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UNIVERSITARIO OFICIAL EN ENERGAS

RENOVABLES MARIANO YBENES RUBIO MATERIA III T02_15

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1. DATOS DE PARTIDA

Localidad: Alcal de Henares, Madrid

Latitud: 40,5

Zona climtica: IV

Tipo de edificio: residencia multifamiliar, 7 plantas con 4 viviendas y 1

planta con 3 viviendas, todas con 3 habitaciones.

2. CLCULO DEMANDA ENERGTICA DE ACS

El CTE exige que toda edificacin acogida en su mbito de aplicacin disponga de

una instalacin solar trmica que sea capaz de suministrar una contribucin solar

mnima, en funcin de la zona climtica y del nivel de demanda de agua caliente

sanitaria del edificio, a una temperatura de referencia de 60oC.

Para valorar las demandas se tomarn los valores unitarios que aparecen en la siguiente tabla:

Tabla 1: Grado de ocupacin por defecto. Fuente: Cdigo Tcnico de la Edificacin.

Tabla 2: Demanda de referencia a 60. .

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As, con todos estos datos se puede calcular la demanda diaria energtica de ACS:

N viviendas 3 dorm. 31

N total residentes 124

Consumo por persona 28 l/da

Factor de Centralizacin 0,85

Consumo total de ACS (Dda) 2.951,2 l/da

2,95 m3 /da

Para el clculo de la demanda energtica mensual falta conocer los valores de

temperatura media del agua de red. Para ello, se hace uso de las tablas

suministradas en el Pliego del IDAE, por provincias (ver anexo). La demanda

energtica mensual para el mes i, DEmes,i necesaria para calentar un volumen de

agua Dda expresado en m3/da se obtiene mediante la siguiente expresin:

(

) = 1,16 103 ( ,)

Dnde:

Cp es el calor especfico del agua (1kcal/kgoC)

es la densidad del agua (1.000 kg/m3)

Los datos de entrada y resultados se muestran en la siguiente tabla:

MES T RED N das DDA (m3/da)

DMES 60 (m3/mes)

DE MES (kWh/mes)

ENERO 6 31 2.9512 91.5 5745,55 FEBRERO 7 28 2.9512 82.6 5093,42

MARZO 9 31 2.9512 91.5 5426,35 ABRIL 11 30 2.9512 88.5 5045,37 MAYO 12 31 2.9512 91.5 5107,15 JUNIO 13 30 2.9512 88.5 4839,44 JULIO 14 31 2.9512 91.5 4894,36

AGOSTO 13 31 2.9512 91.5 5000,75 SEPTIEMBRE 12 30 2.9512 88.5 4942,41

OCTUBRE 11 31 2.9512 91.5 5213,55 NOVIENBRE 9 30 2.9512 88.5 5251,31 DICIEMBRE 6 31 2.9512 91.5 5745,55

AO 1077.1 62305,21 Contribucin Mnima 50% 31152,6043

Tabla 3: Demanda energtica para cada mes del ao.

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3. CONTRIBUCIN SOLAR MNIMA DE ACS La contribucin solar mnima depende del tipo de aporte auxiliar, de la demanda diaria de agua y de la zona climtica. Segn la demanda diaria de ACS que tenemos,zona climtica y aporte auxiliar convencional se obtiene una contribucin solar anual o fraccin solar f= 50%.

La demanda mnima a cubrir con el sistema solar debe ser:

EUsolar,ao=f.DEao = 0,5x62305,21kWh/ao = 31.059,78 kWh/ao

4. RADIACIN SOLAR INCIDENTE SOBRE EL PLANO DE CAPTADORES

Antes de abordar el dimensionamiento de la instalacin deben conocerse los datos

de radiacin solar incidente para la orientacin e inclinacin real de los

captadores.

Asimismo, se debe verificar el cumplimiento de los lmites establecidos por el CTE

DB HE4 de prdidas por orientacin e inclinacin y por sombras.

Que en nuestro caso las perdidas por estos dos conceptos son nulas.

La radiacin solar diaria sobre superficie inclinada se obtiene como:

() = (0)

Se utiliza segn las tablas de radiacin en el Pliego del IDEA aquella de latitud 40

y de factor de correccin el adecuado para ptimo, que ser igual a la latitud

(40).

Tabla 4: Contribucin solar mnima en % exigido por el CTE DB HE4.

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Para obtener la radiacin mensual (EI) solo debemos multiplicar Gdi por los das

del mes.

MES Gdi (0) (KJ/m2) Gdi(0) (KWh/m2)

K= 40 L= 40

NDas Gdi (40) (KWh/m2) EImes (KWh/m2)

ENE 6700 1,9 1,39 31 2,59 80,2 FEB 10600 2,9 1,29 28 3,80 106,35 MAR 13600 3,8 1,16 31 4,38 135,85 ABR 18800 5,2 1,04 30 5,43 162,93 MAY 20900 5,8 0,95 31 5,52 170,97 JUN 23500 6,5 0,92 30 6,01 180,17 JUL 26000 7,2 0,95 31 6,86 212,69 AGO 23100 6,4 1,05 31 6,74 208,86 SEP 16900 4,7 1,21 30 5,68 170,41 OCT 11400 3,2 1,39 31 4,40 136,45 NOV 7500 2,1 1,50 30 3,13 93,75 DIC 5900 1,6 1,48 31 2,43 75,19

1733,9

5. CLCULO DE NMERO DE CAPTADORES Y VOLUMEN DE ACUMULACIN: MTODO F-CHART

Para hallar el nmero mnimo de captadores en la instalacin, se realizar

siguiendo el mtodo f-chart. Este mtodo permite realizar el clculo de la

contribucin solar y de su rendimiento medio, a partir de valores medios

mensuales de las diferentes variables estudiadas (demanda de agua, temperatura

de agua de red, radiacin solar y temperatura ambiente media durante el da).

Habiendo obtenido estos dos valores, debemos comprobar que la contribucin

solar que generan nuestros captadores es mayor a la contribucin solar mnima a

aportar, y que el rendimiento de la instalacin supera un valor mnimo dado por el

CTE.

Para ello hay que conocer los datos de los captadores a utilizar:

Caractersticas Modelo SH3B

Superficie bruta 2,513m2

Superficie de absorcin 2,324m2

Superficie de apertura 2,323m2

Rendimiento ptico 0,803

Coeficiente de prdidas de calor K1 3,78W/(m2k)

Tabla 5: Radiacin solar incidente

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Coeficiente de prdidas de calor K2 0,0156W/(m2k)

Presin de servicio admisible 6 bar

Temperatura mxima de inactividad 205oC

MAI 0,95

Fcint 0,95

Tabla 6: Caractersticas captadores

Con esta informacin se aplica el mtodo con un nmero de captadores concreto y

se estima la contribucin solar y el rendimiento. Se reajusta el nmero de

captadores hasta que se alcanzan los valores requeridos de contribucin solar.

Como valor orientativo se utiliza 70 l/m2dia de ACS. Al tener una demanda diaria

de 2950 litros, se calcula el nmero de captadores necesarios para cumplir con

esta premisa.

No de captadores = 2951.2

70

22.3232

= 18 captadores

Realizaremos los clculos para 15captadores y observamos si se cumplen los

valores requeridos de contribucin solar.

- Clculo del sistema de captacin: Fraccin solar mensual

A partir de los valores medios mensuales de demanda de agua, temperatura de

agua de red, radiacin solar y temperatura ambiente media durante el da se

calcula la contribucin solar de un sistema y su rendimiento.

= 1,0291 0,0652 0,245(1)2 + 0,0018(2)

2 + 0,0215(1)3

- Clculo de D1:

1 =

=

0. . . ,

- Clculo de D2:

2 =

=

. . (100 ). . . 24. ,

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- Clculo Kglobal :

Dnde:

- K1: coeficiente lineal de prdidas trmicas. - K2: coeficiente cuadrtico de prdidas trmicas. - Tm : temperatura media del fluido.60C - Tamb: temperatura media del ambiente.

La temperatura media ambiente mensual en Madrid se obtiene segn IDAE.

- Clculo FCacum:

Establecemos la relacin entre el volumen del acumulador y la superficie de los

captadores que est situada segn el CTE DB HE4:

50

2 = 50%

El rendimiento medio anual de la instalacin es:

, = ,

12=1

12=1

=31.277,01

15 2,323 1733,89= 0,5177 51,77%

Comprobacin del volumen de captacin:

50