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Guía de Cálculo AET

Instalaciones solares térmicas de acuerdo con el Código Técnico de la Edificiación.

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Dentro de la nueva apuesta por la Energía Solar Térmica que está haciendo la empresa AET Albasolar, se incluye esta guía práctica, que hoy os presentamos, con la que la empresa trata de explicar de una forma fácil y práctica como calcular sus instalaciones solares térmicas de acuerdo con la normativa del recién aprobado Código Técnico de la Edificación.

La intención de AET Albasolar es siempre ofrecer un servicio integral a sus clientes, siendo la principal función del departamento técnico de la empresa asesorar a los mismos sobre los productos que más se adecuen a las necesidades de la instalación proyectada, y dentro de esa filosofía, la Guía “Código Técnico con captadores solares AET” resulta una herramienta fundamental.

Lo que dice el CTE

La contribución solar obligada por el CTE, es aplicable a los edificios de nueva construcción y a la rehabilitación de edificios existentes de cualquier uso en los que exista una demanda de agua caliente sanitaria y/o climatización de piscina cubierta.

La contribución solar mínima anual es el cociente entre los valores anuales de la energía solar aportada exigida y la demanda energética anual, obtenido a partir de los valores mensuales.

La aplicación solar mínima de la exigencia básica, podrá ser inferior en los siguientes casos:

  • Cuando se cubra ese aporte energético de agua caliente sanitaria mediante el aprovechamiento de energías renovables, procesos de cogeneración o fuentes de energía residuales procedentes de la instalación de recuperadores de calor ajenos a la propia generación de calor del edificio.
  • Cuando el cumplimiento de este nivel de producción suponga sobrepasar los criterios de calculo que marca la legislación de carácter básico aplicable.
  • Cuando el emplazamiento del edificio no cuente con suficiente acceso al sol por barreras externas al mismo.
  • En rehabilitación de edificios, cuando existan limitaciones no subsanables derivadas de la configuración previa del edificio existente o de la normativa urbanística aplicable.
  • En edificio de nueva planta, cuando existan limitaciones no subsanables derivadas de la normativa urbanística aplicable, que imposibiliten de forma evidente la disposición de la superficie de captación necesaria.
  • Cuando así lo determine el órgano competente que deba dictaminar en materia de protección histórico-artística.

¿Cuál será la contribución solar mínima?

La normativa obliga a los edificios de nueva construcción o rehabilitados, a cubrir la demanda energética para producción de agua caliente sanitaria con un mínimo de aporte solar. Este mínimo de energía solar que se debe aportar al sistema, varía en función de las diferentes zonas climáticas.

Las zonas climáticas se clasifican según la radiación solar global media diaria anual sobre la superficie horizontal, tomando los intervalos que se relacionan para cada una de las zonas, como se indica a continuación:

La contribución solar mínima obligatoria en tanto por ciento, varia en función de las diferentes zonas climáticas y de la demanda de agua caliente sanitaria para cada tipo de sistema auxiliar. En la Guía se han clasificado para el cálculo de dos tipos de sistemas auxiliares de apoyo:

  • Sistema auxiliar de gasoleo, propano, gas natural, u otros.
  • Sistema auxiliar eléctrico (efecto Joule).

Dichas coberturas podrán ser ampliadas voluntariamente por el promotor o como consecuencia de disposiciones dictadas por las administraciones competentes.

¿Cómo se calcula la demanda de A.C.S.?

Para valora las demanda se tomarán los litros de ACS a 60ºC que se exponen a continuación, calculados a partir de la norma UNE 94002:2005 “Instalaciones solares térmicas para producción de agua caliente sanitaria: cálculo de la demanda energética”, siendo la unidad de consumo litros/día:

  • Viviendas unifamiliares – 30 por persona
  • Viviendas multifamiliares – 22 por persona
  • Hospitales y clínicas – 55 por cama
  • Hoteles **** - 70 por cama
  • Hoteles*** - 55 por cama
  • Hotel/Hostal** - 40 por cama
  • Camping – 40 por emplazamiento
  • Hostal/Pensión* - 35 por cama
  • Residencias – 55 por cama
  • Vestuarios/Duchas colectivas – 15 por servicio
  • Escuelas – 3 por alumno
  • Cuarteles – 20 por persona
  • Fábricas y talleres – 15 por persona
  • Administrativos – 3 por persona
  • Gimnasios – 20-25 por usuario
  • Lavanderías – 3-5 por kg de ropa
  • Restaurantes – 5-10 por comida
  • Cafeterías – 1 por almuerzo

En el caso del uso residencial se hace una estimación del número de personas en función del número de dormitorios existentes en la vivienda y para el resto de usos se toman valores contrastados por la experiencia o recogidos por fuentes de reconocida solvencia.

Determinación de la superficie captadora

El captador solar con el que se han realizado todas las estimaciones de cálculo es el captador Conergy F4000, suponiendo una inclinación del captador de 45º y una orientación de 0º con respecto al sur, usando el programa Fchart.

La Guía AET indica el número de captadores que habría que instalar para cumplir con la normativa, teniendo en cuenta la demanda de agua caliente sanitaria a una temperatura de referencia de 60ºC y de las diferentes zonas climáticas y en función del tipo de sistema auxiliar empleado.

El volumen de acumulación

El sistema solar se debe concebir en función de la energía que aporta a lo largo del día y no en función de la potencia de los captadores solares, por tanto se debe prever una acumulación acorde con la demanda al no ser ésta simultánea con la generación.

Para la aplicación de Agua Caliente Sanitaria, el área total de los captadores tendrá un valor tal que se cumpla la condición de que la relación entre el Volumen del depósito de acumulación solar (litros) y el Área total de los captadores (m2) esté entre los valores 50-180. Destacar que la capacidad de acumulación varía linealmente con el número de captadores.

El dimensionado del vaso de expansión

El dispositivo de expansión cerrado del circuito de captadores deberá estar dimensionado de tal forma que, incluso después de una interrupción del suministro de potencia a la bomba de circulación del circuito de captadores, justo cuando la radiación solar sea máxima, se pueda restablecer la operación automáticamente cuando la potencia esté disponible de nuevo.

Cuando el medio de transferencia de calor pueda evaporarse bajo condiciones de estancamiento, hay que realizar un dimensionado especial del volumen de expansión: Además de dimensionarlo como es usual en sistemas de calefacción cerrados (la expansión del medio de transferencia de calor completo), el depósito de expansión deberá ser capaz de compensar el volumen del medio de transferencia de calor en todo el grupo de captadores completo incluyendo todas las tuberías de conexión entre captadores más un 10 %. El volumen en litros del vaso se calcula en función del número de captadores.

Climatización de piscinas cubiertas

En el caso de las piscinas cubiertas, la normativa obliga a cubrir las necesidades de climatización con un mínimo de aporte solar, variable según las diferentes regiones climáticas.

La guía aporta una tabla que refleja la contribución solar mínima que se debe cubrir, en tanto por ciento, obtenida con valores ambientales de temperatura y humedad ( temperatura seca del aire del local de 28ºC y humedad relativa del ambiente del 60%). El programa utilizado para la obtención de la superficie captadora ha sido el Tsol 4.0.

Para la climatización de piscinas el departamento térmico de AET recomienda su captador P20K ya que en este caso no es necesario seleccionar un captador de alto rendimiento.

COMPONENTES DE UNA INSTALACION SOLAR TERMICA

AET Albasolar ofrece instalaciones completas basadas en sus módulos solares Conergy serie F, incluyendo una amplia selección de captadores, reguladores, bombas de recirculación, depósitos solares, estructuras y todos los accesorios necesarios para la puesta en marcha de una instalación solar térmica, cubriendo las necesidades de este mercado.

Los captadores solares

Los captadores solares de alto rendimiento Conergy, cumplen todas las exigencias técnicas pertinentes y se fabrican en Alemania empleando modernos métodos de fabricación y rigurosos controles de calidad.

Destacar:

  • Su exclusivo recubrimiento selectivo en vacío consigue una gran reducción de la emisividad, garantizando el más alto rendimiento.
  • El doble aislamiento, en la parte trasera y laterales sin huecos, que permite una reducción de las pérdidas térmicas.
  • El sistema de ventilación indirecta, el marco de aluminio anodizado, el vidrio templado y el perfil vulcanizado de EPDM, que garantizan una larga vida útil.

El regulador solar

El regulador permite la regulación térmica diferencial con limitación de temperatura, ajustable para instalaciones con varios acumuladores o varios campos de colectores solares. Dispone de medición integrada del rendimiento energético y es libremente programable.

El acumulador solar de ACS

El cometido del acumulador es el almacenamiento de agua caliente en la instalación solar térmica y permite el mantenimiento de la temperatura gracias al calentamiento con un intercambiador de calor de placas de acero inoxidable, garantizando un calentamiento del agua absolutamente higiénico. La temperatura está regulada y la salida de agua caliente es ajustable entre 40 °C – 60 °C.

El grupo de bombeo

Para completar el esquema de la instalación es necesario un grupo de bombeo compuesto de diferentes elementos entre los que se incluye la bomba de circulación que conecta los captadores solares con el depósito de almacenamiento. Su tarea es asegurar que el calor gratuito obtenido a partir del sol se transmite al depósito de almacenamiento.

El vaso de expansión

El vaso de expansión compensa las dilataciones producidas por sobrepresión en el circuito solar. La expansión se produce gracias a una cámara de nitrógeno separada por una membrana. El tamaño del vaso depende del volumen de fluido en el circuito solar. El fluido de transmisión de calor Conergy es no tóxico, con efecto anticongelante e inhibidores anticorrosivos.

INTEGRACION DE LOS CAPTADORES EN EL EDIFICIO 

Una de las preocupaciones de AET Albasolar en cualquier proyecto es la integración de los captadores solares en el edificio con el máximo respecto a la arquitectura del mismo. Esto lleva a estudiar detenidamente cada instalación teniendo en cuenta en la elección del sistema no sólo los valores energéticos del mismo sino también su papel estético en la envolvente del edificio y su interacción con el resto de elementos constructivos. En base a estas premisas podemos encontrar tres tipos de paquetes de montaje:

Tejado plano o inclinado hasta 30º

Se compone de estructuras de soporte de aluminio, raíles de montaje de acero, elementos de fijación y las piezas de montaje necesarias. Puede ser montado en posición horizontal o vertical.

Los captadores están bien anclados a la estructura mediante unos perfiles de enganche, que al encajar perfectamente en el captador lo inmovilizan. La estructura se sujeta al tejado mediante unos ganchos que se aprietan sobre las vigas.

El sistema de fijación es estandarizado de modo que se puede fijar una inclinación de hasta 50° sin necesidad de tomar medidas adicionales. Asimismo incluye sendas perforaciones para una colocación con inclinación de 20° o 30º. También es posible ajustar grados de inclinación intermedios, para ello solamente deberá taladrar los agujeros necesarios.

Sobre tejado

Se compone de guías de acero inoxidable o aluminio, kits de fijación para el tejado y todas las piezas pequeñas necesarias, tales como tornillos y tuercas.

El captador se ancla sobre unos raíles a través de los ángulos de enganche que encajan en el captador. Estos raíles a su vez van apretados sobre las ripias del tejado mediante unos ganchos, los cuales tras su montaje quedan cubiertos por las tejas.

Integrado en el tejado

Se compone del sistema de montaje de tejado completo de chapa de aluminio recubierta de plástico y de una unión de chapa plisada abajo. Para tejas flamencas y tejas planas en tejados con inclinaciones entre 25° y 70°, se completa con tornillos, fijaciones y demás piezas pequeñas.

Para integración en tejado es necesario levantar las tejas de la zona en la que van integrados los colectores. También es necesaria la instalación de ripias intermedias. Los captadores se anclan a las ripias mediante ganchos, y llevan a su alrededor unas chapas inferiores y laterales que se solapan para garantizar la impermeabilización del tejado.

Conclusiones

El desarrollo de Guías de Cálculo de Energía Solar térmica especialmente orientadas al cumplimiento de los requerimientos del nuevo Código técnico de la edificación facilitará enormemente el trabajo a prescriptores e instaladores y permitirá la aplicación de esta ambiciosa normativa.

El asesoramiento y apoyo técnico son imprescindibles y consideramos acertadas las palabras de Alberto Rabanal, Director de AET España, “la principal ventaja competitiva de AET ha sido siempre el alto nivel de servicio que hemos dado a nuestros clientes, creando con ellos una relación muy estrecha que nos permite adelantarnos a sus necesidades”.

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