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3/10/2009 - 10:35h
Tipos de sistemas de generación de agua caliente solar
Con el actual panorama normativo, la energía solar tendrá que contribuir a la producción de agua caliente doméstica con un aporte que varía entre el 30 y el 70%, en función del territorio donde se instale el sistema.
3uentes del ASIT certifican que, en el periodo entre 2008 y 2010 se prevé la construcción de 400.000 viviendas nuevas y 25.000 rehabilitaciones que nos permitirían alcanzar un 69% del objetivo PER. Actualmente estamos asistiendo a un bajón del sector de la construcción que nos lleva a reducir las que eran las previsiones de ASIT.
Aunque la obligación de la instalación de energía solar térmica y el nuevo marco normativo parecen ser una invitación al sistema centralizado, la edificación esta dominada por equipos a gas y calentadores eléctricos individuales. La actual tendencia todavía no deja de reconocer las indiscutibles ventajas que aporta una instalación individual frente a una colectiva. Así que nos parece oportuno centrar la atención sobre los esquemas individuales multifamiliares describiendo esta vez dos sistemas muy usados en instalaciones actuales: el sistema de entrada directa a caldera y el sistema de intercambio directo con intercambiador de placas.
Lo importante es poder determinar los condicionantes de uno y otro sistema y poder elegir en función de la instalación concreta.
Es oportuno subrayar, antes de entrar en la descripción de los sistemas , que en cualquier esquema que se elija, recubre especial importancia el rendimiento energético del equipo de apoyo, en este caso caldera.
SISTEMA DE ENTRADA DIRECTA A LA CALDERA
De lo anterior podría deducirse como necesaria la instalación de un contador de kilocalorías para medir el consumo de cada usuario. Una vez que el agua llega a la caldera, la forma de trabajar de la misma dependerá de la temperatura que el usuario haya seleccionado.
Se elige la temperatura de 45ºC por ser una óptima temperatura de consumo. Se presentan los siguientes casos:
CASO A
La temperatura supera los 45ºC: la caldera no se pone en marcha, el agua bypasea la caldera y llega a la válvula mezcladora, donde, en el caso de que la temperaura supere los 45ºC, se mezcla con el agua fría para que al usuario le llegue a 45ºC. A este propósito, parece oportuno mencionar que la normativa vigente no impone la instalación de válvula mezcladora, pero sí que indica de forma clara que el agua no debe superar los 60ºC en el punto de consumo. Además, la válvula está dotada de un sistema antiquemaduras que corta inmediatamente el agua caliente si hay una falta accidental de agua fría.
De este modo, aseguramos que, ante cualquier exceso de temperatura a la entrada de caldera (por ejemplo, en el caso de que se aumentara la temperatura de acumulación para disipar un exceso de calor de los paneles) la temperatura del agua de consumo se mantenga siempre entre los rangos óptimos y de confort.
CASO B
La temperatura es inferior a 45ºC: la caldera detecta una temperatura inferior a la deseada, con lo cual inicia su encendido para aportar la energía suficiente que le permita alcanzar la temperatura seleccionada por el usuario. Importante es contar con calderas murales modulantes para que este proceso se realice de forma precisa proporcionando un confort elevado en agua caliente y ajustando todo lo posible el consumo de combustible.
Ventajas del sistema de entrada directa
El agua entra en la caldera directamente a la mayor temperatura posible, teniendo en cuenta las pérdidas de cargas en la tubería.
El sistema es más económico respecto al intercambio de calor mediante placas
Simplicidad en la instalación.
Inconvenientes del sistema de entrada directa
Respecto al sistema de entrada indirecta, en este caso no estamos protegidos al 100% del riesgo de la legionela. Sabemos que la normativa actual, el Real Decreto 865/2003 no prevé ningún tipo de medida para la prevención de la legionela en caso de bloque de viviendas. Esto no impide que en el diseño de la red tenemos que asegurar que la multiplicación de la bacteria quede controlada, ya que la temperatura del acumulador puede, en invierno, coincidir con la idónea a la multiplicación de la misma. Una posible opción es poner en el acumulador una resistencia eléctrica de apoyo para garantizar, una vez al mes por ejemplo, que el agua llegue a 70ºC para que se elimine la bacteria -especificando que solo se utilizará para esta función ya que el CTE prohíbe apoyo de energía auxiliar en el acumulador solar-.
Hay que colocar, por lo menos, un contador de caudal.
SISTEMA DE ENTRADA INDIRECTA A CALDERA POR MEDIO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR MEDIANTE PLACAS
El agua procedente del sistema solar circula por un circuito cerrado que almacena agua e intercambia con el sistema secundario en cada vivienda por medio de un intercambiador de placas puesto a la entrada de la caldera.
El intercambiador de placas se situará debajo de la caldera mural, quedando integrado estéticamente como una prolongación de la caldera. Consta de:
- una válvula de dos vías, para conseguir que únicamente entre agua caliente de paneles en el intercambiador de placas cuando exista demanda de agua caliente por parte del usuario
- intercambiador de placas, para conseguir precalentar el agua fría de red por parte del agua caliente de paneles antes de entrar el agua fría en la caldera mural y
- válvula de tres vías mezcladora, que se colocará para conseguir una óptima temperatura de agua a la salida de caldera a consumo.
El circuito de distribuición del agua proveniente del acumulador centralizado tiene que estar bien dimensionado y terner en cuenta la simultaneidad entre las viviendas.
La bomba tiene que ser de caudal variable para garantizar un exacto aporte de caudal según las necesidades reales, es decir, según el número de viviendas que están intercambiando agua con el primario. Una óptima solución para controlar caudal de cada vivienda y asegurarse de que a cada una llega el caudal que necesita efectivamente es poner a la entrada de cada planta un colector de distribución. El equilibrado entre viviendas de la misma planta está garantizado por el retorno invertido.
Con este sistema conseguimos tanto el equilibrado de cada planta, como le equilibrado de las viviendas en la misma planta.
Tenemos, además, que garantizar que la temperatura que llegue al intercambiador sea la máxima posible y el retorno al acumulador no sea mayor de 15ºC para que no se afecte a la estratificación del acumulador centralizado, con una consiguiente pérdida de rendimiento de la instalación. Esto lo conseguimos, primero con un correcto dimensionado del intercambiador de placas. Si elegimos intercambiadores demasiado pequeños, la consecuencia es provocar un aumento de la temperatura de retorno al acumulador solar.
En el dimensionado del intercambiador de placas, solemos trabajar con valores que dependen del rendimiento de la instalación, una temperatura de agua proveniente del acumulador de energía solar de 60ºC, caudales de 9 l/minuto dependiendo del coeficiente de simultaneidad considerado en el proyecto, pérdidas de cargas de 2,56 KPa en el primario y 3,31 KPa en el secundario.
Una solución adoptada en obra y que merece la pena adjuntar en este artículo es poner un termostato diferencial con una sonda en el acumulador y la orra en el punto más desfavorable del circuito, para que la bomba pare cuando la difefencia de temperatura sea mínima, por ejemplo, 2ºC. Esto nos garantiza mantener la estratificación del acumulador.
Antes de enumerar las ventajas y desventajas del sistema de entrada indirecta es oportuno añadir que, si se supone no obligatorio el contador de kilocalorías no necesitaríamos un contador de caudal como en el caso de entrada directa ya que no hay consumo de agua , sólo hay intercambio de calor.
Ventajas del sistema de entrada indirecta
- La separación entre el circuito de energía solar y el de consumo ofrece al aistema un seguro contra la legionela.
- Segun lo antes comentado, no se necesita contador de caudal
Inconvenientes del sistema de entrada indirecta
- Riesgo de calcificación y gastos de mantenimento del intercambiador de placas en zonas con aguas duras
- Para aumentar el rendimiento de la instalación (debido a las pérdidas de temperaturas que supone el intercambiador ) la tendencia es acumular a una temperatura más elevada con la consiguiente disminución del rendimiento de la instalación solar.
- Riesgo de contar con una instalación mal equilibrada si no se colocan bombas de caudal variable, lo que conlleva un mal aprovechamieno de la instalación solar.
Fuente: Tecnoambiente, marzo 2009
Aunque la obligación de la instalación de energía solar térmica y el nuevo marco normativo parecen ser una invitación al sistema centralizado, la edificación esta dominada por equipos a gas y calentadores eléctricos individuales. La actual tendencia todavía no deja de reconocer las indiscutibles ventajas que aporta una instalación individual frente a una colectiva. Así que nos parece oportuno centrar la atención sobre los esquemas individuales multifamiliares describiendo esta vez dos sistemas muy usados en instalaciones actuales: el sistema de entrada directa a caldera y el sistema de intercambio directo con intercambiador de placas.
Lo importante es poder determinar los condicionantes de uno y otro sistema y poder elegir en función de la instalación concreta.
Es oportuno subrayar, antes de entrar en la descripción de los sistemas , que en cualquier esquema que se elija, recubre especial importancia el rendimiento energético del equipo de apoyo, en este caso caldera.
SISTEMA DE ENTRADA DIRECTA A LA CALDERA
De lo anterior podría deducirse como necesaria la instalación de un contador de kilocalorías para medir el consumo de cada usuario. Una vez que el agua llega a la caldera, la forma de trabajar de la misma dependerá de la temperatura que el usuario haya seleccionado.
Se elige la temperatura de 45ºC por ser una óptima temperatura de consumo. Se presentan los siguientes casos:
CASO A
La temperatura supera los 45ºC: la caldera no se pone en marcha, el agua bypasea la caldera y llega a la válvula mezcladora, donde, en el caso de que la temperaura supere los 45ºC, se mezcla con el agua fría para que al usuario le llegue a 45ºC. A este propósito, parece oportuno mencionar que la normativa vigente no impone la instalación de válvula mezcladora, pero sí que indica de forma clara que el agua no debe superar los 60ºC en el punto de consumo. Además, la válvula está dotada de un sistema antiquemaduras que corta inmediatamente el agua caliente si hay una falta accidental de agua fría.
De este modo, aseguramos que, ante cualquier exceso de temperatura a la entrada de caldera (por ejemplo, en el caso de que se aumentara la temperatura de acumulación para disipar un exceso de calor de los paneles) la temperatura del agua de consumo se mantenga siempre entre los rangos óptimos y de confort.
CASO B
La temperatura es inferior a 45ºC: la caldera detecta una temperatura inferior a la deseada, con lo cual inicia su encendido para aportar la energía suficiente que le permita alcanzar la temperatura seleccionada por el usuario. Importante es contar con calderas murales modulantes para que este proceso se realice de forma precisa proporcionando un confort elevado en agua caliente y ajustando todo lo posible el consumo de combustible.
Ventajas del sistema de entrada directa
El agua entra en la caldera directamente a la mayor temperatura posible, teniendo en cuenta las pérdidas de cargas en la tubería.
El sistema es más económico respecto al intercambio de calor mediante placas
Simplicidad en la instalación.
Inconvenientes del sistema de entrada directa
Respecto al sistema de entrada indirecta, en este caso no estamos protegidos al 100% del riesgo de la legionela. Sabemos que la normativa actual, el Real Decreto 865/2003 no prevé ningún tipo de medida para la prevención de la legionela en caso de bloque de viviendas. Esto no impide que en el diseño de la red tenemos que asegurar que la multiplicación de la bacteria quede controlada, ya que la temperatura del acumulador puede, en invierno, coincidir con la idónea a la multiplicación de la misma. Una posible opción es poner en el acumulador una resistencia eléctrica de apoyo para garantizar, una vez al mes por ejemplo, que el agua llegue a 70ºC para que se elimine la bacteria -especificando que solo se utilizará para esta función ya que el CTE prohíbe apoyo de energía auxiliar en el acumulador solar-.
Hay que colocar, por lo menos, un contador de caudal.
SISTEMA DE ENTRADA INDIRECTA A CALDERA POR MEDIO DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR MEDIANTE PLACAS
El agua procedente del sistema solar circula por un circuito cerrado que almacena agua e intercambia con el sistema secundario en cada vivienda por medio de un intercambiador de placas puesto a la entrada de la caldera.
El intercambiador de placas se situará debajo de la caldera mural, quedando integrado estéticamente como una prolongación de la caldera. Consta de:
- una válvula de dos vías, para conseguir que únicamente entre agua caliente de paneles en el intercambiador de placas cuando exista demanda de agua caliente por parte del usuario
- intercambiador de placas, para conseguir precalentar el agua fría de red por parte del agua caliente de paneles antes de entrar el agua fría en la caldera mural y
- válvula de tres vías mezcladora, que se colocará para conseguir una óptima temperatura de agua a la salida de caldera a consumo.
El circuito de distribuición del agua proveniente del acumulador centralizado tiene que estar bien dimensionado y terner en cuenta la simultaneidad entre las viviendas.
La bomba tiene que ser de caudal variable para garantizar un exacto aporte de caudal según las necesidades reales, es decir, según el número de viviendas que están intercambiando agua con el primario. Una óptima solución para controlar caudal de cada vivienda y asegurarse de que a cada una llega el caudal que necesita efectivamente es poner a la entrada de cada planta un colector de distribución. El equilibrado entre viviendas de la misma planta está garantizado por el retorno invertido.
Con este sistema conseguimos tanto el equilibrado de cada planta, como le equilibrado de las viviendas en la misma planta.
Tenemos, además, que garantizar que la temperatura que llegue al intercambiador sea la máxima posible y el retorno al acumulador no sea mayor de 15ºC para que no se afecte a la estratificación del acumulador centralizado, con una consiguiente pérdida de rendimiento de la instalación. Esto lo conseguimos, primero con un correcto dimensionado del intercambiador de placas. Si elegimos intercambiadores demasiado pequeños, la consecuencia es provocar un aumento de la temperatura de retorno al acumulador solar.
En el dimensionado del intercambiador de placas, solemos trabajar con valores que dependen del rendimiento de la instalación, una temperatura de agua proveniente del acumulador de energía solar de 60ºC, caudales de 9 l/minuto dependiendo del coeficiente de simultaneidad considerado en el proyecto, pérdidas de cargas de 2,56 KPa en el primario y 3,31 KPa en el secundario.
Una solución adoptada en obra y que merece la pena adjuntar en este artículo es poner un termostato diferencial con una sonda en el acumulador y la orra en el punto más desfavorable del circuito, para que la bomba pare cuando la difefencia de temperatura sea mínima, por ejemplo, 2ºC. Esto nos garantiza mantener la estratificación del acumulador.
Antes de enumerar las ventajas y desventajas del sistema de entrada indirecta es oportuno añadir que, si se supone no obligatorio el contador de kilocalorías no necesitaríamos un contador de caudal como en el caso de entrada directa ya que no hay consumo de agua , sólo hay intercambio de calor.
Ventajas del sistema de entrada indirecta
- La separación entre el circuito de energía solar y el de consumo ofrece al aistema un seguro contra la legionela.
- Segun lo antes comentado, no se necesita contador de caudal
Inconvenientes del sistema de entrada indirecta
- Riesgo de calcificación y gastos de mantenimento del intercambiador de placas en zonas con aguas duras
- Para aumentar el rendimiento de la instalación (debido a las pérdidas de temperaturas que supone el intercambiador ) la tendencia es acumular a una temperatura más elevada con la consiguiente disminución del rendimiento de la instalación solar.
- Riesgo de contar con una instalación mal equilibrada si no se colocan bombas de caudal variable, lo que conlleva un mal aprovechamieno de la instalación solar.
Fuente: Tecnoambiente, marzo 2009
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