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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

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CURSO DE REHABILITACION

ENERGETICA DE EDIFICIOS

ENSEÑA Formación

Avda del Perú, 28 - 06011 BadajozT. 924.240.055F. 924.234.803

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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.

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:

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CURSO DE REHABILITACION ENERGETICA DE EDIFICIOS

Módulo 2. Apartado 1: Ejemplo de Instalación de Energía Solar Térmica en una vivienda unifamiliar. Autor: Javier San Vicente Núñez

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Zonas Climáticas clasificadas en España.



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ENERGÍA SOLAR TÉRMICACálculo y diseño de la instalación

Vivienda unifamiliar entre medianeras

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• 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.

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1.2 Datos climáticos de la localización



1.3 Consumo estimado de ACS de la instalación:

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Tipo de Edificio Vivienda Unifamiliar

Número de personas 6

Consumo de ACS (litros por personas y día)

30.0



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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



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Curva característica del colector solar:



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2.2 Superficie de captación

En la determinación de la superficie de captación se ha respetado loespecificado en el apartado 3.3.3.1 - 2 del documento básico HE4 delCTE, 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 PS2.0 2



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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 susituación respecto del Sol, por tanto conviene situar este de forma que a lo largo delperíodo 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 deinclinación de 45.0 º .

2.5 Separación entre filas de captadores y distancia a objet os cercanos

Se recomienda que la distancia de los captadores con objetos cercanos sea tal quepermita garantizar un máximo de 4 horas de sol entorno al mediodía del solsticio deinvierno. Por este motivo se recomienda mantener las distancias siguiendo lasespecificaciones siguientes:



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



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3. VOLUMEN DE ACUMULACIÓN

Se estima el consumo medio diario de ACS en 180.0 litros/día auna temperatura de preparación de 60 º C.

El volumen de acumulación total de la instalación solar es de 200litros:

Modelo y capacidad del depósito acumulador:

• 200-1E de 200litros.



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4. COBERTURA SOLAR Y PERDIDAS

4.1 Cobertura solar

Se detallan a continuación los resultados de cálculo de cobertura solar.



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• La contribución solar mínima según apartado 2.1 del documento básico HE4 del CTE es:

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Población CACERES

Zona climática según HE4 Zona 5

Caso general

Demanda ACS 180.0 litros/día

Contribución solar mínima según HE4

70 %



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.

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Pérdidas (%)

Pérdidas límite según HE4 (%)

General Superposición Integración arquitectónica

Orientación e inclinación

3.37 10 20 40

Sombras 0.0 10 15 20

Totales 3.37 15 30 50



5. OTROS COMPONENTES DE LA INSTALACIÓN

5.1 Diámetro de la tubería del circuito primario de lainstalación solar.

El cálculo del diámetro del circuito solar se realizaaplicando el ábaco de pérdida de carga correspondiente paratubos de cobre.

En la tabla se presentan los resultados del cálculo:

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Caudal a impulsarlitros/hora

Longitud tubo supuesta m

DN

204.0 24.0 12/14

Nota: Las dimensiones son a título orientativo. Deben ser revisadas por el instalador y el técnico de la instalación.



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.

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6. ESQUEMA DE LA INSTALACIÓN

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El circuito primario consta de:

– Tubería de ida (agua caliente) desde el campo de captadores hasta elintercambiador de placas 1.

– Tubería de retorno (agua fría) desde el intercambiador de placas 1 hasta elcampo de captadores.

– Sistema de llenado y vaciado del circuito cerrado.

– Valvulería: válvulas de corte de esfera, de equilibrado, de seguridad condispositivo 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.

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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%.

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30º

10º

50º



1.2. Pérdidas por sombras

Según la carta cilíndrica de la trayectoria solar (Diagrama detrayectorias del sol), las sombras procedentes de de los obstáculos que esténsituados en torno a los colectores son las que producirá el antepecho de alturade 1.3 metros. Se han colocado los colectores solares sobre una estructura quelos eleva 0,10 cm sobre el nivel de la azotea, y con un retranqueo de 1.5 metrosrespecto al antepecho situado en la fachada SE. Para dicha disposición seestudia los dos puntos límite desde los que se podrían producir sombras sobre elcampo de colectores.

El primer de ellos es considerando la defensa de azotea como obstáculoen el punto situado con un azimut 90º, dirección este (orto equinoccial) y elsegundo punto tomando un azimut de 0 º.

Para el caso del acimut de 90º la elevación límite es de 17,41º, siemprereferido al centro de gravedad del campo de colectores solares, considerandouna altura efectiva del murete de defensa de azotea de 1 metro. Para el puntocon azimut 0º, sur, el ángulo de elevación es de 8,37º.

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• 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.

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Realizada la mascara de sombras que producen las defensas de la azotea respecto alcentro del campo de colectores, el resultado es el que se muestra sobre la cartacilíndrica rectificada (diagrama de la trayectoria solar).

En función de la mascara y considerando los valores de la tabla de referencia C.1, delApéndice B se obtiene:

Azimut de 0º a 90º: A10 = 0,75x0.11 = 0,08

B10 = 0,25x0.42 = 0,105

B12 = 1x 0.02 = 0,02

C12 = 0,50x0.1 = 0,05

Azimut de 0º a –120º: B1 = 0,25 x2.12 = 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 detodo el año resulta ser de 0,785%.

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Total de pérdidasSegún 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.

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