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HERRAMIENTA DE CÁLCULO SIMPLIFICADA PARA

CALEFACCIÓN SOLAR

Daniel González i CastellvíLa Rioja, Febrero de 2011

Febrero 2011 www.aiguasol.coop

aiguasol > presentación

▪ Cooperativa fundada en 1.999 por dos doctores investigadores

de la UPC. Actualmente formada por 17 personas altamente

cualificadas (2 Doctorandos, 8 ingenieros, 3 físicos y 4 en

administración y ventas) dedicados exclusivamente a tareas de

ingeniería energética, con oficinas en Barcelona y Gipuzkoa.

▪ EDIFICACIÓN: tareas de investigación, desarrollo, estudios y

proyectos relacionados con los aspectos energéticos, pasivos y

activos en edificios o barrios.

▪ INDUSTRIA: optimización y integración de procesos, mejora de

eficiencia de maquinaria, introducción de renovables.

▪ GENERACIÓN: desarrollo y diseño relacionado con sistemas

solares termoeléctricos, aspectos avanzados de sistemas

fotovoltaicos y diseño y optimización de sistemas energéticos o

medidas de eficiencia para empresas de servicios energéticos

(ESCO)

▪ SOFTWARE: desarrollo y comercialización de software

específico para sistemas energéticos, especialmente sistemas

solares, como TRNSYS, TRANSOL, TRNFLOW...


Introducción

Motivación

▪ Disponer de una metodología de cálculo simplificada capaz

de determinar de forma precisa la aportación solar a las

demandas de ACS y calefacción para las dimensiones del

sistema solar propuesto por el usuario o determinar la cantidad

de captadores solares para satisfacer una aportación solar

determinada.

Este método de cálculo debe ser:

▪ Preciso

▪ Rápido

▪ Sencillo

▪ Flexible


Antecedentes

Métodos actuales:

▪ Los métodos basados en simulación dinámica, como

TRNSYS, TRANSOL o T-SOL, acostumbran a ser muy precisos,

pero son costosos y de difícil manejo

▪ Los métodos paramétricos o condensados son de muy fácil

utilización, típicamente gratuitos, pero sus resultados son

únicamente orientativos, cuando no erróneos

Nuevas tendencias:

▪ AIGUASOL ha trabajado los últimos años en el desarrollo de una

metodología que permite condensar la matemática de modelos

de simulación dinámica en modelos paramétricos (meta

modelos) de gran precisión, con limitación de variables y rangos

como CHEQ4, para IDAE.


Antecedentes

Tratamiento

matemático:

Parámetros

definitorios

(hipótesis)

Baterías de

simulaciones:

Rangos de

validez

Tratamiento

estadístico:

Curvas de

regresión

Máxima simplicidad: F-Chart

Modelo de 6 parámetros - 2 números adimensionales


Máxima precisión y resolución: TRANSOL3.1

Antecedentes


Nuevo método para VAILLANT

Información de partida

Definición de esquemas de principio

Opciones de regulación

Consignas de diseño (régimen de caudal,…)

Rango de validez de parámetros

Variables sensibles

Detalle técnico de los elementos a modelizar:

• Captadores (captador plano)

• Acumuladores

• Etc…



Baterías de

simulaciones:

Rangos de

validez

Tratamiento

estadístico:

Curvas de

regresión

Conceptos de trabajo

METAMODELO: Modelo de 12 parámetros - 6 números adimensionales

lnY1 = -0.605 +1.032 lnF1 +0.016 lnA3 -0.733

Ncol/Usuaris

-0.077 SIT_A1 - 3.239 C2b +2.194VolPA

-0.061 X2 -0.068 X3 -0.036 X4 + residus




Definición de esquemas de principio:

Depósito multienergía

2 depósitos




Variables sensibles y rangos de validez del método:

Orientación captadores: Sur +/- 15º

Número de captadores: 10-20 unidades

Tipo de captadores: plano selectivo

Inclinación captadores: 45-60ºC

Volumen de acumulación: relativo.

Número de captadores en serie (caudal de campo)

Características del circuito primario (longitudes, aislamientos, ...)

(...)




Caracterización de la demanda:

Número de usuarios

Superficie a calefactar: 150-250 m2

Nivel de aislamiento:

• bajo (CTE-20%)

• medio (CTE)

• alto (CTE+20%)

Tipo de emisores:

• Suelo radiante: Timpulsión = 35ºC

• Radiadores: Timpulsión = 75ºC

(...)


Desarrollo del proyecto

▪ Fase 1: Descripción de los modelos TRNSYS.

Adecuación de los esquemas de Aiguasol a las

especificaciones particulares de los elementos Vaillant:



▪ Fase 2: Generación de perfiles horarios de demandas.

Según normas UNE.

Demandas de ACS:

Según perfil DTIE modificado

Demandas de calefacción:

Simuladas en TRNBUILT (TRNSYS)

Normalización según valores CALENER



▪ Fase 3: Definición de parámetros.

Caracterización paramétrica de los diferentes escenarios

estudiados. Análisis de sensibilidad.



▪ Fase 4: Baterías de simulaciones.

Simulación dinámica anual en base de fracción horaria de

todos los casos posibles definidos resultado de la

combinación de:

• Nivel de demanda de Calefacción

• Nivel de demanda de ACS

• Tipo de acumulación

• Tipo de emisor de calefacción

• Zonas climáticas según normativa



▪ Fase 5: Tratamiento estadístico.

Regresión de los resultados hasta una función analítica

sensible a las variables escogidas.

▪ Fase 6: Análisis de ajuste.

Determinación del error del ajuste respecto a los resultados

de las simulaciones.



▪ Fase 7: Implementación informática.

•Formato: Excel por integración y versatilidad

•Variables editables

•Invertibilidad:

•Fracción solar

•Superficie de captación

•Integración con herramientas internas relacionadas

•Integración con herramientas de certificación

•CALENER

•Informe de resultados (contenido, formato,…)


E-mail: [email protected]

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AIGUASOL ENGINYERIA

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