Instalación Térmica y Fotovoltaica en Edificio Plurifamiliar

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  • 1. 0. Introduccin. Objetivo y Descripcin del ProyectoOBJETIVO: Poner en prctica todos los conocimientos adquiridos durante laprimera parte del Postgrado en Eficiencia Energtica sobre elaprovechamiento de la Energa solar mediante la realizacin de unproyecto ejecutivo real.DESCRIPCIN: Proyecto para un edificio multifamiliar ubicado en Sevilla delos siguiente sistemas: Sistema Solar Trmico para generacin de ACS Sistema Solar Fotovoltaico para la generacin electricidad.Definiendo y dimensionando todos los elementos de la instalacin para quela Energa se produzca de forma lo ms ptima y eficiente posible, dentrode la normativa aplicable.

2. 0. Introduccin.Descripcin del edificioEl edificio se distribuye en 5 plantas: Planta 1 a 3 (3 viviendas por planta) Planta Baja (local comercial sin uso definido) Planta -1 (Parking y sala tcnica) 3. 0. Introduccin.La ubicacin del edificio en el mundo 4. 0. Introduccin.La ubicacin del edificio en Espaa SEVILLALatitud 37,38 / Longitud -5,99 5. 1. La Energa Solar.La Energa Solar en Espaa y Andaluca 6. 2. Clculo de Sombras2.1. Sombras LejanasEstas sombras suponen unas prdidas inferiores al 4% 7. 2. Clculo de Sombras2.2. Sombras Perimetrales Edificio 8. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.1. Descripcin del proyectoEl sistema solar trmico tiene como finalidad abastecer de Agua CalienteSanitaria (ACS) a los usuarios del edificio de viviendas anteriormentedescrito.Para ello se utilizar un conjunto de captadores solares de tipo plano,conectados entre si y ubicados en la terraza del edificio. Estos captadoressern instalados con la orientacin e inclinacin ptimas para aprovecharal mximo la Energa que reciben en el momento ms adecuado.El sistema que transmitir el calor de los captadores a la red secundariade ACS de las viviendas ser determinado y optimizado mediante lasimulacin posterior con el programa Transol. 9. 3. Instalacin Trmica (ACS). 3.2. Procedimiento SeguidoPara la redaccin del proyecto se realizaron los siguientes pasos: Localizar la normativa aplicable segn la ubicacin. Calcular de forma esttica, segn normativa ms restrictiva: La demanda de ACS prevista Volumen de acumulacin necesario Superficie de captacin, tomando como referencia 2 o 3 paneles Dimensionar Intercambiador/Inter acumulador, tuberas, bombas, vaso deexpansin y otros accesorios necesarios. Realizar la simulacin dinmica de diferentes esquemas de principiopara conseguir la instalacin ms eficiente y barata posible dentro de lanormativa. 10. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.3. Normativa AplicableHan sido de aplicacin las siguientes normativas: Cdigo Tcnico Edificacin (CTE). Clculo de la contribucin solarmnima de ACS en edificio de nueva construccin. (Art.1 de HE4-1) Ordenanza Municipal de Sevilla. En nuestro caso, al tratarse de unaordenanza ms restrictiva que el CTE, ser la norma de aplicacin parael dimensionamiento de la instalacin. Reglamento de Instalaciones Trmicas en Edificios (RITE). 11. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.4. Clculo de la demanda de ACSClculo de la demanda de ACS segn Ordenanza Municipal de Sevilla, queindica un consumo de 40l/da por persona, ms restrictiva que el CTE queindica solo 22l/da. Para el CTE la demanda diaria obtenida era de 1100l. Tipo de Vivienda:Tipo A Tipo B Tipo C N viviendas: 1 3 6 N usuarios:2 4 6 Consumo diario nominal (l) 80160240 N total viviendas:10 N total usuarios: 60 Demanda diaria total (l)2000 T servicio (C) 45 12. 3. Instalacin Trmica (ACS). 3.5. Eleccin de la T Agua de redEn nuestro caso obtenemos los datos del Sodean - Sociedad para elDesarrollo Energtico de Andaluca, que son ms restrictivos que los del IDAE.MesT agua [C] 1Enero10 2Febrero11 3Marzo12 4Abril13 5Mayo 14 6Junio15 7Julio16 8Agosto 169 Septiembre 1510Octubre1311Noviembre1112Diciembre10 Media anual13,0 13. 3. Instalacin Trmica (ACS). 3.6. Demanda Energtica edificioCon la T de red anterior y la de acumulacin que nos indica la OST, operandocon el Calor especfico (4180 J/KgC) y la densidad (1000Kg/m3) , del aguaobtendremos la demanda Energtica del edificio diaria , mensual y anual. Salto ConsumoDemanda energticatrmicodiariomedia diaria Mes[C] ( K) [m3/da] [MJ/dia] kWh/da137 2309,32 85,92236 2300,96 83,60334 2284,24 78,96432 2267,52 74,31531 2259,16 71,99630 2250,80 69,67729 2242,44 67,34830 2250,80 69,67931 2259,16 71,9910 32 2267,52 74,3111 34 2284,24 78,9612 37 2309,32 85,92Medio32,75 273,79 76,05 14. 3. Instalacin Trmica (ACS). 3.7. Demanda Energetica edificio y Contribucin solarMesDiariaMensual Anual[da] [MJ/dia] [MJ/mes] [MJ/ao] kWh/ao131 309,32 9588,92228 300,96 8426,88331 284,24 8811,44430 267,52 8025,60531 259,16 8033,96630 250,80 7524,009988527746731 242,44 7515,64831 250,80 7774,80930 259,16 7774,8010 31 267,52 8293,1211 30 284,24 8527,2012 31 309,32 9588,92Aplicando el coeficiente de Contribucin solar mnima indicado por la OST del67%, la E total a generar deber ser de 66923 MJ/ao. 15. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.8. Radiacin Solar AprovechableEl siguiente paso consiste en calcular la radiacin solar real obteniendo latabla de datos del IDAE para Sevilla y aplicando los factores de correccin:Factor k que obtendremos de la OST para un azimut 0 e inclinacin 45.Envejecimiento y suciedad (0,97)No perpendicularidad (0,93) 16. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.9. Radiacin Solar AprovechableMultiplicando la radiacin obtenida por el nmero de horas de sol diariasaprovechables para Sevilla obtenemos la Intensidad Media til diaria. I.Media util diaMes He [MJ/m2] Horas Sol [h][W/m2] 18,9 8 308,7 212,39 379,4 314,49 445,0 417,0 9,5496,3 517,8 9,5519,9 618,6 9,5544,8 719,8 9,5578,0 820,5 9,5600,6 918,69 573,1 10 14,99 458,9 11 11,68 402,4 12 9,07,5334,3Media 15,3 8,9470,1 17. 3. Instalacin Trmica (ACS). 3.10. Clculo superficie captacinEl penltimo paso consiste en operar esta E obtenida, con las caractersticasdel panel elegido (Viessman Vitosol 200-F) y la Tabla de T ambiente mensualobtenida del IDAE, para obtener la superficie necesaria de captacin a fin decubrir el 67% de aportacin anual.[%] [MJ / ao] [MJ/(m2 ao)] [m2]Demanda energtica anual- 99885--Contribucin solar mnima anual 6766923--E neta unitaria disponible anual- -2426Superficie necesaria de captacin - --27,58Esto nos dar como resultado la necesidad de instalar 12 paneles (11,85) paraconseguir la E mnima necesaria. 18. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.11. Superficie captacin y Fraccin solarPor ltimo verificaremos que los clculos realizados son correctos en lasiguiente tabla donde se observa la fraccin solar, superior al 67% y conmenos de 3 meses por encima del 100% E neta unitariaS campo de E neta disp.DemandaS del colectorCoberturaMesdisponiblecaptacin campo captacin[MJ/mes][m2] [%][MJ/m2] [m2] [MJ] 1 9588,9 91,97 2,33 27,924 2568,126,8 2 8426,9138,22 2,33 27,924 3859,645,8 3 8811,4177,46 2,33 27,924 4955,356,2 4 8025,6223,95 2,33 27,924 6253,577,9 5 8034,0242,42 2,33 27,924 6769,484,3 6 7524,0264,68 2,33 27,924 7390,998,2 7 7515,6290,60 2,33 27,924 8114,8 108,0 8 7774,8304,87 2,33 27,924 8513,3 109,5 9 7774,8263,63 2,33 27,924 7361,694,710 8293,1189,48 2,33 27,924 5291,163,811 8527,2137,17 2,33 27,924 3830,544,912 9588,9102,03 2,33 27,924 2849,129,7 Anual99885,3 - - -67757,067,8 19. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.12. Hiptesis 1. Paneles con Azimut 0 20. 3. Instalacin Trmica (ACS). 3.13. Hiptesis 2. Paneles con Azimut 27Como segunda opcin se realizaran clculos con la misma distribucin depaneles, pero con azimut 27, orientados a fachada. Para esta opcin se optadirectamente por probar la simulacin a travs de Transol, ms efectiva y real 21. 3. Instalacin Trmica (ACS). 3.14. Transol. Eleccin esquema de principioSistemas SCH202 Sistema SCH209De todas las opciones posibles elegimos estos sistemas por disponerde acumulacin individual en cada vivienda. 22. 3. Instalacin Trmica (ACS). 3.15. Transol. Datos de inicioUna vez elegido el esquema, introduciremos los datos para determinar lademanda (n y tipo de viviendas), los datos de ubicacin (Sevilla) y los datosmeteolgicos a utilizar, para el clculo de la Energa disponible y los saltostrmicos de las distintas Temperaturas.[kWh]D requerida: D neta D brutaEnero2.1162.1162.116Febrero2.0472.0472.047Marzo1.8511.8511.851Cumplimiento demanda:Abril1.7621.7621.762[%]100,00Mayo 1.4881.4881.488Junio1.3131.3131.313Julio1.0821.0821.082Agosto957957957Septiembre 1.1961.1961.196Octubre1.3921.3921.392Noviembre1.7341.7341.734Diciembre1.9501.9501.950TOTAL18.890 18.890 18.890 23. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.16. Seleccin Captador 24. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.17. Seleccin de los acumuladores 25. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.17. Seleccin de los acumuladores Fabricados en acero vitrificado de calidadalimentaria. Incorporan de serie proteccin catdica. 26. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.18. Regulacin del Sistema 27. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.19. IntercambiadorN Placas Agrup.P1 (KPa) P2 (KPa) Sobredim. (%) Area (m2) Modelo UFP-34H 223x4/3x3 142023.91.7 28. 3. Instalacin Trmica (ACS). 3.20. Transol. Seleccin de las bombas y tuberasEn este punto elegimos las bombas que emplearemos en la instalacin y eldimetro de tubera, material y tipo de aislamiento, que depender del caudalque pasa por el tramo y que en nuestro caso coincide con el que habamoscalculado previamente. 29. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.20. Transol. Seleccin de las bombas y tuberas Para el primario: Caudal = 0.4 m3/h Perdida de carga = 5.7 mca 30. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.21. Transol. Seleccin de las bombas y tuberas 31. 3. Instalacin Trmica (ACS).3.22. Comparativa resultados.NO CUMPLE(FSOLAR