En esta presentación se explica de manera sencilla los pasos a seguir para el cálculo de una instalación de agua caliente sanitaria y calefacción según las normativas vigentes en este ámbito. Para ello tomaremos como modelo una instalación real ya en funcionamiento en una vivienda unifamiliar en Tarragona. 

La vivienda en objeto está situada en Tarragona, consta de 6 dormitorios y de una terraza plana no transitable destinada a la colocación de los colectores con la condición inicial de que los colectores no provoquen impacto visual ninguno. 

Ámbito reglamentariogLas normativas que se deben tener en cuenta en Tarragona capital son dos: el apartado HE‐4 del Código técnico de la Edificación (CTE) de ámbito estatal y el Decret de 

f è d á b óEcoeficiència de ámbito autonómico. 

El cálculo de la instalación tiene que cubrir las exigencias de las dos normativas vigentes en esa localidad, por lo que se g , p qrealizará la instalación según la normativa más restrictiva.

CÁLCULO DE LA INSTALACIÓNEl primer lugar hay que recoger los datos con la energía disponible, es decir, la cantidad de radiación solar incidente en una zona concreta. 

En el caso de Cataluña se tienen en cuenta los datos publicados en el “Atlas de Radiació solar a Catalunya”. Normalmente se utilizan los datos de radiación medidos sobre una superficie horizontal y a 

ti ió     i    f ió  d  l   i t ió    l  i li ió   l       t  l   l t  continuación se corrigen en función de la orientación y la inclinación real que van a tener los colectores una vez instalados. Además hay que tener en cuenta los obstáculos arquitectónicos que puedan hacer sombra sobre los colectores. 

El  i  d ti d    l   l ió  d  l   l t      El espacio destinado para la colocación de los colectores es una cubierta plana no transitable de la vivienda. Además, como requisito indispensable, hay que cumplir con las exigencias del cliente según las cuales los captadores solares no g g pdeben ser visibles desde el exterior para evitar un posible impacto visual en el edificio. 

La opción propuesta consiste en colocar los colectores con 0º de p p porientación y 30º de inclinación, tal como indica la siguiente imagen:

]

CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN

Con el fin de asegurarse de que las pérdidas por orientación e inclinación están dentro de los límites establecidos, hay que utilizar las siguientes expresiones marcadas en el documento HE4 del Código Técnico:

para 15º < β < 90º

o con:

para β ≤ 15ºpara β ≤ 15

donde β = ángulo de inclinación de los colectoresβopt= ángulo de inclinación óptimo (latitud)   á l  d   iα = ángulo de acimut

]

CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN

Para el ejemplo estudiado, la inclinación de los colectores es de β =30º, por lo que se emplea la primera expresión. Teniendo en cuenta que el valor de β opt= 40º y que el valor de α=0º, se obtienen unas pérdidas por orientación e inclinación de: 

valor que está dentro de la normativa.

El valor obtenido se puede comprobar en la siguiente gráfica:p p g g

]

CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN

Para calcular las pérdidas debidas a las sombras hay que tener en cuenta la altura mínima del sol en Tarragona, que es de 25,43º y la altura del obstáculo, que en este caso es de 30cm.La distancia a la que se debe colocar la base del colector resulta ser de un mínimo 8,5 metros

]

DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.Para ello hay que seguir las exigencias de cálculo que plantean las normativas de referencia. 

Tal y como se ha indicado anteriormente, para poblaciones sujetas a varias normativas diferentes, se procederá a su comparación para determinar cuál de ellas es la más restrictiva, pudiéndose hacer un cuadro comparativo.

Por último, una vez elegido el tipo de instalación a aplicar y el producto adecuado, se utilizará la hoja de cálculo para determinar:

• La cantidad de colectores solares • El volumen de acumulación solar 

Existen diferentes métodos de cálculo, el más extendido es el f‐chart que calcula la aportación solar en función calcula la aportación solar en función de la demanda total del edificio:

Para el ejemplo que estudiamos tenemos, según las normativas de , greferencia, la siguiente demanda de energía de Agua Caliente sanitaria:

]

DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.

Se puede apreciar que la más restrictiva es el Decret d’Ecoeficiència, ya que aunque se deba suministrar 2 litros menos por persona a 60ºC que en el Código Técnico  se debe proporcionar una fracción energética mayorel Código Técnico, se debe proporcionar una fracción energética mayor.

Así pues, el total de ACS a suministrar mediante energía solar para esta vivienda será de:

8 personas∙28 litros/persona y día = 224 litros/día a 60ºC

El total de energía necesaria para calentar esta cantidad de agua, teniendo en cuenta 

DEmes = Q * N * (Tacs ‐Taf) * 1,16 * 10‐3

es de 4.717 Kw/h anuales.

]

DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.

El colector utilizado en la instalación es el colector CHAFFOTEAUX modelo ZELIOS CF 2.0.

Radiación solar Energía útil

Utilizando el método de cálculo f‐chart se obtiene que, para obtener el 60% de cobertura solar, son necesarios 3 colectores de este modelo y 300 litros de acumulación. 

É t   l t   d  i   t d    b t í  d  h t  6 

incidente superf. Fracción aportada porinclinada EImes solar captadores EUm

kWh/m2 mensual f kWhEnero 84,86 46% 201

Febrero 105,69 64% 249Marzo 151,40 82% 337

Éste colector puede ir conectado en baterías de hasta 6 colectores, pero en caso en que el número necesario fuese superior a 6, se proyectarían varias baterías de captadores lo más homogéneas posibles, para equilibrar las pérdidas de carga y los 

d l   bt i d    f i i t  ó ti  d  l  

Abril 158,40 88% 338Mayo 175,68 95% 366Junio 185,63 102% 366Julio 209,04 109% 371

Agosto 192,42 104% 379Septiembre 165,37 95% 356

caudales, obteniendo un funcionamiento óptimo de la instalación.

La aportación solar resulta ser de una media del 78,7% anual, tal y como indica la siguiente tabla:

Octubre 142,99 82% 322Noviembre 105,60 62% 246Diciembre 77,04 42% 182

ANUAL 3.712

y g

]

DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.

Y por último el balance energético obtenido es:

Los valores grandes de fracción solar obtenidos durante los meses de Junio ‐Agosto son debidos a que la inclinación de los colectores favorece los períodos del año con mayor altura 

Según normativa, al no sobrepasar durante más de 3 meses seguidos el 100% de la demanda y/o no sobrepasar el 110% en 

favorece los períodos del año con mayor altura solar (meses de verano).

g y pningún mes, no es obligatorio disponer de ningún sistema de disipación de energía para los meses con mayor insolación. Aún así, para casos como el presente que se encuentran al límite, se aconseja disponer de un sistema de disipación para evitar j p p psobretemperaturas en la instalación que puedan conllevar daños en sus componentes.

]

DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.

En la parte alta de la batería de colectores se deberá instalar un purgador de aire, con el fin de evacuar las p g ,posibles acumulaciones de aire que puedan haber en el circuito primario de la instalación, así como llaves de corte a la entrada y a la salida de la batería para poderla 

l      d   ió     t i i tanular en caso de reparación o mantenimiento:

]

ELECCIÓN DEL ESQUEMAA UTILIZAR

Según las características de la vivienda, así como las necesidades del cliente, se determina qué tipo de instalación es el más adecuado. 

En este caso, el usuario quiere utilizar el agua precalentada por solar para utilizarla como ACS, utilizando como sistema de integración o apoyo una caldera mixta de condensación CHAFFOTEAUX, modelo TALIA GREEN de 35 Kw, la cual a parte de dar apoyo al ACS, se encargará de suministrar toda la energía necesaria a la calefacción. 

]

ELECCIÓN DEL ACUMULADOR

Para la elección del acumulador hay que decidir el tipo de intercambio, es decir, si el intercambio se realizará en el interior del acumulador, con un serpentín o en el exterior con un intercambiador de placas. Para ello p pse ha de comprobar la siguiente expresión:

En nuestro caso SCAP, superficie de captación es:15,0

SS

CAP

INT ≥

SCAP = 3 colectores x 1,8 m2/colector = 5,4 m2

despejando en la ecuación resulta SINT, superficie de intercambio mínima debe ser:   SINT = 0,81 m2

Para el esquema elegido habrá que buscar un acumulador con el serpentín de mínimo esa superficie. Sabiendo que en el programa de p p q p gcálculo había salido un acumulador de 300 litros y que la superficie de intercambio mínima ha de ser de 0,81 m2, el interacumulador escogido será el CHAFFOTEAUX BS1S 300 litros con serpentín.

]

DETERMINACIÓN DEL CAUDAL Y DIÁMETRO DE LA INSTALACIÓNDETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DEL VASO DE EXPANSIÓN

DETERMINACIÓN DEL CAUDAL Y DIÁMETRO DE LA INSTALACIÓN

DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DEL VASO DE EXPANSIÓN

Para calcular el caudal de la instalación se ha de buscar el caudal de trabajo del colector solar. Este valor viene detallado en las características específicas marcadas por el 

El cálculo del vaso de expansión se calcula con la siguiente fórmula:donde,

Vn = volumen del vaso de expansióncaracterísticas específicas marcadas por el fabricante de los colectores, en este caso el caudal recomendado es de 70 l/h por colector.

Vu = (Vc * e + Vp) * k ;      e (Coeficiente de dilatación del fluido) =0,07;     k (Constante de seguridad) = 1,1Pi = Presión absoluta inicial del vaso de expansión (Presión de llenado de la instalación)Pf = Presión absoluta final del vaso de expansión (Presión apertura 

El caudal total de la instalación será 210 l/h. Con este caudal obtenemos un diámetro de tubería de cobre de 18 mm (ver ábaco de las tuberías de cobre)  de manera que 

válvula de seguridad)

En el caso concreto resulta un vaso de expansión de mínimo 14 litros, teniendo en cuenta una instalación realizada con tubería de cobre de 18 mm de diámetro y una longitud tuberías de cobre), de manera que 

conseguimos que la velocidad del fluido esté entre 0,4 y 0,6 m/s.

tube a de cob e de 8 de d á et o y u a o g tudequivalente total inferior a 120 metros, con lo que se ha instalado un vaso de expansión de 25 litros en la instalación.

]

ELECCIÓN  DE LA BOMBA DE CIRCULACIÓN

Para la elección de la bomba se ha de estimar las pérdidas de carga presentes en la instalación (18mm de diámetro y 120 metros máximo) y el caudal de diseño, que en este caso es de 120 l/h., q /

En la instalación de referencia se ha instalado una bomba Grundfossolar de 15x40.

Ivan RecueroDepartamento PreVenta Ariston Thermo Group

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