Descripción de una instalación solar térmica para ACS

El siguiente estudio tiene por objeto realizar la descripción de las instalación solar térmica para producción de agua caliente sanitaria, ejecutada por Cofrico en el Centro de Enfermedades Raras situado en Burgos, en el que se utilizaron captadores solares planos, y como sistema de energía auxiliar, gas natural.    

DATOS DE PARTIDA

Provincia: Burgos

Latitud de cálculo: 42,33

Latitud [º/min.]: 42,20

Altitud [m]: 929,00

Humedad relativa media [%]: 42,00

Velocidad media del viento [Km/h]: 8,00

Temperatura máxima en verano [ºC]: 30,00

Temperatura mínima en invierno [ºC]: -6,00

Variación diurna: 15,00 Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Sept. Oct. Nov. Dic. Anual Tª. media ambiente [ºC]: 2,50 4,80 7,10 9,20 12,20 16,20 19,00 18,80 16,20 11,30 6,50 3,40 10,6 Tª. media agua  red [ºC]: 9,0 10,2 11,4 12,6 13,8 15,0 16,2 15,0 13,8 12,6 11,4 10,2 12,6 Rad. horiz. [kJ/m2/día]: 3.708 7.996 10.780 14.386 18.110 21.434 22.964 20.080 14.452 10.034 5.170 2.910 12.669 Rad. inclin. [kJ/m2/día]: 5.589 12.023 13.120 14.453 16.039 17.799 19.517 19.237 16.624 11.998 8.299 4.270 13.247    

La demanda energética del centro de enfermedades raras es de 6400 l dia.   Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Sept. Oct. Nov. Dic. Anual Consumo de agua [m3]: 198,4 179,2 198,4 192,0 198,4 192,0 198,4 198,4 192,0 198,4 192,0 198,4 2336,0 Incremento Ta. [ºC]: 36,0 34,8 33,6 32,4 31,2 30,0 28,8 30,0 31,2 32,4 33,6 34,8   Ener. Nec. [Kcal·1000]: 7.142 6.236 6.666 6.221 6.190 5.760 5.714 5.952 5.990 6.428 6.451 6.904 75.656    

NORMATIVA DE APLICACION

  • Ordenanza sobre captación de energía solar para usos térmicos del Ayuntamiento de Burgos.
  • Reglamento de instalaciones Técnicas en los edificios (RITE) y sus instrucciones Técnicas complementarias (ITE).
  • Pliego de Especificaciones técnicas para instalaciones de energía solar térmica a baja temperatura del I.D.A.E.
  • Reglamento electrónico de B.T. e instalaciones complementarias.
  • Norma EN 12975-2, ensayo de captadores solares.
  • N.B.E.-MV-101-1979. Acciones en la Edificación.     

DATOS DE LA INSTALACION SOLAR TERMICA

En la instalación solar térmica para producción de ACS en el Centro de Enfermedades Raras se utilizó un sistema centralizado, sistema habitual en el sector terciario al tratarse de un solo consumidor. Está formado por un sistema de captación, un sistema de intercambio de energía, un sistema de acumulación, un sistema de circuito hidráulico y un sistema de energía auxiliar. El sistema de captación está formado por un campo colectores solares planos de alta eficiencia con un factor de 0,788 y un coeficiente global de pérdidas de 3,95 W/(m2·K) compuestos de superficie absorbente de cobre con recubrimeinto selectivo y cubierta de vidrio templado de 4 mm de espesor.  La superfice total de captación es de 94 m2 formada por 42 paneles distribuidos en 6 baterias de 7 paneles en paralelo y equlibrados hidraúlicamente mediante retorno invertido. Los colectores se encuentran ubicados en cubierta plana con un ángulo de inclinicion de 45º a Sur. La transferencia de calor desde los colectores solares a los acumuladores se realiza mediante inercambiador de placas de potencia térmica 181 kW. La circulación en el sistema solar es forzada mediante sistema de bombeo solar formado por una bomba doble conectada en paralelo con un caudal de diseño correspondiente a 45 l/h por m2 de captadores solares, para conseguir el salto térmico adecuado con la radiación media incidente. El fluido caloportador del sistema primario es una mezcla etilenglicol con agua al 50%. El sistema de acumulación es centralizado con un volumen total de acumulación de 9000 l cumpliendo la condición 50<V/A<180. Los acumuladores son de acero doblemente virificado de 3000 l cada uno conectados dos en paralelo con funcion de precalentamiento solar y un intercacumulador  con serpentín situado en a parte inferior del acumulador para el apoyo del sistema de energía auxiliar necesario para la producción de ACS y conectado a una de las calderas de gas centralizada. El cálculo de los diámetros de la tubería de distribución se ha efectuado considerando que la velocidad del fluido no supere los 1,5 m/s, así como los 40 mm de columna de agua por metro como caída de presión y teniendo en cuanta que la diferencia entre los valores extremos de las presiones diferenciales en las acometidas de las distintas terminales, no sea mayor que el 15% del valor medio, de acuerdo a la ITE.037. Se instalan purgadores en los puntos altos del trazado hidráulico para evitar la acumulación de aire, así como el trazado horizontal de la tubería tendrá una pendiente mínima de 1% en el sentido de la circulación. La instalación dispone de un sistema de refrigeración nocturna controlado desde la centralita solar.  

A continuacion se muestran los datos de cobertura solar de la instalación:                              

Enero Febrero Marzo Abril Mayo Junio Julio Agosto Sept. Oct. Nov. Dic. Anual Ener. Nec. [Kcal·1000]: 7.142 6.236 6.666 6.221 6.190 5.760 5.714 5.952 5.990 6.428 6.451 6.904 75.656 Ahorros [Kcal·1000]: 1.466 3.532 4.229 4.426 4.959 5.171 5.607 5.718 5.046 3.895 2.469 847 47.364 Ahorros [%]: 20,5 56,6 63,4 71,2 80,1 89,8 98,1 96,1 84,2 60,6 38,3 12,3 62,6              

AHORRO ENERGETICO  

En la gráfica se puede observar el ahorro energético por la producción energética de los colectores solares frente a las necesidades de consumo de ACS. Se alcanza el máximo ahorrro en los meses de verano donde la radiación solar es máxima y no superan el 100 % de la demanda durante tres meses seguidos para evitar un sobredimensionamiento de la instalación y por tanto una producción excesiva de energía en los picos de radiación solar ya que esto originaría un sobrecalentamiento en la instalación y en consecuencia un sufrimiento excesivo que podría deteriorar los equipos que la componen. Como es de esperar los mínimos de producción se establecen en los meses de invierno donde tan solo en Diciembre se alcanza un 13,4% de cobertura solar, siendo el ahorro medio anual de la instalación de un 62,6%, es decir la instalación solar cubríaría una media anual del 62,6% de la demanda de ACS.  

Departamento técnico Climatizacion

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