Aprovechamiento de energía hidrotérmica para la producción de ACS y calefacción de una vivienda unifamiliar

Abstract

RESUMEN: En este proyecto se ha dimensionado una instalación que aprovecha la energía hidrotérmica de un arroyo para proporcionar agua caliente sanitaria (ACS) y calefacción a una vivienda unifamiliar construida en la localidad de La Cavada, Cantabria. Para aprovechar dicha energía la instalación utiliza una bomba de calor. La bomba debe de ser capaz de suplir la demanda de ACS y calefacción de los ocupantes en la situación más exigente. Para conocer la demanda de calefacción se han calculado las pérdidas por transmisión (para las que se deben calcular los coeficientes globales de transferencia de calor para cada cerramiento) y por ventilación, obteniendo un valor de 13kW. Para conocer la demanda térmica de ACS se ha estimado en primer lugar el volumen demandado, para ello se ha tenido en cuenta el número de ocupantes y puntos de consumo de ACS, obteniendo una demanda de 3,4 kW. Adicionalmente se ha estimado el volumen del interacumulador para el almacenamiento del ACS. Obtenida la demanda térmica total, que es la suma de la demanda de calefacción y ACS (16,4 kW), se ha seleccionado la bomba de calor que pueda proporcionar una potencia superior, de forma ajustada. Conociendo la bomba de calor se puede dimensionar la captación, pues su índice de rendimiento COP aparece en su ficha técnica y relaciona el calor cedido a los dos circuitos (calefacción y ACS) con el absorbido de la corriente del arroyo. Con el calor absorbido, considerando que la corriente de agua tomada del arroyo se enfría 3ºC y teniendo en cuenta que la corriente de captación es agua, se obtiene el caudal que es necesario extraer: 0,97l/s. Para dimensionar el circuito de calefacción mediante suelo radiante, se ha calculado la temperatura de impulsión (41,5ºC) y para cada circuito se ha calculado el paso entre tubos, la longitud de tubo y el caudal circulante. Finalmente, se han seleccionado las bombas de impulsión de los circuitos de ACS y suelo radiante, ya que para la captación se aprovecha la propia caída del canal de agua. Para ello, se debe conocer el caudal de ambos circuitos (974,84 l/h para el suelo radiante y 1836 l/h para el ACS) y las pérdidas de carga en ellos (10,19mca y 4,08mca respectivamente), considerando los accesorios que contienen. El presupuesto total para realizar la instalación descrita con todos los elementos necesarios asciende a: 30388,68€.

ABSTRACT: In this project it has been dimensioned an installation that takes advantage of the hydrothermal energy of a stream to provide domestic hot water (DHW) and heating to a single-family home built in the town of La Cavada, Cantabria. To take advantage of this energy, the installation uses a heat pump. The pump must be capable of supplying the demand for DHW and heating of the occupants in the most demanding situation. To know the heating demand, the transmission losses have been calculated (the global heat transfer coefficients must be calculated for each room) and the ventilation losses. The value obtained is 13kW. To know the heating demand for DHW, the demanded volume has been estimated first, for which the number of occupants and DHW consumption points have been considered, obtaining a demand of 3.4 kW. Additionally, the volume of the accumulator for the storage of DHW has been estimated. Once the total heating demand is obtained, which is the sum (16.4KW), the heat pump that can provide a higher power is selected, in an adjusted way. Once the heat pump is known, the catchment can be dimensioned, because COP performance index appears in its technical file and relates the heat transferred to the two circuits (heating and DHW) with that absorbed from the stream current. With the heat absorbed, considering that the current of water taken from the stream cools 3ºC and considering that the catchment current is water, the flow that must be extracted is 0.97l/s. To dimension the heating circuit using radiant floor, the supply temperature (41.5ºC) has been calculated and for each circuit the passage between tubes, the length of the tube and the circulating flow rate have been calculated. For this, it is necessary to know the dimensions of the rooms, the temperatures of each zone according to the norm and the materials characteristics of radiant floor installation. Finally, the impulsion pumps of the DHW and radiant floor circuits have been selected (the fall of the water channel itself is used for the capture). For it, the flow rate of both circuits (974.84 l/h for radiant floor and 1836 l/h for DHW) and the pressure losses in them (10.19mca and 4.08mca respectively) must be known, considering the accessories that they contain. The total budget to carry out the installation described with all the necessary elements amounts to: 30388,68