Calculo Instalacion Solar

ANEJO MEMORIA JUSTIFICATIVA DEL DOCUMENTO BÁSICO DB HE 4 CONTRIBUCIÓN SOLAR MÍNIMA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.

EDIFICIO PLURIFAMILIAR ENTREMEDIANERAS DE 40 VIVIENDAS LIBRES, LOCALES SIN USO ESPECÍFICO EN PLANTA BAJA Y SÓTANO APARCAMIENTO.

INDICE.

OBJETO

DATOS

CÁLCULO DE LA DEMANDA

CONTRIBUCIÓN SOLAR MINIMA

CRITERIOS GENERALES

DIMENSIONAMIENTO BÁSICO

SISTEMA DE DISIPACIÓN

SISTEMA DE CAPTACIÓN

GENERALIDADES

CONEXIONADO

SISTEMA DE ACUMULACIÓN SOLAR

CÁLCULO DE PÉRDIDAS

CÁLCULO DE LA CALDERA

1. Objeto.

En cumplimiento de lo dispuesto por el CTE-HE4, se desarrolla la presente documentación técnica para la implementación de una instalación de colectores solares para producción de ACS, en un edificio de viviendas situado en Valencia, en la calle Hernán Cortés, número 11, consta de cinco plantas más bajos comerciales posee cuarenta viviendas, su cubierta es plana y accesible, siendo sur-este la orientación de su fachada principal.

2. Descripción de la instalación.

La instalación se proyecta mediante conjunto de colectores solares planos de baja temperatura de operación (inferiores a 80ºC), intercambiador, depósito de acumulación centralizado de producción solar, circuito hidráulico de distribución y retorno, y apoyo mediante caldera centralizada sobre segundo deposito (o caldera instantánea individual).

La instalación de colectores solares se proyecta implantarla en la azotea del edificio, en una área acotada y cercada, de modo que los propietarios y vecinos de las viviendas puedan usar el resto de superficie de la azotea sin riesgo, quedando así la instalación protegida de posibles manipulaciones de personal no autorizado.

No se contempla el diseño de las estructurillas mecánicas de soporte a los colectores, elementos estandarizados en la industria del sector; en cualquier caso han cumplir la norma UNE ENV 91-2-3 y la UNE ENV 91-2-4, respecto a la carga de viento y nieve, así como deben permitir las dilataciones y retracciones térmicas de los colectores y circuito hidráulico sin transmitirles tensión ni carga alguna.

El campo de colectores, se dispone orientados totalmente a sur, azimut 0, y con una inclinación del plano captador de 45º. Se disponen en varias filas separadas un espacio e ≥ D, que se puede obtener mediante la expresión

siendo:

h altura total del colector inclinado, más el incremento de cota producida por la estructura de sujeción.

L latitud del lugar

Los colectores a instalar se conectaran en paralelo, con retorno invertido; el circulador proporcionará el caudal y presión para hacer efectivo la circulación forzada para obtener el flujo de calculo (ganancias) y vencer la perdida de carga. Para la producción del ACS, se proyecta efectuar el intercambio de calor del primario al secundario mediante un intercambiador de placas; el agua potable así caldeada se almacenará en un acumulador calorifugado con capacidad igual a la demanda calculada.

Para garantizar el suministro de ACS a la temperatura operativa de referencia 60ºC, se proyecta el apoyo en un segundo acumulador, aguas abajo del principal y sin posibilidad de retorno al acumulador solar. Así el agua procedente de la red urbana de aguas potables pasará primero por el intercambiador de placas, caldeándose y de aquí al deposito ACS de producción solar, desde aquí se suministra al edificio pasando el caudal por el segundo deposito acumulador sobre el que actuará, en caso de que el gradiente térmico no sea el suficiente, la caldera de combustión de gas. Este segundo acumulador tendrá una capacidad de, al menos, el 50% del primero.

La instalación se desarrolla con un circuito primario de agua, con glicol como anticongelante, dado que la temperatura mínima histórica es de –7ºC. Dado que el CTE indica que se reduzca en 1ºC esta mínima, se calcula una temperatura de –8ºC y una adición al agua del 30% de su peso de etilenglicol como anticongelante.

El circuito secundario debe ser totalmente independiente de modo que el diseño y en ejecución se impida cualquier tipo de mezcla de los distintos fluidos, el del primario (colectores) y el ACS preparada del secundario.

La instalación de los colectores solares se proyecta con circulación forzada mediante circulador (electrobomba) en el circuito primario. En el circuito secundario, para garantizar la recirculación de retorno al acumulador de apoyo, se proyecta también la disposición de un circulador.

Dado que el fluido en el primario sobrepasara fácilmente los 60ºC, y que en el secundario se proyecta para permitir que el agua caliente sanitaria alcance hasta una temperatura de 60 ºC, debiendo soportar incrementos puntuales de hasta 70ºC, se proscribe el uso de tuberías de acero galvanizado en toda la instalación. Así mismo, obligatoriamente se prevé el total calorifugado de todo el tendido de tuberías, válvulas, accesorios y acumuladores. Dado el cambio de temperaturas que se producen en estas instalaciones, tanto en el circuito hidráulico primario, colectores, como el secundario, estarán protegidos con la instalación de vasos de expansión cerrados

Todo el circuito hidráulico se realizará en cobre, las válvulas de corte y las de regulación, purgadores y otros accesorios será de cobre, latón o bronce; no se admitirá la presencia de componentes de acero galvanizado. Se deberá instalar manguitos electrolíticos entre los elementos de diferentes metales para evitar el par galvánico.

En los circuitos primario y secundario, se prevé la utilización en diferentes presiones de trabajo, con gradiente ΔP superior en el ultimo de modo que impida una mezcla accidental de ambos fluidos en el intercambiador, único elemento de la instalación donde separadamente circulan contiguos.

La regulación de en circuito primario esta encomendada a un control diferencial de temperatura que procederá a la activación de la bomba, cuando el salto térmico, entre colectores y acumulador, permita una transferencia energética superior al consumo eléctrico de la bomba, marcandose un ΔT≥3ºC para la puesta en marcha. Cuando se alcance ΔT≥7ºC entre el fluido del circuito primario a la salida de los captadores y del secundario en el acumulador solar, el sistema de circulación forzada del primario se pondrá en marcha

2.1. Selección del captador.

Es elemento fundamental en la instalación solar, para su funcionamiento y eficiencia térmica, y desde el punto de vista económico ya que, según el tipo y naturaleza de la instalación, puede alcanzar al 50% del coste total.

Para la elección del captador solar plano se han tenido en cuenta sus características de durabilidad y rendimiento, según el documento de ensayos de homologación establecido por el CTE. En el citado documento se deberá constar el resto de parámetros del colector solar plano de baja temperatura.

El colector seleccionado, además del buen rendimiento energético, debe ser de fácil mantenimiento para que su eficiencia se mantenga durante el tiempo de vida de la instalación. Su durabilidad en este tipo de instalaciones, no debe ser inferior a 20 años.

Su puesta en obra, montaje y conexionado, debe ser conocido perfectamente por el instalador de modo que se garantice tanto la calidad del producto final y su mantenimiento, presupuestos cerrados sin incrementos ni partidas contradictorias.

En cuanto a los componentes del colector, se indica que su cubierta transparente debe ser de vidrio, preferentemente templado, de bajo contenido en hierro y de espesor no inferior a 3 mm; la carcasa o chasis debe permitir que se elimine fácilmente la posible existencia de agua de condensación en el interior del captador, ya que podría degradar el aislamiento y corroer el absorbedor.

En cualquier caso, se seleccionará el colector solar procedente de fabricante de reconocida garantía de calidad y con buen servicio post-venta.

3. Datos iniciales

Para realizar el dimensionado de la instalación de energía solar térmica se consideran, como condiciones de partida, los siguientes datos climatológicos y energéticos en función de la ubicación del edificio en estudio.

Ciudad Valencia

Latitud 39,48º

Altitud, m 10

Tª mínima en invierno, ºC 0,00

Tª mínima histórica, ºC (-7-1) -8

Zona Climática IV

Los parámetros de radiación, temperatura media y temperatura del agua potable en el punto de suministro, así como el valor del factor de corrección K, cociente entre la energía incidente durante un día sobre una superficie inclinada un ángulo α, orientada al sur y otra horizontal, se indica

Tª agua potable Tª ambiental media Radiación solar incidente, horizontal factor k Radiación solar inclinada

ºC ºC kWh/(m2•dia) kWh/(m2•dia)

Enero 8 10,0 2,1 1,4 2,96

Febrero 9 11,0 2,9 1,29 3,80

Marzo 11 13,0 4,1 1,15 4,76

Abril 13 15,0 5,0 1,01 5,08

Mayo 14 18,0 5,7 0,91 5,21

Junio 15 22,0 6,3 0,88 5,57

Julio 16 24,0 6,6 0,92 6,08

Agosto 15 24,0 5,8 1,03 5,92

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