Diseño de una instalación solar térmica de baja temperatura para el apoyo de ACS y calefacción de una comunidad de viviendas

Abstract

El proyecto consiste en el diseño y dimensionado de una instalación de Energía Solar Térmica de Baja Temperatura de calefacción y ACS en un bloque de cuatro edificios de viviendas, localizado en la ciudad de Denia en Alicante. Se han estudiado las demandas energéticas de ACS en atención a las características constructivas y funcionales del edificio. Se ha obtenido una demanda anual de 396200 MJ. Conocida la demanda energética esperada, se han analizado los datos climáticos propios del emplazamiento de la instalación. Con todos estos datos, se ha llevado a cabo el dimensionado del campo de colectores, que tiene un tamaño de 57,6 m2, y de los acumuladores mediante el método de cálculo F-Chart. El número de colectores para cubrir esa demanda y ese campo de colectores es de 16. Además se ha calculado que el consumo instantáneo de ACS debido al número de habitantes (200 habitantes) es de 67,37 litros/hora por persona. Con los resultados obtenidos mediante este proceso de cálculo se ha escogido realizar la instalación con un campo de colectores compuesto por colectores de placa plana. Se ha de considerar un retorno invertido en la conexión de los captadores para no generar caminos preferentes. Asimismo se ha determinado la inclinación óptima del campo colector en 38,8º, aunque finalmente se utilizará una estructura de 39º de inclinación con la orientación óptima sur pura. Además de la definición del campo de colectores, se ha diseñado el resto de subsistemas que componen la instalación: almacenamiento, transferencia térmica, f luido caloportador, trazado hidráulico y regulación. Se instalará un volumen total de acumulación de 4320 litros, repartido en dos acumuladores de 559 litros por edifico. El fluido caloportador contendrá Etilenglicol con una concentración del 10%, calculado mediante la temperatura mínima histórica. Se ha considerado el equilibrio en el circuito hidráulico y se han limitado las pérdidas de carga a valores aceptables. El sistema de tuberías tanto para el interconexionado de los colectores y la distribución hacia las viviendas, del ACS y de la calefacción también ha sido diseñado, así como los elementos que lo componen. Para la calefacción en el circuito secundario, se ha instalado una válvula motorizada de tres vías y un sistema de regulación para que el líquido procedente de los colectores ceda calor al agua de retorno del circuito de calefacción mediante un intercambiador de calor de 10 kW cuando la caldera se conecta y la temperatura en los acumuladores sea superior a 45ºC, o continúe a ACS si no se dan esas condiciones. Se detallan los mecanismos de acción preventiva frente a efectos perjudiciales para la instalación, como los sobrecalentamientos. Para ello se ha realizado un desvío de los excedentes de energía en verano hacia la piscina, el sistema utilizado es similar al de calefacción. En este caso, se cede calor al circuito secundario de la piscina mediante un intercambiador de calor cuando la temperatura en la parte superior de los acumuladores es mayor de 90ºC y se detiene esa transferencia si la temperatura en la parte superior de los acumuladores es inferior a 70ºC. El proyecto tiene una exposición del impacto ambiental derivado de utilizar este tipo de tecnología. Con esta instalación se evita el emitir a la atmósfera 17,74 toneladas de CO2 al año. Se ha incluido un estudio económico en el que se establece que el coste total de la obra será de 90524,96 € y será rentable pasados siete años de su instalación.