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Captadores térmicos

Los ahorros que pueden suponer, por término medio pueden superar fácilmente el 50% de la energía adquirida para este fin, permitiendo la amortizacion de los equipos instalados habitualmente en menos de dos años.

El cálculo de los factores necesarios y rendimiento de los sistemas térmicos solares se realiza en función de hipótesis, entre ellas dos básicas: la demanda energética y la disponibilidad horaria del recurso solar.

Demanda térmica

Se refiere a la necesidad de energía para abastecer un determinado volumen de consumo en forma óptima

Temperatura objetivo:
El método de cálculo de la demanda energética de ACS parte de un nivel de 60ºC, si bien puede establecerse para su calentamiento a cualquier otra idónea, como en el frecuente caso de fijarla idóneamente en 45ºC.

Temperatura del agua de red
Referida a la de abastecimiento, medida por meses.

Las compañías suministradoras cuentan con las estadísticas de las mediciones que realizan con regularidad; para el caso de España:

Meses:IIIIIIIVVVI VIIVIIIIXXXIXIIM
Mínima5679111315214117610
Máxima15151616171921212018171617
(A1) Tabla de temperatura del agua para capitales de provincia (España)

Tipología de usuarios:

Según la utilización intensiva o discontinua, la finalidad residencial, laboral, comercial, etc, y del número de usuarios.

Para el diseño de instalaciones, de acuerdo con la normativa HE4 y para consumos diarios de ACS a 60 ºC con agua de red=15ºC :

Tabla A2. Demanda de referencia a 60ºC.

Tipo edificioLitros díakWh año
Vivienda unifamiliar30 x persona (1) 573
Vivienda multifamiliar 22 x persona (1)420
Hospitales y clínicas55 x cama1050
Hotel 4*70 x cama1337
Hotel 3*55 x cama1050
Hotel / Hostal 2* 40 x cama764
Hostal / Pensión 1* 35 x cama668
Camping 40 x emplazamiento764
Residencias (ancianos, estudiantes, etc.) 55 x cama1050
Vestuarios / Duchas colectivas 15 x servicio286
Escuela 3 x alumno57
Cuarteles 20 x persona382
Fábricas y talleres 15 x persona286
Administrativos 3 x persona57
Gimnasios 25 x usuario477
Lavanderías4 x kg. ropa95
Restaurantes 7,5 x comida191
Cafeterías 1 x almuerzo19

(1) Estimación de número de personas en función de los dormitorios en viviendas

Tabla A3

Nº dormitorios:123 4567>7
Nº personas:1,534 6789= Nº dormitorios

Consumo estimado de aparatos:

Tipo de aparato sanitarioConsumo en litrosTª uso
ºC
BajoMedioAlto
Lavabo46838
Ducha35455540
Ducha hidromasaje508012038
Bañera pequeña11042
Bañera mediana140
Bañera grande320
Bidé46838
Fregadero15202555

Valoración de las cargas caloríficas.

Resulta preciso evaluar la energía necesaria para el calentamiento de agua destinada a la producción de A.C.S. o calefacción.

Así, las cargas caloríficas determinan la cantidad de calor necesaria mensual para calentar el agua destinada al consumo doméstico, calculándose mediante la siguiente expresión:

Qa = Ce C N(tac-tr)

Donde:

Qa = Carga calorífica mensual de calentamiento de A.C.S. (J/mes)
Ce = Calor específico. Para agua: 4.187 J/kg·ºC
C = Consumo diario de A.C.S. (l/día)
tac = Temperatura del agua caliente de acumulación (ºC)
tr = Temperatura del agua de red (ºC)
N = Número de días del mes

Ejemplo

Bloque de 10 viviendas multifamiliares en Bilbao, 8 de tres dormitorios y dos de 2 dormitorios, para disfrutar de ACS a 45ºC.

Desarrollo y solución del caso
  • Determinación del consumo estimado:

    Para la tipología de usuarios Vivienda multifamiliar, según tabla A2 corresponde un consumo de 22 litros por persona.

    Por otra parte, el número de usuarios se calcula a partir de la ocupación estimada, según indica la tabla A3. Así:
    + 8 viviendas de 3 dormitorios = 8 * 4 = 32 usuari@s
    + 2 viviendas de 2 dormitorios = 2 * 3 = 6 usuari@s
    = 38 usuari@es estimad@s.

  • Cálculo de la demanda de ACS.
    Como los datos anteriores están referenciados a 60ª, para ajustarlos a los 45ºC de temperatura decididos, en cada mes i :
    Di(T) = Di(60ºC) * ((60-Ti)/(T - Ti))
    Siendo:
    Di(T) = Demanda de ACS para el mes i a la temperatura T.
    Di(60ºC) = Demanda de ACS para el mes a la temperatura de 60ºC.
    Ti = Temperatura media del agua de red del mes (tabla A1)
    T = Temperatura del acumulador final (45ºC)

    En nuestro caso, para el mes de enero:

    Demanda de ACS a 45ºC = 22 * ((60-9)/(45-9))
    Denero(T)=31,17 litros/día y persona.

    Y así, para 38 personas el consumo es de 31,17 * 38 = 1.184 litros diarios.

  • Para este período la carga calorífica necesaria se obtendrá de la mencionada ecuación [ Qa = Ce C N(tac-tr) ]:
    Qa = (4.187 J/kg·ºC) (1.184)(31) (45ºC - 9ºC);
    y así, Qa4.187 J/kg·ºC =5.532.467.328 J, que podemos transformar en kWh (1 kWh = 3.600.000 Julios)

    Qa enero = 1536,8 kWh.

Mes Demanda
unit.(l/d)

Personas
Demanda
total (l/d)
Nº días
mes
Total
litros
Carga calorífica (kWh/mes)
Ene31,17381.1843136.7141.537
Feb31,43381.1942833.4401.361
Mar31,43381.1943137.0231.507
Abr31,71381.2043036.1451.428
May32,31381.2283138.0641.417
Jun33,00381.2543037.6201.313
Jul33,79381.2843139.8001.296
Ago33,79381.2843139.8001.296
Sep33,38381.2683038.0521.283
Oct32,65381.2413138.4561.387
Nov31,71381.2053036.1451.430
Dic31,43381.1943137.0231.507

Ene
Feb
Mar
Abr
May
Jun
Jul
Ago
Sep
Oct
Nov
Dic
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