Diseño de una instalación solar térmica para la cobertura de demanda de agua caliente sanitaria (ACS) en una vivienda unifamiliar

Abstract

La actual invasión de Ucrania por parte de fuerzas rusas ha disparado completamente los precios de los combustibles fósiles. Esto no solo afecta directamente al precio de los propios combustibles, también afecta al precio de la electricidad, haciendo que las instalaciones de gas natural, propano o calentadores eléctricos sean opciones muy costosas. Por otro lado, los efectos asociados al cambio climático que son producidos como consecuencia del uso de los combustibles fósiles hacen necesaria una transición hacia energías renovables que ayuden a reducir la huella de carbono generada por el ser humano. Las viviendas en concreto son parte del problema, ya que se estima que algo más de un tercio de la energía empleada de forma global es destinada a las viviendas lo que ha provocado que la Unión Europea exija que todas sus viviendas a partir de 2020 deben de encontrarse cerca de la autosuficiencia mediante energías renovables. En el siguiente proyecto se ha planteado el diseño de la instalación térmica necesaria para la cobertura de la demanda de agua caliente sanitaria (ACS) de una vivienda unifamiliar en el municipio de Piélagos en cumplimiento con lo establecido por el Código Técnico de la Edificación (CTE) y el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE). Para el dimensionamiento de esta instalación se ha calculado la demanda térmica anual necesaria para la obtención de (ACS) teniendo en cuenta las condiciones climatológicas del municipio. Posteriormente, se ha estudiado el recurso solar disponible para fijar el número de captadores solares necesarios para cumplir con la demanda requerida. La instalación dimensionada requiere la utilización de un solo captador solar térmico de la marca ESCOSOL, cumpliendo con la normativa aplicable en cuanto a aporte energético. El sistema de almacenamiento térmico consiste en un acumulador AIC Twist S1 de 200 l, con intercambiador en serpentín de alto rendimiento incorporado. La instalación contará con un sistema auxiliar compuesto por un calentador de ACS a gas, el modelo SFB-E-X 75 l de Styx, que aportará el restante de la demanda energética para la preparación de ACS. Todo este sistema será controlado por el sistema de regulación y control RESOL DeltaSol CS/4, garantizando el funcionamiento correcto del mismo. También se han determinado las pérdidas de carga a través de la instalación para así poder seleccionar la bomba hidráulica necesaria. Por otra parte, se han dimensionados los vasos de expansión necesarios para esta instalación. Finalmente se han seleccionado los accesorios de seguridad necesarios, así como el espesor de aislamiento mínimo requerido. El presupuesto de ejecución por contrata de este proyecto asciende a 7218,72 €.

The ongoing invasion of Ukraine by Russian forces has destabilized the market of fossil fuels, skyrocketing the prices. This does not only affect the price of the fossil fuels but also the price of electricity, making natural gas, propane or electric heaters costly options. On the other hand, the effects associated with climate change that are a consequence of the use of fossil fuels makes it necessary for a transition to renewable energies, reducing the carbon footprint generated by the human race. In particular houses are a part of the problem, it is estimated that a third of all the energy consumed globally is intended for houses, which has made the European Union to require that all the new constructed houses after 2020 must be close to self-sufficiency through the use of renewable energies. The following project proposes the design of a thermal installation necessary to cover the demand for hot water of a single-family household in the municipality of Piélagos in compliance with the stipulations set by the Código Técnico de la Edificación (CTE) and the Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE). The annual termal demand necessary for the DHW obtainment has been calculated considering the climatic conditions of the emplacement. In addition, the available solar resource has been studied to calculate the number of solar collectors that are required to meet the demand and the sizing of the entire installation dependent on these. For the installation a single solar collector will be needed, from the ESCOSOL brand it will be enough to compile with the energy intake required by the Regulations. The water tank selected is the AIC Twist S1 200 l, with an incorporated coil-type heat exchanger of high efficiency. The installation will need an auxiliar system to match the energy demand fulfillment, for this, the Styx SFB-E-X 75 l gas water heater will be installed. The whole installation will be controlled by the regulation and control system RESOL DeltaSol CS/4, making sure the correct operation of the installation. Also, the pressure drop of the system has been calculated to choose the hydraulic pump necessary. The expansion vessels necessary for this installations has been sized according to the needs. Finally, the safety devices and the required insulation of the tubes have been selected The contractor’s estimated cost of the project is up to 7218,72 €.