Título de la obra:
Instalaciones de energía solar térmica para la obtención de ACS en viviendas
Colección:
NUEVAS ENERGÍAS
Autor:
© 2013 Luis Monge Malo
© 2013 MARCOMBO, S.A.
Gran Via de les Corts Catalanes, 594
08007 Barcelona
www.marcombo.com
Segunda edición, mayo 2013
Diseño cubierta: Oene Disseny
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ISBN: 978-84-267-2065-8
Introducción
Agradecimientos
Glosario de siglas, acrónimos y abreviaturas
Proyecto técnico. Obtención de agua caliente sanitaria en un edificio de viviendas mediante energía solar térmica
1. Datos generales
1.1 Aplicación de la Ley de Propiedad Horizontal
1.2 Objeto del proyecto técnico
2. Configuración básica de la instalación
2.1 Clasificación de la instalación
2.1.1 Principio de circulación
2.1.2 Sistema de transferencia de calor
2.1.3 Sistema de expansión
2.1.4 Sistema de aporte de energía auxiliar
2.1.5 Aplicación
3. Descripción general de las instalaciones y sus componentes
3.1 Descripción general de la instalación
3.2 Descripción de los componentes de la instalación
3.2.1 Cómo funciona
3.2.2 Elementos de la instalación
3.2.2.1 Sistema de captación
3.2.2.2 Sistema de acumulación
3.2.2.3 Sistema de intercambio
3.2.2.4 Sistema hidráulico
3.2.2.5 Sistema de energía auxiliar: caldera
3.2.2.6 Sistema de regulación y control
4. Criterios de diseño
4.1 Desarrollo técnico
4.1.1 Datos de partida
4.1.2 Esquema de diseño
4.1.3 Sistema de captación
4.1.3.1 Cálculo de la demanda energética
4.1.3.2 Cálculo de la producción energética
4.1.3.3 Cálculo de pérdidas
4.1.3.3.a Pérdidas térmicas
4.1.3.3.b Pérdidas por orientación e inclinación
4.1.3.3.c Pérdidas por sombras
4.1.3.4 Aportación solar
4.1.3.5 Resumen de consumos
4.1.3.6 Conexionado de los colectores
4.1.3.7 Separación de los grupos de colectores
4.1.3.8 Estructura de soporte
4.1.3.9 Fluido caloportador
4.2 Sistema de acumulación e intercambio
4.2.1 Dimensionamiento del sistema de acumulación
4.2.2 Dimensionamiento del sistema de intercambio
4.3 Circuito hidráulico
4.3.1 Tuberías
4.3.2 Bomba hidráulica
4.3.3 Vaso de expansión
4.3.4 Aislamiento térmico
4.4 Otros elementos
4.4.1 Válvula de aislamiento
4.4.2 Válvula de seguridad
4.4.3 Válvula de retención
4.4.4 Caudalímetro fijo
4.4.5 Manómetro digital
4.4.6 Sonda de temperatura
4.4.7 Sensor de radiación
4.4.8 Electroválvula
4.4.9 Sistema de control (Módulo de Control Diferencial)
4.4.10 Purga de aire
4.4.11 Conmutador de presión electrónico
4.4.12 Descalcificador
4.4.13 Resto de elementos de la instalación hidráulica
5. Esquemas de instalación
5.1 Leyenda
5.2 Sistema de colección
5.3 Sistemas de acumulación y de intercambio de calor
5.4 Esquema general de la instalación solar
6. Planos
6.1 Leyenda
6.2 Alzado de la instalación
6.3 Planta de la instalación
7. Mapa de localización de la instalación
8. Pliego de condiciones
8.1 Sistema de captación
8.2 Fluido de trabajo
8.3 Sistema de acumulación
8.4 Sistema de intercambio
8.5 Sistema hidráulico
8.6 Bomba hidráulica
8.7 Vaso de expansión
8.8 Sistema de energía auxiliar
8.9 Sistema de regulación y control
8.10 Recinto
9. Condiciones de mantenimiento
9.1 Plan de vigilancia
9.2 Plan de mantenimiento preventivo
10. Condiciones generales
10.1 Reglamentación y normas anexas
10.1.1 Legislación de aplicación a los sistemas de aprovechamiento de energía solar térmica para producción de agua caliente sanitaria
10.1.2 Normativa técnica
10.2 Normativa vigente sobre prevención de riesgos laborales
10.2.1 Disposiciones legales de aplicación
10.3 Otras condiciones
10.3.1 Empresas instaladoras
10.3.2 Inspección y órdenes de ejecución
10.4 Normativa municipal
11. Estudio básico de seguridad y salud
11.1 Objeto del estudio de seguridad y salud
11.2 Consideración general de riesgos
11.3 Análisis y prevención de riesgos en las fases de la obra
11.3.1 Tipos de riesgos
11.3.2 Medidas preventivas en la organización del trabajo
11.3.3 Protecciones colectivas
11.3.4 Protecciones personales
11.4 Análisis y prevención de los riesgos en los medios y la maquinaria
11.4.1 Medios auxiliares
11.4.2 Maquinaria y herramientas
11.4.3 Reglamentación oficial
11.5 Análisis y prevención de riesgos catastróficos
11.6 Medicina preventiva e instalaciones médicas
11.6.1 Medicina preventiva
11.6.2 Instalaciones médicas
12. Presupuesto
Bibliografía
Este libro está orientado a todos aquellos que deseen iniciarse en la elaboración de los proyectos técnicos requeridos para la instalación de sistemas de energía solar térmica para la obtención de agua caliente sanitaria en edificios de viviendas.
Para ello, este documento desarrolla un proyecto técnico al completo, explicando detalladamente cada cálculo y procedimiento. Además, cuenta con anotaciones orientadas únicamente a proyectistas, y también introduce mejoras en la instalación, difíciles de encontrar en proyectos similares.
Actualmente en España es obligatoria la instalación de sistemas de aprovechamiento de energía solar térmica para todo edificio de nueva construcción. Ingenieros de telecomunicación e industriales, técnicos o no, además de algunos Grados introducidos con el Plan Bolonia, poseen la cualificación requerida por ley para el desarrollo de estos proyectos.
Cabe decir que para la total comprensión y elaboración de este tipo de proyectos es necesaria la lectura y uso de los siguientes documentos:
(Enlaces válidos a 16 julio 2012.)
A los lectores de la primera edición, gracias a ellos y a sus comentarios ha sido posible esta segunda edición, actualizada y mejorada.
«A lo largo del espacio hay energía, y es una mera cuestión de tiempo hasta que los hombres tengan éxito en sus mecanismos vinculados al aprovechamiento de esa energía.»
NIKOLA TESLA
En este glosario no figuran las unidades de medida. Las unidades empleadas pertenecen al Sistema Internacional de medidas (SI), o en su defecto son las de uso más común, y en cuyo caso, su significado y símbolo son mencionados allí donde aparecen.
Del mismo modo, todas las variables que forman parte de cada una de las fórmulas y desarrollos matemáticos son citadas y explicadas allí donde son empleadas.
| A | |
| A | Alta |
| ACS | Agua Caliente Sanitaria |
| B | |
| B | Baja |
| BOE | Boletín Oficial del Estado |
| C | |
| C/ | Calle |
| Ca | Calcio |
| CE | Comunidad Europea |
| CO2 | Dióxido de carbono |
| COIT | Colegio Oficial de Ingenieros de Telecomunicación |
| CTE | Código Técnico de Edificación |
| D | |
| D | Dañino |
| DIN | Das Ist Norm |
| E | |
| E | Este |
| ED | Extremadamente Dañino |
| EN | European Norm |
| etc. | Etcétera |
| I | |
| I | Riesgo Importante |
| IDAE | Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía |
| IN | Riesgo Intolerable |
| ISO | International Standard Organization |
| ITC o I.T.C. | Instrucciones Técnicas Complementarias |
| L | |
| LD | Ligeramente Dañino |
| M | |
| M | Media |
| Mg | Magnesio |
| MCD | Módulo de Control Diferencial |
| MO | Riesgo Moderado |
| MT | Ministerio de Trabajo |
| N | |
| N | Norte |
| N. a p. | Nota a proyectistas |
| O | |
| O | Oeste |
| P | |
| pH | Potencial de Hidrógeno |
| PRFV | Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio |
| R | |
| RAP | Reglamento de Aparatos a Presión |
| RD o R.D. | Real Decreto |
| RITE | Reglamento de Instalaciones Térmicas de Edificios |
| S | |
| S | Sur |
| S.L. | Sociedad Limitada |
| SMS | Short Message System |
| T | |
| T | Riesgo Trivial |
| TO | Riesgo Tolerable |
| U | |
| ud. | unidad |
| UNE | Una Norma Española |
| V | |
| vt | Válvula termostática |
| W | |
| WBGT | Wet Bulb Globe Temperature |
Firma:
A la edificación objeto de este proyecto le es aplicable la Ley 49/1960 de 21 de julio de Propiedad Horizontal, modificada por la Ley 8/1999 de 6 de abril.
Constituye una única comunidad de propietarios.
El objeto del proyecto es dar cumplimiento a la normativa vigente sobre utilización de energía solar térmica para ahorro de energía en edificios, en particular:
La infraestructura común para usos térmicos de la energía solar consta de los elementos necesarios para satisfacer inicialmente la función de captación y utilización de energía solar activa de baja temperatura para calentamiento de agua caliente sanitaria.
Es, por tanto, objeto de este proyecto técnico el diseño de un sistema que cumpla con dicha normativa.
No existe normativa municipal en Calatayud que regule las instalaciones de energía solar térmica.
En consideración a los diferentes objetivos atendidos por este proyecto, se aplicarán los siguientes criterios de clasificación:
La circulación del sistema será forzada.
N. a p.: La instalación requerirá un sistema de bombeo. En instalaciones pequeñas el bombeo puede no ser necesario porque la circulación se haga por gravedad. Existen los llamados equipos termosifones, equipos compactos para pequeñas viviendas y que carecen de sistema de bombeo.
La instalación tendrá un sistema de transferencia de calor externo, no integrado en el acumulador solar.
N. a p.: Es el sistema encargado de transmitir el calor del sol al agua, almacenada en el acumulador. Para bajas transferencias de calor o volúmenes de acumulación menores, existen equipos acumuladores con intercambiador de calor interno, denominado de tipo sumergido. Éstos se denominan interacumuladores.
El sistema será cerrado.
El sistema de aporte de energía auxiliar será en línea distribuido.
N. a p.: Significa que cada vivienda contará con su propia caldera para hacer frente a las carencias de aporte de agua caliente. Si la instalación no es muy grande, se puede instalar una caldera central de más potencia que dé servicio a todo el edificio.
La instalación será para el calentamiento de agua sanitaria.
Esta clasificación se hace con referencia a las definiciones dadas en el Anexo II del Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Energía Solar Térmica para instalaciones de Baja Temperatura del Instituto para la Diversificación y el Ahorro de Energía (IDAE).
La instalación solar térmica está constituida por los siguientes elementos:
El esquema de la instalación, los planos de ésta, así como su localización, están representados en los planos citados a continuación:
Una instalación de energía solar térmica permite aprovechar el calor solar para calentar agua que sea consumida o utilizada para calefactar.
Es posible concentrar el calor solar debido al efecto invernadero generado en el interior de los colectores o paneles solares. Este calor se transmitirá al agua de consumo, no generando electricidad en ningún momento, a diferencia de lo que ocurre con la energía solar fotovoltaica.
La transmisión de calor se hace con ayuda del fluido caloportador (o fluido primario). Este fluido circula a través de un circuito cerrado (circuito primario), que atraviesa el sistema colector y el llamado intercambiador de calor.
El fluido, una mezcla de anticongelante y agua, adquiere el calor al pasar a través del sistema colector, y es en el intercambiador de calor donde transfiere su alta temperatura al agua de consumo. Es el circuito primario, y no el fluido caloportador en sí, lo que entra en contacto con el agua.
El agua se transporta desde el intercambiador al acumulador (circuito secundario). Existen también acumuladores con intercambiador de calor interno (como el de la figura 3.1