIONES TERMICAS 3

4 PROGRAMA DEL MODULO 1. Fundamentos de la energia solar 2. Emplazamiento y viabilidad de las instalaciones termicas 3. Energia solar termica 4. Promocion de instalaciones i solares 5. Eficiencia energetica de las instalaciones termicas 4

5 ENERGIA SOLAR TERMICA 5

6 DISEÑO 6

7 REPASO CALIDAD Y CALCULO DE COMPONENTES VENTAJASE E INCONVENIENTESDE LAS CONFIGURACIONES. PROTECCIONES (personas e instalación) ENTORNO NORMATIVO 7

8 CARACTERIZACIÓN CAPTADOR El rendimiento La potencia útil captada Potencia máxima captada 8

9 Relaciones Captadores Acumuladores 9

10 Relaciones en Intercambiador Solar 10

11 Relaciones en otros Intercambiadores 11

12 REPASO 12

13 Pérdida de carga 13

14 ABACO EJEMPLO 14

15 Pérdidas Térmicas Minimizarlas: < 4% Potencia máxima que transporta. Trazados cortos. Selección del caudal/diámetro. El lado caliente el más corto. Aislamiento adecuado: Tuberías, depósitos, accesorios,. Cálculo: l 15

16 DILATACIÓN TERMICA 16

17 VASO DE EXPANSION 17

18 CÁLCULO DE UNA INSTALACIÓN SOLAR Conocer el comportamiento energético Datos de partida Parámetros de uso Parámetros climáticos Parámetros de funcionamiento 18

19 PARÁMETROS DE USO Demanda de energía térmica Temperatura de agua fría. DATO Temperatura de uso de agua caliente. DATO? Consumo (l/día) de agua caliente Cp: 4,183 kj/kg K; ,5 kj/kg K. Consumo de energía térmica 19

20 TEMPERATURAS Y SELECCIONAR CONFIGURACION 20

21 CONSUMOS DE AGUA CALIENTE 1 21

22 CONSUMOS DE AGUA CALIENTE 2 Datos de partida y previsiones futuras En instalaciones centralizadas de viviendas: Variación estacional Distribución semanal Otros factores 22

23 CONSUMO DE ENERGÍA TÉRMICA Cantidad de energía empleada: Demanda de energía térmica + pérdidas Demanda con otra temperatura de referencia 23

24 PARÁMETROS CLIMÁTICOS Radiación solar Irradiancia (W/m2) e Irradiación (MJ/m2 ó kwh/m2) Directa, difusa y global Radiación global sobre superficies inclinadas Temperatura ambiente Valores desfasados Valores extremos (máximos y mínimos) Pérdidas térmicas Otros factores climáticos i 24

25 RADIACIÓN SOLAR 25

26 TEMPERATURA AMBIENTE TIENEN RELACION LA TEMPERATURA Y LA RADIACION???? 26

27 PARÁMETROS DE FUNCIONAMIENTO Sistema de captación: Tipo de captador: superficie útil, factor de ganancia, coeficiente de pérdidas térmicas, modificador del angulo de incidencia, pérdida de carga asociada. Número de captadores, forma de conexionado y caudales en circulación Sistema de acumulación: Tipo de acumulador: volumen, disposición, geometría, altura y diámetro, situación y diámetro de conexiones, espesor y conductividad del aislamiento térmico, mecanismos de estratificación. Número de acumuladores, forma de conexionado y caudales en proceso de carga y descarga Sistema de intercambio: Tipo de intercambiador: potencia térmica, efectividad, superficie de intercambio, coeficientes de transmisión de calor, pérdida de carga. Número de intercambiadores, forma de conexionado y caudales en proceso de carga y descarga. Sistema de transporte: Tipos de fluidos y sus caracteríticas: calor específico, temperaturas de ebullición y congelación, densidad, viscosidad y coeficiente de expansión térmica. Tipo de tuberías, diámetros y longitudes y trazados, espesor y conductividad del aislamiento, potencia de bombas, etc. Sistema de control: Posición de sensores y estrategia de control, criterios de acrtivación/parada, temperaturas de corte, histéresis, etc. Sistema de apoyo: Característcas, funcionamiento y estrategias de control del sistema, válvulas mezcladoras, bomba de recirculación, etc. 27

28 PRINCIPIOS BÁSICOS DE CÁLCULO EDIS x REN = EAPO = ENEC * FS 28

29 MÉTODOS DE CÁLCULO MC simplificados: datos de entrada sin gran nivel de detalle salidas sobre comportamiento global basados en correlaciones experimentales ejemplos: rendimiento medio y f-chart MC detallados: con modelos físicos o matemáticos de componentes o sistemas permiten contrastar datos de funcionamiento son más complejos de manejar, esfuerzo en definir 29

30 PROCEDIMIENTO SIMPLIFICADO 1. Cálculo de la demanda de energía 2. Orientación ió e inclinación ió de captadores 3. Definición de datos climáticos 4. Selección parámetros funcionales 5. Cálculo de prestaciones 6. Modificación y ajuste de parámetros 7. Nuevo cálculo de prestaciones 30

31 2. ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN (caso España) 31

32 3. SELECCIÓN PARÁMETROS FUNCIONALES Rendimiento i medio: entre 30 y 50% Irradiación anual: entre y kwh/m2 Fracción solar: entre 60 y 80% 32

33 5. CÁLCULO DE PRESTACIONES 33

34 EFECTOS DEL CONSUMO EN PRESTACIONES 34

35 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD 1. Área de captación solar 2. Factor de ganancia del captador solar 3. Volumen de acumulación 4. Efectividad del intercambiador 5. Caudal de circulación 35

36 ÁREA DE CAPTACIÓN 36

37 FACTOR DE GANANCIA 37

38 VOLUMEN DE ACUMULACIÓN 38

39 EFECTIVIDAD DEL INTERCAMBIADOR 39

40 CAUDAL DE CIRCULACIÓN 40

41 EJEMPLO DE CÁLCULO Parámetros de uso: - Establecimiento hotelero de 4* con 375 plazas - Porcentaje de ocupación mensual: Mes Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic % Parámetros climáticos: - Situado en Sevilla Parámetros funcionales: - Cubierta disponible para instalación 41

42 CÁLCULO DE LA DEMANDA DE ENERGÍA 42

43 CONSUMO Y DEMANDA DIARIA 43

44 ESTIMACIÓN DEL ÁREA DE CAPTACIÓN Consumo medio diario a 45ºC: litros/día Rendimiento medio: 40% Irradiación diaria: 18,92 MJ/m2 Fracción solar: 70% Superficie de captación: 252,4 m2 44

45 ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN DE LOS CAPTADORES SOLARES 45

46 ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN DE LOS CAPTADORES SOLARES Utilizar 45º si la demanda d de energía térmica es uniforme a lo largo de todo el año. Si la demanda de energía térmica es mayor en verano, se recomienda utilizar una inclinación entorno a 30º. Si la demanda de energía térmica es mayor en invierno, se recomienda emplear un ángulo de inclinación de 60º. 46

47 PARÁMETROS DE CÁLCULO - Orientación: 22,5 º Oeste - Inclinación: 45º - Área de captadores solares: 250 m2 - Factor de ganancia del captador solar: 0,77 - Factor lineal de pérdidas del captador: 7,40 W/(m2.K) - Volumen de acumulación: litros 47

48 PRESTACIONES ENERGÉTICAS 48

49 DEMANDA DE ENERGÍA TÉRMICA Y APORTE SOLAR 49

50 EFECTOS DE LA VARIACIÓN DEL ÁREA DE CAPTACIÓN 50

51 DISEÑO Y CÁLCULO DE SISTEMAS 1. Conexión y ubicación de captadores 2. Conexión y ubicación de acumuladores 3. Caudales de circulación 4. Selección de los diámetros de tuberías 5. Dimensionado del sistema de intercambio 6. Dimensionado de bombas 7. Cálculo del vaso de expansión 51

52 CONEXIÓN Y UBICACIÓN DE CAPTADORES Y ACUMULADORES 52

53 CAUDALES DE CIRCULACIÓN Caudal de diseño de 50 l/h por m2 de captador solar El caudal que circula por cada batería de 5 captadores conectada en paralelo es: El caudal total t sería de litros/hora 53

54 TRAZADO Y DIÁMETROS DE TUBERÍAS 54

55 SISTEMA DE INTERCAMBIO P>= 500 Ac Potencia = W 500. Ac = = W siendo Ac el área de captadores en m2 - Circuito... Primario Secundario - Caudal l/h l/h - Pérdida de carga.. inferior a 2 mca inferior a 2 mca - T entrada/salida... 50/40 ºC 36/46 ºC La efectividad (ε), con estos caudales y saltos térmicos, es: 55

56 DIMENSIONADO DE BOMBAS El caudal total que circula por el circuito es de l/h La pérdida de carga total de mmca está constituida por: - Batería de 5 captadores 160 mmca - Circuito de impulsión mmca - Circuito de retorno mmca - Intercambiador de calor mmca Se selecciona bomba para 12,5 m3/h y 7,5 mca 56

57 CÁLCULO DEL VASO DE EXPANSIÓN Si el fluido permanece en estado líquido el cálculo del volumen útil (Vt) del vaso de expansión cerrado se realiza, de acuerdo a la UNE : La cantidad total de fluido del circuito primario es 779 litros (suma de tuberías captadores intercambiador 1 ). El coeficiente de expansión térmica Ce del agua entre 4 ºC y 140 ºC es 0,07. Se calcula el coeficiente de presión Cp en función de la presión mínima 2,7 y máxima ái 56 5,6 resultando Cp= 193 1,93 El volumen útil es de 105,3 litros y se selecciona uno de 120 litros. Si se vaporiza ( 40l) y se añade ñd un volumen de reserva (120*0,1) 1) resulta: ((40l+12l)*1,93)=100,36 l, luego el volumen total debe ser 220,36 l. 57

58 CURSO DE REHABILITACION ENERGETICA DE EDIFICIOS Muchas Gracias Para cualquier información sobre la ponencia: ENSEÑA Formación Avda del Perú, Badajoz T F i 58