Dimensionado ACS solar
Adecuación instalación del sistema
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.
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: | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | M |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Mínima | 5 | 6 | 7 | 9 | 11 | 13 | 15 | 2 | 14 | 11 | 7 | 6 | 10 |
| Máxima | 15 | 15 | 16 | 16 | 17 | 19 | 21 | 21 | 20 | 18 | 17 | 16 | 17 |
| (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 edificio | Litros día | kWh año |
|---|---|---|
| Vivienda unifamiliar | 30 x persona (1) | 573 |
| Vivienda multifamiliar | 22 x persona (1) | 420 |
| Hospitales y clínicas | 55 x cama | 1050 |
| Hotel 4* | 70 x cama | 1337 |
| Hotel 3* | 55 x cama | 1050 |
| Hotel / Hostal 2* | 40 x cama | 764 |
| Hostal / Pensión 1* | 35 x cama | 668 |
| Camping | 40 x emplazamiento | 764 |
| Residencias (ancianos, estudiantes, etc.) | 55 x cama | 1050 |
| Vestuarios / Duchas colectivas | 15 x servicio | 286 |
| Escuela | 3 x alumno | 57 |
| Cuarteles | 20 x persona | 382 |
| Fábricas y talleres | 15 x persona | 286 |
| Administrativos | 3 x persona | 57 |
| Gimnasios | 25 x usuario | 477 |
| Lavanderías | 4 x kg. ropa | 95 |
| Restaurantes | 7,5 x comida | 191 |
| Cafeterías | 1 x almuerzo | 19 |
(1) Estimación de número de personas en función de los dormitorios en viviendas
Tabla A3
| Nº dormitorios: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | >7 |
| Nº personas: | 1,5 | 3 | 4 | 6 | 7 | 8 | 9 | = Nº dormitorios |
Consumo estimado de aparatos:
| Tipo de aparato sanitario | Consumo en litros | Tª uso ºC |
||
|---|---|---|---|---|
| Bajo | Medio | Alto | ||
| Lavabo | 4 | 6 | 8 | 38 |
| Ducha | 35 | 45 | 55 | 40 |
| Ducha hidromasaje | 50 | 80 | 120 | 38 |
| Bañera pequeña | 110 | 42 | ||
| Bañera mediana | 140 | |||
| Bañera grande | 320 | |||
| Bidé | 4 | 6 | 8 | 38 |
| Fregadero | 15 | 20 | 25 | 55 |
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.
- 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) |
Nº Personas |
Demanda total (l/d) |
Nº días mes |
Total litros |
Carga calorífica (kWh/mes) |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Ene | 31,17 | 38 | 1.184 | 31 | 36.714 | 1.537 |
| Feb | 31,43 | 38 | 1.194 | 28 | 33.440 | 1.361 |
| Mar | 31,43 | 38 | 1.194 | 31 | 37.023 | 1.507 |
| Abr | 31,71 | 38 | 1.204 | 30 | 36.145 | 1.428 |
| May | 32,31 | 38 | 1.228 | 31 | 38.064 | 1.417 |
| Jun | 33,00 | 38 | 1.254 | 30 | 37.620 | 1.313 |
| Jul | 33,79 | 38 | 1.284 | 31 | 39.800 | 1.296 |
| Ago | 33,79 | 38 | 1.284 | 31 | 39.800 | 1.296 |
| Sep | 33,38 | 38 | 1.268 | 30 | 38.052 | 1.283 |
| Oct | 32,65 | 38 | 1.241 | 31 | 38.456 | 1.387 |
| Nov | 31,71 | 38 | 1.205 | 30 | 36.145 | 1.430 |
| Dic | 31,43 | 38 | 1.194 | 31 | 37.023 | 1.507 |
