solartermica - fototèrmic - energies renovables · 2016. 7. 18. · campanyes per promoure’n la...

Quadern pràctic d’energia solar tèrmica per a instal·ladors

INDEX

1 INTRODUCCIÓ A L’ENERGIA SOLAR

2 RADIACIÓ SOLAR

3 ELEMENTS D’UNA INSTAL·LACIÓSOLAR TÈRMICA

4 CONFIGURACIONS BÀSIQUES DE SISTEMES

5 DIMENSIONAMENT D’INSTAL·LACIONS

6 MUNTATGE I MANTENIMENT D’INSTAL·LACIONS

7 DOCUMENTACIÓ DE LA INSTAL·LACIÓ

8 CONSELLS PRÀCTICS D’ESTALVI

ANNEXES

Introducció a l’energia solar

1 INTRODUCCIÓ A L’ENERGIA SOLAR

1 Energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Energia. Concepte i tipologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 Energies d’stock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 Energies de flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2 Consum energètic actual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1 Situació energètica actual mundial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.2 Situació energètica a Europa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.3 Situació energètica a Catalunya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3 Impacte ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.1 L’efecte hivernacle i el canvi climàtic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.2 Dades d’emissions a escala mundial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.3 Perspectives de futur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4 Aplicacions de l’energia solar tèrmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.1 Producció d’aigua calenta sanitària . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.2 Suport a la calefacció . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144.3 Escalfament de piscines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154.4 Refrigeració amb energia solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5 Resum i conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.1 L’energia solar tèrmica a Catalunya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2 Consum eneergètic actual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 000

3 Impacte ambiental de l’ún de l’energia . . . . . . . . . . . . . . 000

4 Aplicacions de l’energia solar tèrmica . . . . . . . . . . . . . . 0004.1 Producció d’acs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0004.2 Suport a calefacció . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0004.3 Aigua calenta i calefacció amb energia solar . . . . . 0004.4 Refrigeració solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 000

5 Resum i conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 000

1. Energia

1.1. Concepte i tipologies

Habitualment es defineix l’energia com lacapacitat que té un sistema per realitzar treball.Dit d’una altra manera, per fer qualsevol cosaque impliqui un canvi (un moviment, una variacióde temperatura, una transmissió d’ones,...), cal la intervenció de l’energia.

Les unitats en el Sistema Internacional són eljoule (J) per a l’energia i el watt (W) per a lapotència.

1 J = 1W x 1 s

L’energia es pot manifestar de maneres moltdiverses: l’energia cinètica (la que conté un cospel fet d’anar a una certa velocitat), la tèrmica ola potencial.

Totes les activitats que podem imaginar tenen undenominador comú, requereixen aportaciód’energia per tal que es puguin dur a terme. En funció de les seves característiques, les fontsd’energia es poden agrupar en dos tipus:energies d’estoc i energies de flux.

1.2. Energies d'estoc

Són les que provenen de recursos energèticsemmagatzemats al nostre planeta, que romanenen una certa quantitat a la Terra (reserves), queno es regeneren o que si ho fan és amb nivells de regeneració molt més baixos que el seu ritme de consum.

Actualment s’estan explotant diverses fontsd’energia de les que podríem considerar comenergies d’estoc. Les més usades són el petroli,el carbó o el gas natural, anomenades tambécombustibles d’origen fòssil, ja que s’han anatformant per processos de fossilització al llarg demilers d’anys. Dins d’aquest grup també trobeml’urani com a combustible principal de lescentrals nuclears.


1

3

Exemple:De la mate ixa manera que un cotxe

necess i ta gaso l ina per func ionar , lespersones necess i tan menjar i beure per

moure ’ns i t reba l la r , e ls apare l ls necess i tencorrent e lèct r ic per func ionar , etc . Aquestssón exemples quot id ians en què l ’energ ia o

un bescanv i energèt ic són presents .

Taula 1.- Anàlisi de les particularitats de les principals fonts d'energia d'estoc:

És el combustible fòssil més emprat actualment a escala mundial, el38,5% de l’energia consumida l’any 2001, amb un creixement del2’3%, respecte de 1999, ha arribat a 3.510,6 milions de tones a unritme aproximat de 75,3 milions de barrils diaris.

És el combustible més emprat en el sector del transport.

Les reserves provades l’any 2001 eren de poc més d’1 bilió debarrils de petroli (1 barril de petroli són 159 litres).

És el principal combustible fòssil pel que fa a reserves(aproximadament 984.000 milions de tones). La seva utilització aescala mundial ha passat del 60% al 24,7% del total de consum desde l'any 1950 al 2001.

La producció l'any 2001 va ser l'equivalent a 2.248,3 milions de tones de petroli.

És el combustible fòssil més emprat en el món industrial suposa ja el 23,7% del consum mundial d'energia, l’any 2001 amb uncreixement del 4,3% respecte el 1999; ha arribat a 2.164,3 milionsde tones equivalents de petroli.

Hi ha reserves aproximades de 155 trilions de metres cúbics, queequivalen aproximadament a 138.000 milions de tones equivalentsde petroli (TEP) dels quals més del 70% resten a l’antiga UnióSoviètica i a l'Orient Mitjà.

És el principal combustible dels processos de fissió nuclear. A finalsde l’any 2001 al món funcionaven 435 reactors nuclears amb unapotència total instal·lada de 348 GW que van produir l'equivalent a601,2 milions de tones de petroli el que suposa un augment del2,8% respecte a l’any 2000.

Font: Statistical Review of World Energy: BP, 2002; i Signes vitals 2001: World Watch Institute, 2001.

Urani

GasNatural

Carbó

Petroli


1

4

Figura 1.-Petroquímica

Taula 2.- Problemàtica de les principals energies d'estoc

Causant de l'escalfament del planeta, de la contaminació per ozó, és el combustible que més substàncies cancerígenesprodueix.

Concentració de les reserves en mans de pocs països: OPEP, Rússia i EUA.

Elevat risc de contaminació per accidents en el procés d'extracció i en el transport. El petroler Erika va naufragar davantles costes de Normandia, al desembre 1999 i en va vessar 30.000 tones i el petroler Prestige a les costes galleguesl’any 2002 va provocar un desastre ecològic, turístic i comercial.

Inestabilitat de preus elevada. El preu del cru va pujar de 10 $ a 35 $ per barril durant el 2000.

Dificultat per a l'extracció.

Causant del 55% de l'escalfament del planeta i del 64% de la contaminació per metalls pesants.

Dificultat per al transport a causa del volum i el pes.

Accidents a la mineria subterrània amb cost de vides.

Gran despesa pública per al manteniment de les mines no competitives però que donen feina en àrees pocdesenvolupades.

Transport i tractament complicat, costós i perillós.

Manipulació i ús final amb cert risc d’explosió.

Cost d'extracció i manipulació superior a la resta de combustibles fòssils.

Emissió de radioactivitat en el seu entorn en funcionament normal, tant en fàbriques d’enriquiment, com en centrals iplantes de tractament de residus.

Producció continua de residus perillosos i de fins a 10.000 anys activitat.

Risc elevat de contaminació d'àmplies zones en cas d'accident, com el succeït a Txernòbil.

Són instal·lacions considerades objectiu estratègic militar i, de fet, generen la matèria primera més emprada en lafabricació d'armament nuclear, el plutoni.

Font: Impactos ambientales de la producción de la energía eléctrica: AUMA, 2000; i Signes vitals 2001: World Watch Institute, 2001.

Urani

GasNatural

Carbó

Petroli

Taula 3.- Tendències actuals

Augment dels preus a causa de l’esgotament de les reserves mésfàcils d’explotar.

Campanyes per promoure’n la disminució del consum per problemesmediambientals, com ara l’escalfament global del planeta.

Retirada de les subvencions estatals a Europa.

Estancament en la producció.

Implantació de noves tecnologies de combustió més eficients i netes,com per exemple el llit fluïditzat.

Augment constant del consum en les properes dècades, ja que seràel substitut del petroli en la indústria, el sector terciari i la generaciód’electricitat.

Augment de la xarxa de gasoductes que connecten el món industrialamb els països productors.

Increment progressiu de les centrals tèrmiques de cicle combinat.

Allargament de la vida del parc de centrals existents. Hi ha països ons’estan fent centrals recentment tot i que , en d’altres, s’estantancant.

Les empreses dedicades a l’enginyeria nuclear estan diversificant lesseves activitats a altres energies.

Urani

GasNatural

Carbó

Petroli

1.3. Energies de flux

Són aquelles que circulen o que es generen apartir de recursos amb cicles curts de renovació,de manera que la seva utilització no en redueix ladisponibilitat futura.

Podem definir quatre grups d’energies de fluxactualment en explotació al nostre entorn. Totesprovenen de recursos renovables, és a dir,recursos nets. Aquests grans grups són: l’energiasolar, l’eòlica, la hidràulica, la biomassa i lageotèrmica.


1

5

Exemple:Quan bufa e l vent e ls aerogeneradorsprodueixen e lect r ic i tat , aquest fet no

provoca l 'esgotament de l recurs energèt icque tornarà a estar d ispon ib le quan les

condic ions meteoro lòg iques torn in a ésserfavorab les.

Taula 4.-Anàlisi de les particularitats dels diferents tipus d'energia de flux

És la principal font energètica que arriba a la Terra.

Pot ser aprofitat de diverses maneres però principalment n’hi ha duesde directes: la tèrmica i la fotovoltaica.

A Catalunya funcionaven a finals de l’any 2000 més de 30.000 m2

de captadors solars tèrmics per a aigua calenta sanitària (ACS),calefacció i climatització de piscines i a Espanya hi ha prop de400.000 m2.

Pel que fa a la solar fotovoltaica, Catalunya té una potència instal·ladade 1.2MWp i a l’Estat espanyol es totalitzen poc més de 12.000 kWp.Pel que fa al món, l’any 2000 es van fabricar 288 MWp, que significaun augment en la producció de cèl·lules solars del 43% respecte del1999.

No es generen contaminants en la seva utilització.

És la font d’energies renovables que està creixent més ràpidament enpotència instal·lada i rendibilitat econòmica.

Espanya és el tercer país eòlic del món, amb una potència instal·ladade 2.268 MW a finals del 2000. Catalunya disposa de 84MW eòlicsinstal.lats.

A finals del 2000 al món ja hi havia en funcionament 18.100 MW ambun creixement mitjà del 30% en la darrera dècada en potència anualinstal·lada. Hi ha pronòstics d’arribada al 2010 amb 60 GW a Europa,de manera que se subministri el 10% de l’electricitat mundial.

L’energia hidràulica és una de les formes més econòmiques i netesde produir energia elèctrica.

Els petits salts hidràulics són coneguts com a energia minihidràulicasi els salts són de potència menor a 10 MW i microhidràulica per alsde potència menor a 100 kW.

A Catalunya l’any 2000 hi havia en funcionament 319 centralsminihidràuliques amb una potència total instal·lada de 267,5 MW.

El terme biomassa inclou tota la matèria viva que existeix en uninstant de temps a la Terra.

Pot ser aprofitada energèticament de moltes maneres a partir dediferents processos termoquímics (combustions o gasificacions),físicoquímics i bioquímics.

Actualment a Catalunya funcionen força plantes de valoritzacióenergètica de la biomassa, que impliquen un aprofitament de 222,3 kTEP l’any 2000. A Espanya aquests aprofitaments suposenmés de 3,5 milions de TEP.

El recurs està dispers en el territori, el que complica la sevavalorització.

Font: Pla de l’energia a Catalunya en l’horitzó de l’any 2010: ICAEN, 2001; Boletín núm. 3: IDAE, octubre 2001;Signes vitals 2001: World Watch Institute; i Informe EWEA: 2001.

La matèriaorgànica(biomassa)

L’aigua(energiahidràulica)

El vent(energiaeòlica)

El sol(energiasolar)


1

6

Taula 5.- Inconvenients principals de les energies de flux

L'energia solar arriba a la Terra amb poca densitat i de forma discontínua.

Alguns equips per a l'aprofitament de l'energia solar es fabriquen amb caràcter comercial des de fa només duesdècades, per tant, encara són força cars i en alguns casos tecnològicament immadurs.

Necessiten d'una altra font energètica de suport si es vol assegurar el subministrament continu i el nivell de consum actual.

L'energia del vent no es homogènia en el territori, cal aprofitar-la en llocs ventosos (serralades, litorals, etc.) itransportar l'energia elèctrica produïda als centres de consum a través de les xarxes elèctriques.

Hi ha molt debat social sobre l'impacte visual, l'avifauna i respecte a les infraestructures necessàries.

Les obres de construcció poden provocar impactes al riu.

Sempre han de mantenir un cabal mínim al riu.

Les centrals poden patir els efectes de les crescudes o quedar fora de servei en èpoques de sequera extrema.

És una forma d'energia poc densa i variada, per tant difícil d'estandarditzar.

La societat té poc coneixement de la seva utilització i això pot originar un sentiment de rebuig en relacionar-la amb elsresidus.

Els cultius energètics competeixen en terres i aigua amb els conreus alimentaris.

Font: Intiam Ruai SL.

Biomassa

Energiahidràulica

Energiaeòlica

Energiasolar

Taula 6.- Tendències actuals

Augment de les vendes mundials amb caràcter exponencial, 40% anual en fotovoltaica. Pel que fa a Catalunya, el Pla de l’energia a Catalunya en l’horitzó de l’any 2010 situa objectius de 500.000 m2 de captadors solars tèrmics i de 23,3 MWp de fotovoltaica. Aquests valors formaran part dels 4,8 milions de metres quadrats de captadors tèrmics i dels 143,7 MWp de potència fotovoltaica que preveu el Pla de foment a l’Estat espanyol per a l’any 2010.

L'energia solar fotovoltaica és la base dels futurs projectes d’electrificació rural.

Tot i mantenir les instal·lacions solars autònomes, les connectades a la xarxa agafaran més rellevància.

Apareixen normatives que "obliguen" a la incorporació d'energia solar tèrmica, o la promouen, en les novesedificacions, com ara les ordenances municipals de Barcelona, Sant Joan Despí, Esplugues del Llobregat, Cardedeu ,Terrassa, Montcada i Reixac, Sabadell i Sant Cugat del Vallès.

Augment de la potència instal·lada anual amb caràcter exponencial, augment de la competitivitat entre empreses iconsolidació de grups inversors. Previsió d’assolir a l’Estat espanyol al 2010 els 8.974 MW segons indica el Pla defoment. D’aquesta potència 1.000 MW corresponen a Catalunya, tal com indica el Pla de l’energia a Catalunya enl’horitzó de l’any 2010 (offshore).

Maduresa tecnològica amb màquines que aprofiten vents de baixa velocitat i evolució a la baixa dels costos.

Augment de la potència dels aerogeneradors per sobre dels 2,5 MW en parcs eòlics dins del mar.

Modernització i automatització de les centrals que són majoritàriament telegestionades.

Aprofitament energètic en les obres civils de regulació de cabals, abastiment d’aigua i reg.

El Pla de l’energia a Catalunya en l’horitzó de l’any 2010 té per objectiu assolir 155 MW més i el Pla de foment de lesenergies renovables preveu arribar a 2.230 MW instal·lats el 2010 al territori de l’Estat.

Augment progressiu de les instal·lacions que utilitzen biomassa, especialment en zones amb pocs recursos energèticsconvencionals. El Pla de l’energia a Catalunya en l’horitzó de l’any 2010 preveu que el 2010 aquestes aplicacionspuguin substituir prop de 340.000 tones equivalents de petroli.

Millora d'algunes tecnologies, combustió en llit fluïditzat, gasificació, biocombustibles, etc.

Aparició de normatives que obliguen a tractar els residus i que en promouen la valorització.

Font: Pla de l’energia a Catalunya en l’horitzó de l’any 2010: ICAEN, 2001; Butlletí núm. 3: IDAE, octubre 2001; i Intiam Ruai SL.

Biomassa

Energiahidràulica

Energiaeòlica

Energiasolar

2. Consum energètic actual

2.1. Situació energètica actualmundial

En la majoria de països industrialitzats existeixuna xarxa complexa de conduccions i línies queaporten tota l'energia necessària per a la vidaquotidiana amb un nivell de confort força elevat(societat del benestar) sense adonar-nos ni delseu origen ni de les conseqüències del seu consum i la seva producció.

Si observem el món com un tot, ens adonaremque aquest consum desenfrenat i irracional éstotalment desigual i desproporcionat. A més, enscondueix a una insostenibilitat irreversible delplaneta.

Aquest plantejament inicial ens permet arribar ala conclusió que, per tal de preservar el mediambient i afavorir un repartiment més just dels recursos, cal una política d'estalvi energètic i l'úsracional de l'energia.

Tendències en l ’ús d ’energia per fonts

Els nivells de creixement en el consum energètic assolits en el darrers cinc anys, d'economia expansiva, han demostrat la inviabilitat de la dependència dels combustibles fòssils.

Un cop d'ull a l'evolució de cada font energètica demostra que, cada cop més, s'està conformantuna nova economia energètica basada en lesenergies renovables amb capacitat perestabilitzar aquesta situació.

Així, mentre que el consum del carbó en el darrer quinquenni ha disminuït un 1,6% anual i el petroli ha augmentat només un 1,7% anual,l'energia solar fotovoltaica ha augmentat mésd'un 30% cada any i l'electricitat generada pelvent ha crescut a un ritme superior al 25% anual.

Si bé encara és minsa l'aportació energètica d'aquestes dues fonts renovables, la tendènciaés que experimentaran un creixement molt ràpidi que es poden convertir en una peça clau en l'economia energètica mundial durant les properes dècades, especialment la biomassa.Així ho reflecteixen documents com el Llibre verdde la Unió Europea de 1997 i també quedaquantificat en la Directiva europea de 2001 sobreaportació de les energies renovables en la producció d'electricitat als països membres.


1

7

Exemple:Aprox imadament una quarta part de la pob lac ió mundia l (Japó, EUA i Europa) consumeix t res quartes parts de l tota l d 'energ ia que es comerc ia l i t za a l món.

Consum MTEP

Amèrica del Nord 2.639,6

Europa 1.894,6

Antiga Unió Soviètica 949,4

Amèrica Llatina 451,8

Àfrica 280,6

Àsia-Pacífic 2.511,7

Orient Mitjà 397,2

Taula 7. Distribució mundial del consum d’energia l’any 2002.

Font: Statistical Review of World Energy: BP, 2002.

Font d'energia Total (MTEP)

Carbó 2.255,1

Petroli 3.510,6

Gas natural 2.164,3

Nuclear 601,2

Hidràulica 594,5

Total 9.124,8

Taula 8.- Distribució d'energia comercialitzada al món l'any 2002.

(*) Inclou la biomassa, la hidràulica, l'eòlica, la geotèrmica i la solar. Font: Statistical Review of World Energy: BP, 2002.

2.2. Situació energètica a Europa

A la Unió Europea el petroli és la font energèticaprincipal, amb el 40% del total del consum. La tendència és intentar disminuir aquesta dependència per tal de millorar l'estabilitat en elscostos energètics.

Tot i que encara la biomassa i la hidràulica sumen la majoria de l'aportació de lesrenovables, l'eòlica proporciona un 2,2%.


1

8

Font energètica Variació anual mitjana(1995 - 2000) [%]

Solar fotovoltaica 30,1

Eòlica 25,4

Geotèrmica 3,1

Gas natural 1,9

Petroli 1,7

Hidràulica 1,6

Nuclear 0,5

Carbó - 1,6

Taula 9.- Variació anual mitjana del creixement de les diverses fonts energètiques comercialitzades a escala mundial (1995-2000)

Font: Signes vitals 2001: World Watch Institute, 2001.

Nuclear (15,3%)

Gas Natural (23,3%)

Renovables (6%)

Petroli (40,3%)

Saldo elèctric (0,4%)

Carbó (14,7%)

Eòlica (2,2%)

Hidràulica (31,6%)

Solar Tèrmica (0,4%)

Geotèrmia (3,9%)

Biomassa (61,6%)

Figura 2.- Distribució del consum d'energia primària a la UE (2000)

Font: Energy Balance Sheets: Eusostat, 1999-2000.

Figura 3.- Distribució de les energies renovables a la UE (2000)

Font: Energy Balance Sheets: Eusostat, 1999-2000.

2.3. Situació energètica a Catalunya

A Catalunya, la dependència del petroli és moltacusada, ja que arriba al 51% del total del consum. Els objectius marcats en el Pla de l'energia a Catalunya en l'horitzó de l'any 2010són disminuir aquesta dependència i fer unaaposta ferma per l'eficiència energètica, l'úsracional i la diversificació.

Actualment, la hidràulica és l'energia renovablemajoritària a Catalunya. El Pla de l'energia aCatalunya en l'horitzó de l'any 2010 preveu uncreixement més fort de la resta d'energies renovables que equilibrarà la producció.


1

9

Hidràulica (28,8%)

Biogas (12,6%)

Biocombustibles (21%)

RSU (7,1%)

Eòlica (13,3%)

Biomassa llenyosa (14,9%)

Solar tèrmica (2,3%)

Figura 5.- Estructura del consum d'energies renovables a Catalunya (2010)

Font: Pla de l'energia a Catalunya en l'horitzó de l'any 2010: ICAEN, 2001.

Gas Natural (17,4%)

Altres (0,1%)

Hidràulica (2,9%)

Petroli (51,8%)

Nuclear (26,8%)

Figura 4.- Distribució del consum d'energia primària a Catalunya (2000)

Font: Pla de l'energia a Catalunya en l'horitzó de l'any 2010: ICAEN, 2001.

3. Impacte ambiental

Qualsevol utilització d'energia és, per lògica, unaexplotació dels recursos naturals. Si aquesta explotació es fa per sobre de les capacitats derecuperació tal com es fa actualment amb elscombustibles fòssils, apareixen dos fenòmens:

· El ritme desenfrenat d'extracció de reserves fòssils, a un nivell de 100.000 vegades més ràpid que la seva capacitat de regeneració, fa que es precipiti l'esgotament dels recursos a curt termini.

· El consum irresponsable i exagerat decombustibles fòssils provoca que s'emetin al'atmosfera gasos contaminants (compostosquímics) que provoquen o participen deforma directa en fenòmens com ara la plujaàcida o smog fotoquímic i que, de formaindirecta, contribueixen a augmentarl'efecte hivernacle amb el consegüent escalfament global del planeta.

3.1. L'efecte hivernacle i el canviclimàtic

L'efecte hivernacle és el fenomen natural que es produeix perquè l'atmosfera no té el mateixcomportament per a totes les radiacions.

La radiació solar, d'altes freqüències, que provéd'una font a temperatura elevada, pot travessarl'atmosfera amb relativa facilitat, és a dir, quel'aire que ens envolta és transparent al sol.

La radiació terrestre de baixes freqüències, acausa de la menor temperatura de la Terra, tédificultats per travessar l'atmosfera de retorn capa l'espai, degut a la concentració de determinatsgasos que la componen (principalment el CO2). Amesura que augmenta la concentració d'aquestsgasos podem dir que l'atmosfera es fa mésopaca a la radiació que surt.

D'aquesta manera, si la radiació solar continua arribant a la Terra però aquesta no pot eliminar

l'escalfor que li sobra a les nits, el resultat és unaugment progressiu de la temperatura mitjana, és a dir, un escalfament global que està lligat aun més que probable canvi climàtic del planeta.

3.2. Dades d'emissions a escalamundial

A títol informatiu es presenten una sèrie de dades que ens poden ajudar a situar l'escenarienergètic mundial.


1

10

Exemple:Les reserves econòmicament exp lotab lesde petro l i quedaran exhaur ides a l r i tme

actua l de consum d 'aqu í a menys de mig seg le .

Radiacióemessa

Radiaciósolar

Radiacióreflectida

Font: Panell Intergobernamental pel Canvi Climàtic (IPCC)

Figura 6.- Representació gràfica de l'efecte hivernacle atmosfèric

País Emissions

total (milions per persona per dòlars de PIBde tones) (tones) (t/milió de dòlars)

EUA 5.300 19,674 706

Xina 3.363 2,729 949

Rússia 1.579 10,681 ----

Japó 1.167 9,284 389

Índia 997 1,050 652

Alemanya 861 10,514 499

Regne Unit 557 9,532 472

Canadà 409 13,669 622

Itàlia 403 7,029 349

Ucraïna 397 7,751 3.441

Espanya 212 6,183 382

Taula 10.- Situació de les emissions de CO2a causa de l'ús dels combustibles fòssils

Font: 2000-2001 Report: World Resources Institute, 2001.

3.3. Perspectives de futur

L'any 2001 es va publicar el tercer informe delgrup de científics del Panell Intergobernamentalpel Canvi Climàtic (IPCC). Les conclusions van serprou significatives:

· L'escalfament global és ja una evidènciacientífica.

· Les previsions actuals superen les que s'havien fet fa només cinc anys.

· L'acció de la societat industrial està influinten aquest procés.

Aquest informe ha reforçat la postura de la UnióEuropea vers la defensa de la ratificació per partdel major nombre de països dels acords de Kyotoamb un únic objectiu: aturar el creixementd'emissions per intentar estabilitzar el clima.

Com hem vist en la taula10 les emissions de CO2

emeses corresponien als més de 7.000 milions de TEP combustibles fòssils. Si es volguessin reduir les emissions fins quepoguessin ser absorbides pels mars i els oceansdel planeta, hauríem de reduir aquesta xifra a1.000 - 2.000 milions de TEP, és a dir, un 80%menys que l'estat actual. Les energiesrenovables i l'eficiència energètica poden ser unacontribució a aquest repte.


1

11

0,8

0,4

0,0

–0,4

–0,81860 1880 1900 1920 1940 1960 1980 2000

Anys

T(°C)

Figura 7.- Evolució de la temperatura mitjana de la Terra.

Font: Technical summary of the working group I report: IPCC, 2001.

0

20

40

60

80

100

Gas Natural

Petroli

Carbó

consum emissió emissió emissió emissió(102 Mtep/any) CO2 SO2 NOx HC

(t/any) (t/any) (t/any) (t/any)

Figura 8.- Relació entre combustibles fòssils i emissions

Font: 2000-2001 Report: World Resources Institute, 2001.

4. Aplicacions de l'energia solar tèrmicaL'energia solar tèrmica consisteix enl'aprofitament directe, en forma d'escalfament oenergia calorífica, de la radiació solar incident.

Generalment, es distingeix entre elsaprofitaments anomenats passius i actius. Elprimers corresponen a les accions de disseny en l'arquitectura que permeten que els edificis utilitzin millor els recursos energètics, tant peraugmentar la temperatura interior a l'hivern comper refrigerar-se a l'estiu.

Quan es parla d'aprofitaments actius de l'energiasolar tèrmica es fa referència a sistemes basatsen la captura de la radiació solar per part d'unscol·lectors, mitjançant un fluid, que despréstransfereixen l'escalfor generada a un sistemad'utilització o d'emmagatzematge.

A diferència de l'energia solar fotovoltaica per a la producció d'electricitat, en els aprofitamentstèrmics de l'energia no hi ha conversióenergètica en altres formes diferents a la transferència de calor.

Les aplicacions d'energia solar tèrmica activa espoden classificar en dos grans tipologies:

· Temperatura baixa (els captadors treballenper sota de 100ºC).

· Temperatura mitjana (els captadors treballen per sobre dels 100ºC)

Les aplicacions de temperatura alta (superiorsals 500ºC) queden restringides a centrals termosolars i no són l'objecte d'estudi d'aquesta publicació.

De les tipologies enumerades anteriorment, sónles de temperatura baixa les que s'apliquen en un 90% dels projectes. Tant per climatitzar una

piscina com per produir aigua calenta sanitàriai/o donar suport a un circuit de calefacció, elssistemes emprats no superen els 100ºC de temperatura en el camp de captadors en funcionament estable, tot i que en momentspuntuals aquest valor es pot superar per aturades del circuit o manca de consums.

4.1 Producció d'aigua calenta sanitària

La producció d'aigua calenta sanitària ésl'aplicació de l'energia solar tèrmica méscomuna, donada la seva bona rendibilitat. En tractar-se d'un consum regular al llarg de l'anyi a una temperatura mitjana d'entre 38ºCi 40ºC, la producció d'ACS (aigua calenta sanitària) és perfectament compatible amb l'aprofitament de la radiació solar.

La tecnologia emprada en aquesta utilització giraentorn de l'anomenat captador de placa planaformat per un absorbidor, generalment una graella de tubs amb aletes, dins d'una capsa estanca amb una coberta de vidre que a l'interior produeix l'efecte hivernacle. Tot i això,en el mercat també hi ha captadors amb absorbidor de panell i sense coberta.

Aquests captadors, a diferència dels de piscina,treballen habitualment a temperatures superiorsa les ambientals i arriben amb facilitat als 50 - 60ºC. Les temperatures assolides pels captadors permeten emmagatzemar l'energiacaptada en acumuladors d'aigua que després éssubministrada cap als consums.


1

12

Exemple:Un f inest ra l or ientat a l sud es pot

cons iderar un e lement de captac ió so lar al 'h ivern . En canv i , s i aquest f inest ra l està

ubicat a la part a l ta , és ombre jat i éspract icab le pot ésser també un e lement

de vent i lac ió a l 'est iu .

Figura 9.- Captadors solars plans sobre teulada plana.

Font: Les energies renovables a Catalunya: ICAEN, 1997.

Un bon aïllament de l'acumulador i de les canonades permet conservar l'escalfor durant lanit, de manera que es gaudeix d'aigua calentaencara que no faci sol.

Actualment, s'instal·len captadors solars per a la producció d'aigua calenta en multitud desectors: habitatges unifamiliars, blocscomunitaris, hotels, càmpings, centres d'esport,edificis sanitaris, indústries, etc.

En habitatges unifamiliars es poden emprar elsanomenats "compactes", que consisteixen en unúnic equip format per captadors, acumulador i lavalvuleria necessària. Aquests equips són la manera més senzilla i econòmica de produir aigua calenta, ja que només cal col·locar-los iconnectar-los a la presa d'aigua. Aquests equipssón de cost i manteniment força assequibles,entre 1.500 i 2.250 euros.

Les instal·lacions solars amb captadors plans notenen límit pel que fa a les dimensions, ja que ésun sistema modular que permet ampliacions i/omodificacions afegint més captadors i/o volum d'acumulació.

Com a valor orientatiu, una família de quatremembres que tingui un consum mitjà d'aigua calenta necessita un equip de 2 a 4 m2 i unacumulador d'entre 150 i 300 l. Aquest equipproporcionarà aproximadament un 60 - 70% del consum d'ACS anual. La resta del consum subministrat per un sistema convencional de suport.

Les instal·lacions solars per a la producciód'aigua calenta tenen actualment una bona relació preu/qualitat/servei, ja que permeten reduir una part molt important de la despesaenergètica convencional, que pot significar unestalvi econòmic significatiu. Un equip com eldescrit en l'apartat anterior pot tenir un cost entre 1.800 i 3.000 euros.

Els costos associats a l'obra o a la instal·lació espoden reduir força quan l'equip és col·lectiu i esmunta en el moment de fer l'edificació, de manera queda reduït a menys de 1.650euros/habitatge.

Un altre mètode d'avaluar econòmicament elcost de les instal·lacions solars és el cost per unitat de superfície de captació. D'aquesta manera podem dir que actualment el cost se situa entre els 540 i 900 euros/m2.


1

13

Figura 10.- Esquemes d'instal·lacions solarsper a la producció d'ACS.

Font: Intiam Ruai, SL.

Circuit obert

Radiaciósolar

Col·lector

Aigua fredaXarxa

Acumulador

Consum

Sistema derecolzament

Circuit tancat

Circuit primari Circuit secundari

Radiació solar

Col·lectorBescan-viador

Aigua fredaXarxa

Acumulador

Consum


4.2. Suport a la calefacció

La calefacció d'un habitatge presenta peculiaritats que fan que, tot i que resulti possible tècnicament, requereixi una anàlisimés complexa. En primer lloc, cal destacar l'estacionalitat del consum (hivern), d'altra banda la gran demanda puntual que es pot necessitar (puntes de consum) i, finalment, el sistema emissor utilitzat per escalfar les cambres.

1.- L'estacionalitat de la demanda pot provocaruna utilització anual baixa del sistema solar, ja que només funcionarà a ple rendiment elsmesos d'hivern, 2 o 3 mesos en la franjacostanera i fins a 8 mesos a la Catalunya central i als Pirineus. Aquesta característicaes pot minimitzar dimensionant la instal·lacióper tal de cobrir només una petita part de lacalefacció (15 - 25%) i dedicant el sistemadurant la resta de l'any a la producció d'aiguacalenta sanitària.

La resta de necessitats per a calefacció lesproporciona el sistema convencional de suport.Una instal·lació encara més ben adaptada seriaaquella que combinés calefacció a l'hivern ambescalfament del vas d'una piscina a l'estiu i laproducció d'ACS durant tot l'any. Un equip ambaquestes prestacions podria arribar a cobrir el60% de tot el consum energètic per a ús tèrmicd'un edifici (habitatge, hotel, hospital, etc.)

2.- Pel que fa a les puntes de consum, l'equipsolar es dimensiona sempre tenint en compteunes necessitats energètiques mitjanes, demanera que es cobreixen els dèficits puntualsamb una aportació major del sistemaconvencional de suport.

3.- Com que els captadors solars plans,tecnologia emprada en la majoria d'instal·lacionssolars per a calefacció, treballen a temperaturesbaixes, és important que el disseny del sistemad'emissors de calor de l'edifici estigui pensat per transmetre l'escalfor a aquest rang detemperatura.

En aquests casos els sistemes més emprats són:

· Terra rad iant .

Principalment emprat en obra nova i enrehabilitacions integrals on calgui substituir omodificar els paviments.

· Radiadors sobredimensionats.

Molt adients per a espais de serveis ambamplis passadissos, corredors, escales, etc.

· Convectors forçats " fan-coi l " .

Ideals per a espais d'ús intermitent, com araoficines.

D'altra banda, com ja s'ha comentat, per millorarl'aportació solar en l'edifici cal tenir en comptealguns criteris:

1. Disseny arquitectònic de l'edifici adaptat a lazona geogràfica, això significa considerar elsaspectes següents: ubicació, entorn, forma de l'edifici, pell i detall de superfícies,caracterització de l'interior, etc.

2. Aïllament de l'exterior i sistema de ventilació.

Si un projecte contempla el màxim aprofitamentdels recursos climàtics de la zona i utilitza unsistema solar de baixa temperatura com asistema de suport auxiliar a la calefacció, lautilització de captadors solars pot cobrir una partmolt important del consum energètic, entre el25% i el 40% de la demanda global.


1

14

4.3. Escalfament de piscines

La majoria de piscines descobertes s’utilitzendurant uns pocs mesos a l’any a causa,principalment, del refredament de l’aigua.A principis de la temporada estival i al final latemperatura de l’aigua de la piscina és massabaixa per poder-ne gaudir.

Una forma eficient, neta i econòmica descalfarl’aigua de les piscines per assolir temperaturesagradables és mitjançant l’energia solar. Amb lautilització de captadors senzills es pot aconseguiraugmentar la temperatura de l’aigua fins als 23°-28°C (rang de confort).

Les intal·lacions de climatització de piscines ambenergia solar utilitzen una tecnologia força simplei comprovada en multitud d’instal·lacionsescampades per tot Europa. La gran fiabilitat idurabilitat d’aquests sistemes, la quasi nul·lanecessitat de manteniment i el fet que aprofitinuna font energètica gratuïta són les raons quefan que sigui un sector en fort creixement.

El fet que les temperatures de treball siguinbaixes i l’època de l’any d’ús molt favorable facinpossible que els captadors solars emprats enl’escalfament de piscines siguin el model méssenzill del mercat: els captador amb absorbidorde materials plàstics no vidriats.

Un sistema dormat per uns captadors de plàstic(polipropilè, cautxú, etc.) que permeten el paspel seu interior de l’aigua de la piscina,intercalats en el circuit dels filtres de depuració ialgunes vàlcules de regulació, aconsegueixaugmentar la temperatura fins a l’òptimaconfortable.

D’altra banda, cal remarcar que RITE (Reglamentd’instal·lacions tèrmiques als edificis), lareferència de RD 1751/1998 a tot l’Estat indicatextualment:


1

15

ITE 10.2.1El consum d ’energ ies convenc iona ls per a

l ’esca l fament de p isc ines està permèsnomés quan est igu in ub icades en loca ls

tancats . Queda proh ib i t l ’esca l famentd i recte de l ’a igua d ’una p isc ina descoberta

a part i r d ’una ca ldera .

Figura 11.- Esquemes d'instal·lacions solars per a piscines.

Font: “Les energies renovables a Catalunya”, ICAEN, 1997.

Radiaciósolar

Radiaciósolar

Captador sensecoberta

Captador ambcoberta

Filtre

FiltreBomba

Piscina

Piscina

Sistema obert

Sistema tancat

La superfície de captació necessària es potcalcular en funció de la superfície de la piscina aescalfar i de la zona climètica on estigui ubicada,ja que és per l’obertura del vas per on l’aiguaintercanvia calor amb el medi.

En les nostres latituds cal muntar captadors ambuna superfície de captació aproximadament del30 al 50% de la superfície de la piscina,depenent de si la instal·lació està situada en unazona càlida (litoral) o freda (Catalunya central).

El manteniment d’aquest tipus d’instal·lació esresumeix normalment a tasques molt senzillesque realitza l’usuari: verificació del funcionamentcorrecte de les vàlvules i buidat del circuit deplaques a l’hivern, en aturar la piscina per evitardanys en cas de risc de glaçades.

El cost d’aquests equips pot oscil·lar depenentdel tipus de muntatge que es faci i variaprincipalment en funció de tres paràmetres(tecnologia emprada, ubicació dels captadors isistema de regulació). A títol orientatiu, el costper a una piscina de 25 m2 pot estar entre 900 i2.100 euros.

En el cas de piscines cobertes, d’ús continudurant tot l’any, o de piscines públiques ambforça usuaris, on cal assegurar unestemperatures, s’han d’utilitzar sistemes méscomplexos que generalment combinenl’escalfament de la piscina amb d’altresaplicacions tèrmiques, com ara la preparaciód’ACS amb l’incorporació de fonts d’energia desuport.

Arreu de Catalunya hi ha bons exemplesd’instl·lacions esportives que, entre altresconsums, aporten climatització de piscinescobertes (Club Natació Mataró, Club NatacióTerrassa, Poliesportiu de Can roca aCastelldefels, Centre d’Alt Rendiment de SantCugat, Poliesportiu Francesc Calvet, Poliesportiude Mollet, etc.)

4.4. Refrigeració amb energia solar

Encara que aquesta és una aplicació de l’energiasolar que encara no s’ha estès, cal tenir encompte les seves possibilitats, i per tant un fortdesenvolupamant en els propers anys.

La refrigeració presenta la màxima demandad’energia en les èpoques de l’any amb mésradiació solar, fins i tot en les hores que mésenergia es rep.

Els sistemes actualment en demostració són lacombinació d’un camp de col·lectors solars quefuncionen a temperatures elevades, al voltantdels 85-90°C en combinació amb una màquinade cicle d’absorció, generalment de bromur deliti-aigua.

Aquestes instal·lacions troben la màximarendibilitat en funcionament reversible,refrigeració a l’estiu i calefacció a l’hivern.

Per tal de poder treballar a aquestestemperatures els captadors emprats són els detubs de buit o, els recentment introduïts en elmercat del tipus CPC, on uns reflectoscilindroparabòlics concentren la radiació solarsobre l’absorbidor.


1

16

5. Resum i conclusionsEl recurs energètic més emprat avui, el petroli,es bombat a un ritme elevat (més de 72 milionsde barrils al dia), fet que provocarà en menys de10 anys problemes en el preu del petroli, mésque d’esgotament.

· El 65% de les reserves de petroli sónal golf Pèrsic, fet que comporta gran part dels conflictes sociopolítics del Pròxim Orient.

· A Catalunya, el 69,3% del consum d’energia primària prové de combustiblesfòssils. Tanmateix, els recursos fòssilsdisponibles a Catalunya són molt lluny desatisfer les seves necessitats energètiquesi per tant actualment la dependènciad’importacions exteriors d’aquestscombustibles supera el 90%.

· Des del punt de vista mediambiental, laproducció amb energies renovables evital’emissió a l’atmosfera d’unes 22.000 tonesl’any de diòxid de sofre, un dels agentscausants de la pluja àcida, i d’uns dosmilions de tones de CO2, el responsableprincipal de l’efecte hivernacle.

· L’energia solar és la que arriba a la Terra procedent de la radiació del sol.Sigui aprofitada o no, aquesta energiacontinuarà arribant de la mateixa manera.

· En el decurs d’aquests quinze anys lesenergies renovables han experimentat undesenvolupament importan a l’Estatespanyol. Així, l’any 2000, la produccióenergètica amb fonts d’energia renovablesva ser superior als 4 milions de TEP, xifreque equival al 5,6% del consum d’energiaprimària.

· Ara bé, tot i augmentar la producció ambenergies renovables, si el consum energèticcontinua creixent el percentatge d’aportacióde les renovables difícilment arribarà al12%, objectiu establert al Llibre blanc de laUnió Europea.

· Per fonts d’energia, l’energia hidràulica i labiomassa són les que tenen un pes mésimportant dins de l’estructura de produccióa partir de recursos renovables.A Catalunya, per exemple, la producció deles centrals microhidràuliques suposa un31% de l’energia elèctrica produïda ambfonts renovables.

· El paper de l’energia solar fotovoltaica, solartèrmica i eòlica és, de moment, molt inferiora la resta de recursos pel que fa a laproducció energètica. Cal insistir que laseva aportació no es pot valorar únicamentdes de el punt de vista quantitatiu, ja que,per exemple, la fotovoltaica, contribueix deforma important a l’equilibri territorial,perquè permet que moltes famílies queviuen aïllades en el medi rural puguindisposar d’energia elèctrica.


1

17

Àrees geogràfiques 1012m3

Amèrica del Nord 7,55

Amèrica Llatina 7,16

Europa 4,86

Antiga Unió Soviètica 56,14

Àfrica 11,18

Àsia-Pacífic 12,27

Orient Mitjà 55,91

Taula 11. Reserves provades de gas en el món

Font: BP Statistical Review of World Energy: 2002

Figura 12.- Instal·lació solar fotovoltaica.

Font: El recorregut de l’Energia: ICAEN, 2001.

5.1. L’energia solar tèrmica a Catalunya

Catalunya és troba en una zona privilegiada pelque fa a la presència de recursos naturals comara el sol, el vent, l’aigua o la biomassa, il’aprofitament d’aquests recursos podria satisfergran part del seu consum d’energia primària. Elsector solar tèrmic va iniciar-se a Catalunya acomençaments dels anys setanta i es vaconcentrar principalment en instal·lacionsparticulars en que, mica en mica, es van anarafegint instal·lacions en altres sectors d’activitat:hotels, càmpings, poliesportius, escoles, etc.

En un principi, el fet que les instal·lacions fossinmancades de suficient experièncie tècnica i d’unservei acurat de manteniment i seguiment vaprovocar que moltes no donessin els resultatsesperats i que es perdés la confiança en l’energiasolar tèrmica.

Actualment, de la difusió que s’está fent del’energia solar tèrmica, sumat a l’incrementconstant del preu de les energies convencionals,la concienciació social i la tasca de millora de laqualitat que fan entitats com APERCA(Associació de Professionals d’EnergiesRenovables de Catalunya) i l’Administració, faque l’augment del nombre d’instal·lacionsrealitzades es manté força constant.

L’any 2000 a Catalunya hi havia una superfícieinstal·lada amb energia solar tèrmica enfuncionament de 30.000 m2. Més de tres quartesparts del total de superfície instal·ladacorresponen a habitatges particulars. Nomésl’any 2000 es van instal·lar més de 5.000 m2 il’any 2001, entre 7.000 i 10.000 m2. A finals del2002 ja existia ordenança solar a vuit municipiscatalans (Barcelona, Sant Joan Despí, Esplugues,Montcada i Reixac, Cardedeu, Terrassa, Sabadelli Sant Cugat). Aquest creixement be donat per lasensibilització ciutadana i la voluntat del’Administració per promoure l’ús d’energiesrenovables.


1

18

Figura 13.- Aerobomba.

Font: El recorregut de l’Energia: ICAEN, 2001.

80.000

70.000

60.000

50.000

40.000

30.000

20.000

10.000

0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

vend

es(m

2 /any

)

Figura 14.- Evolució de l’energia solar térmica instal·lada a Catalunya.

Font: Pla de l’energia a Catalunya en l’horitzó de l’any 2010: ICAEN, 2001. Solar tèrmica a Catalunya.

Índex d’ANNEXES

ANNEX 1 Taula de coordenades solars 2

ANNEX 2 Àbac de càlcul de canonades 3

ANNEX 3 “Espessors mínims d’aïllament tèrmic” del RITE 4

ANNEX 4 Longituds equivalents per les pèrdues de càrrega en accessoris de canonades 6

ANNEX 5 Normativa aplicable 7

ANNEX 6 Ordenances solars municipals a Catalunya 8

ANNEX 7 Model de certificat d’obra 12

ANNEX 8 Magnituds i unitats 13

ANNEX 9 Glossari i Acrònims 14

ANNEX 10 Simbologia 17

ANNEX 11 Programes de càlcul 18

ANNEX 12 Guia d’empreses a Catalunya 20

ANNEX 13 Bibliografia 28

Annex

1

Taula de coordenades solars a Catalunya (graus)

Annex

1

2

Hora Gener Febrer Març Abril Maig Juny Juliol Agost Setembre Octubre Novembre Desembre

* A H A H A H A H A H A H A H A H A H A H A H A H

0 0 27 0 35 0 46 0 58 0 67 0 71 0 70 0 62 0 51 0 39 0 29 0 25

1 16 26 18 33 21 44 26 55 33 64 38 68 36 66 29 59 23 49 19 37 16 28 15 23

2 30 21 34 29 39 38 48 48 57 56 63 59 60 58 52 52 43 42 36 32 31 23 29 19

3 43 15 48 21 55 30 64 39 73 46 78 48 76 47 68 42 58 34 50 25 44 17 42 13

4 54 6 60 12 67 20 76 29 85 35 89 37 87 36 80 32 71 24 62 15 56 8 53 4

5 71 2 78 9 87 18 95 23 99 26 97 25 91 20 82 13 73 5

6 97 6 104 12 108 15 106 14 101 9 92 2

7 114 2 117 5 116 4

A: Azimut.H: Alçada Solar.

ÀBAC de càlcul

Annex

2

3

Espesors mínims d’aïllament tèrmic

Apèndix 03.1 del Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios

1. Genera l idades

Los componentes de una instalación (equipos, aparatos, conducciones y accesorios) dispondrán de unaislamiento térmico con el espesor mínimo abajo reseñado cuando contengan fluidos a temperatura:

• Inferior a la del ambiente.

• Superior a 40 °C y estén situados en locales no calefactados, entre los que se deben considerar lospatinillos, galerías, salas de máquinas y similares.

Los componentes que vengan aislados de fábrica tendrán el nivel de aislamiento marcado por la respectivanormativa o determinado por el fabricante.

En ningún caso el material podrá interferir con partes móviles del componente aislado.

Los espesores son válidos para un material con conductividad térmica de referencia [ref igual a 0,040 W/( m · K) a 20 °C]. Si se emplean materiales con conductividad térmica distinta a la de referencia, el espesor e (mm) se determinará aplicando las fórmulas siguientes (siendo eref el espesor mínimo de las tablas):

• para superficie plano paralelas: e = eref

• para superficies de sección circular de diámetro interior Di (mm):

=

• de la cual se deduce: e = · [EXP( · ln )]Nota: EXP es el número neperiano e (igual a 2,7183) elevado a...

2 . Espesores mín imos

2.1 En interiores

Los espesores, expresados en mm, serán los indicados en los siguientes apartados.

• Tuberías y accesorios

Di + 2 · erefDi

λλref

Di2

ln Di + 2 · erefDiλ

ln Di + 2 · eDiλ

λλref

Annex

3

4

Fluido interior calienteDiámetro exterior(1) mm Temperatura del fluido(2) Cº

40 a 65 66 a 100 101 a 150 151 a 200

D ≤ 35 20 20 30 40

35 < D ≤ 60 20 30 40 40

60 < D ≤ 90 30 30 40 50

90 < D ≤ 140 30 40 50 50

140 < D 30 40 50 60

1. Diámetro exterior de la tubería sin aislar2. Se escoge la temperatura máxima en la red.3. Se escoge la temperatura mínima en la red.

• Conductos y accesorios

• Aparatos y depósitos

2.2 En exteriores

Cuando los componentes estén instalados al exterior, el espesor indicado en las tablas anteriores seráincrementado, como mínimo, en 10 mm para fluidos calientes y 20 mm para fluidos fríos.

2.3 Condensaciones

Cuando el fluido esté a temperatura menor a la del ambiente se deberá evitar la formación decondensaciones superficiales e intersticiales.

2.4 Tuberías enterradas

Para redes de tuberías enterradas podrá justificarse en proyecto una solución diferente a la aquí exigida.

Superficie m2 Espessor

≤ 2 30

> 2 50

En caso de conductos fabricados con planchas aislantesse admitirá el espesor de material determinado por el fabricante.

Aire Espessor

Calent 20

Fred 30

Annex

3

5

Fluido interior frioDiámetro exterior(1) mm Temperatura del fluido(2) Cº

–20 a -10 –9,9 a 0 0,1 a 10 >10

D ≤ 35 40 30 20 20

35 < D ≤ 60 50 40 30 20

60 < D ≤ 90 50 40 30 30

90 < D ≤ 140 60 50 40 30

140 < D 60 50 40 30

Longitud equivalents de canonada. Pèrdua de càrrega delsaccesoris.

Annex

4

6

Element Diàmetre interior de la canonada(polzades) 3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2(mm) 10 15 20 25 32 40 50 65

manegot d’unió 0,00 0,00 0,03 0,04 0,05 0,07 0,08 0,12

reducció 0,28 0,42 0,70 0,91 1,19 1,40 1,82 2,80

colze de 45º 0,28 0,48 0,60 0,66 0,78 0,98 1,16 1,40

corba de 90º 0,25 0,46 0,63 0,84 1,18 1,34 1,78 2,07

colze de 90º 0,53 0,70 0,88 1,06 1,41 1,85 2,39 2,72

te de 45º 1,43 1,18 1,26 1,34 1,68 2,1 2,52 2,94

te arcada (pantalons) 2,1 2,35 2,52 2,69 3,36 4,20 5,04 5,88

te amb pas recte 0,14 0,21 0,28 0,42 0,56 0,70 1,12 0,98

te amb derivació 2,52 3,50 4,20 5,04 5,74 6,44 7,00 7,70

vàlvula de retenció batent 0,28 0,42 0,77 1,05 1,61 2,10 2,66 3,71

vàlvula de retenció pistó 1,86 2,38 3,25 3,99 5,21 6,54 8,05 9,67

vàlvula de comporta oberta 0,20 0,25 0,29 0,36 0,50 0,62 0,77 0,97

vàlvula de pas recte i seient inclinat 1,54 1,88 2,44 3,19 4,05 4,84 6,34 7,71

vàlvula d’escaire 2,66 3,57 4,69 6,02 7,84 9,59 12,04 15,54

vàlvula de seient de pas recte — 4,76 5,04 6,30 7,91 11,34 12,60 —

bescanviador — — — 2,94 7,00 17,5 18,48 19,88

caldera 3,50 4,20 4,90 5,60 6,30 7,00 8,05 9,10

caldera amb vàlvules 5,25 6,16 7,35 8,40 9,45 10,5 15,96 17,78

comptador general col·lectiu 4,5 (m c.d.a.)comptador individual o divisionari 10 (m c.d.a.)

Normativa aplicable

• RITE (Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios)ITE 02.4: Disseny de sistemes de climatització.ITE 02.8: Disseny de canonades i accessoris.ITE 02.13: Disseny de comptabilització de consums.ITE 02.15: Requisits de seguretat.ITE 03.12: Càlcul d’aïllaments tèrmics de les instal·lacions.ITE 10.1: Producció d’ACS amb sistemes solars actius. ITE 10.2.1: Disseny d’acondicionadors de piscines.

• INTA (Instituto Nacional de Técnicas Aeroespaciales)INTA 610001. Assaig de col·lectors solars tèrmicsINTA 610002. Assaig de resistència i durabilitat de col·lectors solars plans.

• UNE (Una Norma Espanyola)94.101: Col·lectors solars tèrmics. Definicions i característiques generals.100.155: Climatització. Càlcul de vasos d’expansió.100.157: Climatització. Disseny de sistemes d’expansió9100-86: Calderes de vapor. Vàlvules de seguretat100.030: Prevenció de la legionel·la en instal·lacions d’edificis.

• UNE-ENV (Norma Europea Experimental) referents als bescanviadors de calor.247-93: Terminologia.305-93: Definicions dels rendiments dels bescanviadors de calor i procediment general d’assaig per a

establir el rendiment de tots els bescanviadors de calor.306-93: Mètode de mesura dels paràmetres necessaris per a establir el rendiment.307-93: Directrius per a elaborar les instruccions d’instal·lació, operació i manteniment, necessàries per a

mantenir el rendiment de cada un dels tipus de bescanviadors de calor.308-93: Procediments d’assaig per a determinar les prestacions dels recuperadors de calor aire-aire i

aire-gasos de combustió.327-93: Procediments d’assaig per a determinar la capacitat o potència dels aerocondenadors de

convecció forçada.328-93: Procediments d’assaig per a determinar el rendiment dels enfriadors per aire de convecció forçada.

• RAP (Reglamento de Aparatos de Presión)

• REBT (Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión) i les corresponents InstruccionsTècniques Complementàries, MI.BT.

• RD 909/2001, de 27 de juliol, pel que s’estableixen els criteris higiénico-sanitaris per a laprevenció i control de la legionelosis

• NBE-CPI. Norma Bàsica de l’Edificació – Condicions de Protecció contra Incendis.

• NIA. Normas Básicas para las Instalaciones Interiores de Suministro de Agua.

• OSHT. Ordenances de Seguretat i Higiene en el Treball

• Ordenances solars municipals: Barcelona, Sant Joan Despí, Esplugues de Llobregat, Montcada i Reixach, Terrassa, Cardedeu, Sant Cugat, Sabadell

Annex

5

7

Ordenances solars municipals de Catalunya

Les ordenances solars municipals es promouen amb la finalitat de regular la incorporació de sistemesd’aprofitament actiu d’energia solar tèrmica per a la producció d’aigua calenta sanitària i l’escalfament del’aigua de piscines en edificacions de nova construcció o rehabilitacions situats als diferents termesmunicipals d’aplicació.

Les edificacions afectades per aquestes ordenances han de cobrir un percentatge mínim de l’energiaconsumida en la producció d’ACS o escalfament de la piscina mitjançant energia solar tèrmica.

Actualment a Catalunya existeixen un total de 8 municipis amb ordenança solar aprovada i un grupnombrós d’ajuntaments que l’estan elaborant o preparant. Existeix també, un bon nombre de municipisque sense la condició d’obligatoritat han introduït bonificacions fiscals per a les edificacions que incorporinun sistema solar tèrmic.

• Barcelona, Juliol de 1999

Va suposar la primera norma d’obligatorietat en l’àmbit municipal, fet que li ha suposat el reconeixementinternacional a través de diferents premis, així com haver estat referència de consulta en la redacciód’ordenances posteriors.

Les determinacions d’aquesta ordenança són d’aplicació als supòsits en els que concorrin conjuntamentles següents circumstàncies:

a) Realització de noves edificacions, rehabilitació integral o canvi d’ús de la totalitat de l’edifici oconstruccions existents, tant si són de titularitat pública com privada. Hom inclou els edificisindependents que pertanyen a instal·lacions complexes.

b) Quan sigui previsible un volum de demanda d’aigua calenta sanitària, el calentament del queal comportiuna despesa energètica diària superior als 292 MJ útils, en càlcul de mitjana anual. O bé quan calguiescalfar l’aigua d’una piscina de volum superior als 100 m3.

Aquesta ordenança va incorporar com clàusula transitòria una carència d’aplicació d’un any per tant, la seva aplicació efectiva s’inicià el juliol de 2000.

Per més informació: www.mediambient.bcn.es/cat/web/cont leg anexmedi.htm

Boletín Oficial de la Província de Barcelona n.o 181, pàg. 25, 30 de juliol de 1999.

• Sant Joan Despí, Novembre de 1999

L’ordenança solar de Sant Joan Despí ha estat la primera en ser aplicada donat que tot i ser aprovada ambposterioritat a la de Barcelona, no inclou cap clàusula de període de carència.



b) Quan sigui previsible un volum de demanda d’aigua calenta sanitària, el calentament del qual comportiuna despesa energètica diària superior als 105 MJ útils, en càlcul de mitjana anual. O bé quan calguiescalfar l’aigua d’una piscina de volum superior als 100 m3.

Per a ampliar aquesta informació al telèfon de l’ajuntament; Tel. 93 480 60 00.

Boletín Oficial de la Província de Barcelona n.o 271, pàg. 85, 12 de novembre de 1999.

Annex

6

8

• Montcada i Reixach, Febrer de 2001

L’ordenança de Montcada i Reixach va ésser una de les primeres que es van aprovar un cop es vanconèixer els primers resultats positius d’aplicació de les ordenances solars de Barcelona i Sant Joan Despí.



b) Quan sigui previsible un volum de demanda d’aigua calenta sanitària, el calentament del qual comportiuna despesa energètica diària superior als 292 MJ útils, en càlcul de mitjana anual. O bé quan calguiescalfar l’aigua d’una piscina de volum superior als 100 m3

Per més informació al telèfon de l’Ajuntament: Tel. 93 572 64 74

• Esplugues de Llobregat, Novembre de 2001

L’ordenança solar d’Esplugues de Llobregat va adaptar a la seva tipologia constructiva les ordenancesanteriorment aprovades, com a conseqüència el límit mínim de consum per a que les edificacions estiguinobligades a incorporar energia solar tèrmica es va situar molt proper al consum d’un habitatge amb perfild’utilització de 4 persones.



b) Quan sigui previsible un volum de demanda d’aigua calenta sanitària, el calentament del qual comportiuna despesa energètica diària superior als 20 MJ útils, en càlcul de mitjana anual. O bé quan calguiescalfar l’aigua d’una piscina de volum superior als 100 m3.

Per més informació al telèfon de l’Ajuntament: T. 93 572 64 74

Boletín Oficial de la Província de Barcelona n.° 267, pàg. 32, 7 de novembre de 2001.

Annex

6

9

• Terrassa, Març de 2002

L’ordenança solar de Terrassa, incorpora a més dels conceptes reguladors d’aplicació de l’energia solartèrmica per a la producció d’aigua calenta sanitària i escalfament de piscines, tota una sèrie deprescripcions tècniques sobre la tipologia i configuració del sistema a adoptar.



b) Quan sigui previsible un volum de demanda d’aigua calenta sanitària, el calentament del qual comportiuna despesa energètica diària superior als 160 MJ útils, en càlcul de mitjana anual. O bé quan calguiescalfar l’aigua d’una piscina de volum superior als 100 m3

Aquesta ordenança inclou una clàusula transitòria que indica que durant el primer any de vigència nomésserà d’aplicació quan sigui previsible un volum de demanda diària d’aigua calenta sanitària l’escalfamentdel qual comporti una despesa superior a 280 MJ útils en càlculs de mitjana anual.

Per més informació: www.terrassa.org/mediambient/estalvi/ordenança/ordenanca.htm

Boletín Oficial de la Província de Barcelona n.o 69, pàg. 97, 21 de març de 2002.

• Cardedeu, Maig de 2002

L’ordenança solar de Cardedeu és la primera d’aquestes normatives que no indica cap límit de consumenergètic en la preparació d’aigua calenta sanitària a partir del qual és obligatori cobrir un mínim del 60 %mitjançant energia solar tèrmica.



b) Quan sigui previsible la necessitat de producció d’aigua calenta sanitària o bé quan calgui escalfarl’aigua d’una piscina de volum superior als 100 m3.

Sens perjudici de l’exposat anteriorment, restaran obligats a la instal·lació del sistema objecte en aquestaOrdenança les obres estructurals i funcionals d’edificis que originalment disposin de sistema de distribuciód’aigua potable partint aquesta de la coberta de l’edifici.

Per més informació: www.Cardedeu.org/ajuntament/energia%20solar-definitiva.doc

Boletín Oficial de la Província de Barcelona n.o 267, pàg. 32, 7 de novembre de 2001.

Annex

6

10

• Sant Cugat del Vallès, Desembre de 2002

Aquesta ordenança no només regula i obliga a la incorporació de sistemes d’energia solar tèrmica per ausos d’aigua calenta sanitària i escalfament de piscines sinó que inclou les escalfament d’aigua industrialde procés.



b) Quan es tracti d’edificis residencials amb més de 8 habitatges o d’edificacions o construccions per aaltres usos en què es prevegi un volum de demanda diària d’aigua calenta sanitària (ACS) l’escalfamentdel qual comporti una despesa superior a 160 MJ útils en càlculs de mitjana, piscines de més de 100 m3, en usos industrials si cal aigua calenta per al procés.

Per més informació: www.santcugatobert.net

• Sabadell, Desembre de 2002

Cal indicar que és l’ordenança solar de més ampli abast ja que no imposa limitacions mínimes per a seraplicada en el sector d’habitatge ni en l’escalfament de piscines i inclou l’escalfament de fluids deprocessos industrials.



b) Quan sigui previsible la necessitat de producció d’aigua calenta sanitària o bé quan calgui escalfarl’aigua d’una piscina, en usos industrial tant si cal aigua per a dutxes de personal com per al’escalfament de fluids per al procés.

Per més informació: Tel. 93 745 31 84

Será d’aplicació a partir del Maig de 2004.

Annex

6

11

Model de certificat d’obra

Annex

7

12

Conversió d’unitats

Annex

8

13

Magnituds fonamentals

Magnitut unitat Símbol de la unitat

Longitud (metre) m

Massa (quilogram) k g

Temps (segon) s

Intensitat de corrent elèctric (amper) A

Temperatura termodinàmica (kelvin) K

Intensitat lluminosa (candela) c d

Magnituds derivades

Magnitut unitat Símbol de la unitat

Volum (Metre cúbic) m3

Força (Newton) N

Treball/Energia (Joule) J

Potència (Wat) W

Calor/Energia (Caloria) c a l

Potencial elèctric (Volt) V

Resistència elèctrica (Ohm) W

Pressió (Pascal) P a

Múltiples i submúltiples

Valor Prefix Símbol

1012 Tera T

109 Giga G

106 Mega M

103 quilo k

10–3 mili m

10–6 micro m

10–9 nano n

Equivalencia d’unitats

Unitat inicial Unitat final

1 cavall de vapor (HP) 735 W

1 galó 3,7854 l

1 kWh 3,6 MJ

1 kWh 860 kca l

1 barril de petroli 158,98 l

1 cal 4 ,184 J

1 J 0,24 ca l

1 MJ 240 kca l

1 kg d’Urani 82 x 1012 J

1 kg d’Urani 2 .500 Tn de carbó

1 m3 de gas de pirolissis de fusta 10.465 kJ

1 tep (tona equivalent de petroli) 4 ,2 x 1010 J

1 tep 107 kca l

1 tèrmia (th) 1.000 kca l

1 bar 1,09 atmosferes (atm)

1 bar 1,0197 kg/cm2

1 metre de columna d’aigua (m.c.d.a.) 0 ,1 atm

Exemple:12 KWh = 12 *3,6 = 43,2 MJ.

1 Mtep = 106 tep = 1013 Kcal.

15 atm = 15 atm* (1 bar/1,09 atm) = 13,76 bar.

250 W = 250 W* (1 CV/735 W) = 0,34 CV.

Àbac de càlcul Taula gràfica o quadre sinòptic dequantitats segons uns sistemes figuratiuscodificats que permeten efectuardeterminats càlculs numèrics.

Absorbidor Part del captador solar que capta laradiació solar que hi incideix en energiatèrmica interna, transmetent-laposteriorment al fluid calorportador.

Absorció Intercanvi de calor i de treball entre dossistemes.

Pèrdua d’intensitat d’un feix de radiacionsen travessar un medi absorbent.

Adiabàtic Procés en el que no existeix unatransferència de calor amb l’exterior.

Acer al carboni Es consideren acers els aliatges de ferroamb un contingut de carboni comprèsentre el 0,1 i l´1,76 %.

Per obtenir acer cal descarburar el ferrocolat que prové de l’alt forn. Ladescarburació consisteix a reduir elcontingut de carboni. Aquest ferro colattambé té un contingut massa elevatd’impureses que cal reduir, ja que lidonen fragilitat (fòsfor) o li redueixen lamal·leabilitat (sofre).

Acer galvanitzat Procés que es realitza per protegir a l’acerde la corrosió. Si es realitza per immersióen bany electrolític es pot donar més omenys gruix a la capa de galvanitzat. Ésun procediment adequat per aquellesestructures que es trobin exposadescontínuament a agents meteorològics.

Acer inoxidable Aleació de Fe – C (entre 0.03% - 2%) icontingut en Crom inferior al 13%.Presenta una gran resistència a la corrosiói a les altes temperatures a la vegada queuna gran duresa i fàcil polimerització.Requereix de baix manteniment i presentauna elevada resistència a la tracció.

Dipòsit on s’acumula l’aigua escalfada perl’energia solar.

Afeli Punt de l’òrbita d’un planeta quan aquestés més allunyat del Sol.

Aïllament Conjunt d’elements que contribueixen aaïllar una superfície.

Alçada solar És l’angle que formen els raigs solars ambl’horitzontal quan arriben a la superfície dela terra.

Aliatge Substància metàl·lica composta de mésd’un element.

Metall de baixa densitat i alta reactànciaobtingut a partir de recobrir l’alumini ambuna pel·lícula d’òxid adherent i continua.Es troba en color mate i té una granresistència a la corrosió.

Dispositiu dissenyat per evitar la corrosióque existeix entre els diferents metalls del’acumulador. El material permet ser

atacat amb molta més facilitat que laresta d’elements de la instal·lació.Actualment, existeix un altre protector dela corrosió, el Correx, que té el mateixefecte i té molta més durabilitat.

Àtom Sistema format per un determinat nombrede partícules elementals que, essentelèctricament neutre, posseeixintrínsecament les característiques d’unelement químic i n’és la quantitat méspetita que pot intervenir en unacombinació química.

Azimut És l’angle que forma la projecció delsraigs solars sobre el pla tangent a lasuperfície terrestre i el sud geogràfic.

Bany electrolític Procés a que són sotmesos diferentsmaterials metàl·lics que consisteix ensotmetre’ls a una cuba amb els materialslíquids diluïts que es pretenen transferir almaterial metàl·lic.

Dispositiu on es produeix la transferènciad’energia del circuit primari al circuitsecundari.

Biomassa Conjunt de la matèria orgànica renovabled’origen vegetal, animal o procedent de laseva transformació natural o artificial.

Dispositiu electromecànic que produeix lacirculació forçada del fluid a través d’uncircuit.

By-pass Circuit paral·lel a un circuit principal quepermet derivar el fluid del circuit principalcap al by – pass si per qualsevol cosainteressa que no circuli pel circuitprincipal.

Calcificació Procés de formació de carbonat de calci ifosfat de calci.

Calibrar Establir una correspondència entre unesmagnituds elegides com a patrons i unesaltres magnituds a avaluar; mesurar.

Calor específic Quantitat de calor necessària peraugmentar la temperatura d’una unitat demassa un grau.

Calor latent Calor associat al canvi d’estat d’unasubstància.

Calor sensible Calor associat al canvi de temperaturad’una substància.

Altrament dita massa tèrmica o inèrciatèrmica. És una característica pròpia delsmaterials que indica la quantitat d’energianecessària que ha d’absorbir perincrementar la seva temperatura en ungrau.

Carcassa Component del captador que en conformala superfície exterior, fixa la coberta,conté i protegeix la resta de components isuporta els ancoratges.

Cautxú Elastòmer extret del làtex de diversesplantes, l’única de les quals que té

Capacitatcalorífica

Bombacirculadora

Bescanviadorde calor

Ànode deprotecció

Aluminianoditzat

Acumuladorsolar

Absorció de lesradiacions

Annex

9

14

Glossari de terminologïa: Acrònims

importància industrial és l’hevea (Heveabrasiliensis). Cautxú vulcanitzat,sintètic, ...

Cavitació Conjunt de fenòmens relacionats ambl’aparició de cavitats a l’interior d’unamassa líquida en moviment, quan lapressió ateny valors prou baixos.

Aparell de mesura de la radiació solar queparteix d’una relació proporcional entreradiació rebuda i producció elèctrica.

Coberta Element de material transparent a laradiació solar que cobreix l’obertura pertal de disminuir les pèrdues de calor iprotegir l’absorbidor del medi ambient.

Cobertura solar Percentatge de l’energia total necessària,que s’obté mitjançant la captació solar.

Paràmetre que determina la resistènciaque ofereix un material a dilatar-se enfunció de la temperatura a que és sotmès.S’expressa en K–1.

Paràmetre que determina la resistènciaque ofereix un material al pas de calor per ell mateix. Determina quant desusceptible és el material a transferir calorpel seu cos.

Connexió mixta Forma d’unir els diferents captadors quecombina connexions en sèrie i enparal·lel.

Forma de connexionat en la que esconnecten totes les entrades delsdiferents captadors i totes les sortidesdels diferents captadors, resultant elmateix funcionament que un úniccaptador de dimensions més grans.

Connexió sèrie Forma de connexionat en la que la sortidad’un captador es connecta a l’entrada delsegüent i així successivament.

Transferència de calor que vaacompanyada de desplaçament dematèria.

Moviment del fluid per efectes de ladiferència de temperatures. Ens referiríema convecció forçada quan el moviment delfluid no es fes de forma natural sinó quefos necessària l’aportació d’un sistemaextern al mateix sistema per impulsar elfluid.

Data logger Dispositiu electrònic que permetemmagatzemar dades d’una instal·lació.Per exemple, temperatures, cabals,pressions, ...

Procés electroquímic que consisteix en ladeposició de substàncies específiques ensuperfície de metalls per a dotar a laplaca absorbidora del captador solard’unes característiques de màximaabsorció i mínima reflexió.

Eficiència En termodinàmica, s’entén com la fraccióde la calor absorbida per una màquinatèrmica que és convertida en treball.

Electrovàlvules Vàlvules de pas regulades mitjançantsistemes elèctrics.

Font energètica que complemental’energia solar fins a cobrir les necessitats.

Fluid termòfor Líquid que mentre circula pels captadorsabsorbeix l’energia, s’escalfa i latransporta per a transferir l’energiarefredant-se mitjançant un bescanviador iescalfant un altre mitjà (normalmentaigua, aire, terra, ...).

Galvanòmetre Medidor de la resistència elèctrica d’unmaterial, és a dir, determina quantdificulta al pas del flux de corrent un cos.

Irradiancia Flux de radiació solar que incideix sobreuna unitat de superfície per unitat detemps. Es tracta d’una densitat depotència.

Manòmetre Instrument utilitzat per a mesurar lapressió dels fluids, especialment delsgasos.

Òrbita Trajectòria que descriu a l’espai un astre.

Ordenança solar Normativa municipal que obliga al’aplicació d’energia solar tèrmica endeterminades edificacions segonsconsum.

Periheli El punt de l’òrbita d’un planeta, d’uncometa o d’un asteroide més pròxim alSol.

Piranòmetre Instrument meteorològic destinat a lamesura de la radiació solar global,anomenat també solarímetre.

Pla de l’Eclíptica Trajectòria aparent que descriu el Sol alllarg d’un any en el firmament dels estelsfixos.

Procés de lligat per fusió a través d’unaresistència elèctrica incorporada a unaccessori.

Escuma polimèrica unicel·lular i rígidafabricada a partir del modelatge de perlespreexpandides de poliestirè expansible oun dels seus copolímers, que presentauna estructura cel·lular tancada i plenad’aire. Popularment és conegut com suroblanc.

Polipropilè Polímer provinent de la Poliolefinasintètica del propè emprada encanonades.

Potència emesa per un cos en formad’ones electromagnètiques.

Purgador d’aire Dispositiu que permet la sortida de l’aireacumulat en el circuit. Pot ser manual oautomàtic.

Radiació Emissió i propagació d’energia sota laforma d’ones electromagnètiques.

Radiació difusa Radiació que arriba a un objecte haventestat reflectida per algun cos.

Radiació directa Radiació que prové directament del solsense resultar reflectida per cap altre cos.

Suma de l’energia que prové del sol mésla radiació difusa celeste i la radiació solarreflectida, que incideix sobre unasuperfície.

Sonda de temperatura dissenyadaespecialment per a col·locar-lasubmergida en dipòsits o volumsd’acumulació.

Sondad’immersió

Radiació solarglobal

Potènciad’irradiació

Poliestirèexpandit (EPS)

Plaques“electro-soldades”

Energia desuport

Deposicionselectroquímiques

Convecciónatural

Connexióparal·lel

Coeficient detransmissiótèrmica

Coeficient dedilataciótèrmica

Cèl·lula solarcalibrada

Annex

9

15

Extensió capaç de mesurar unatemperatura del fluid, detectar incrementso decrements de temperatures.

Superfície amb propietats diverses segonsla longitud d’ona. Poden ser: a) superfícies caracteritzades per teniruna gran absortància per la radiació solari una dèbil emitància per a les radiacionsinfraroges. de l’absorbidor. b) Cobertesque reflecteixen els raigs infrarojos dellarga longitud d’ona.

Termosifó Equip solar tèrmic compacte.

Termòstat Aparell electromecànic que s’acciona enfunció d’una ordre rebuda d’untermòmetre.

Aparell electromecànic que s’accionasegons una diferència de temperaturesdonada per dues sondes col·locades alcircuit.

Terra radiant Sistema de climatització d’habitatges enel que la transmissió de calor s’esdevémitjançant un seguit de tubs en serpentíextesos al llarg del sòl.

Transmissivitat Relació entre l’energia transmesa i laincident en un feix d’oneselectromagnètiques.

Unió de dos conductes mitjançantl’escalfament i la posterior fusió delmaterial del conducte.

Dispositiu que permet la circulació delfluid de treball en un sol sentit.

Vàlvula de tall Dispositiu que permet interrompre el pasdel fluid en un circuit.

Tipus de vàlvula capaç de barrejar elsfluids provinents de dos conductesdiferents.

Vàlvula Dispositiu que serveix per a regular el fluxd’un líquid, d’un gas, d’un correntd’electrons, etc, o que els permet decircular en un determinat sentit d’unaconducció, tot impedint-los de fer-ho en elsentit contrari.

Dispositiu que limita la pressió màxima delcircuit.

Dispositiu que permet absorbir lesvariacions de pressió en un circuit tancatproduïdes per les variacions detemperatura del fluid de treball. Pot serobert o tancat, segons estigui o no en

comunicació amb l’atmosfera.

Vidre opac Característica del vidre que impedeix elpas de la llum solar.

Viscositat Resistència que ofereixen tots els fluids, ialguns sòlids, a canviar llur forma sotal’acció de forces exteriors.

Vitrificat Material o substància transformada envidre per fusió.

Watt Unitat internacional de potència, desímbol W, equivalent a un joule persegon.

ACS Aigua Calenta Sanitària.

APERCA Associació de Professionals d’EnergiesRenovables a Catalunya .

BP British Petroleum.

CIEMAT Centro de Investigaciones Medioambientales.

EWEA Associació Europea d’Energia Eòlica.

ICAEN Institut Català d’Energia.

ICP Interruptor de Control de Potència.

ID Interruptor diferencial.

IPCC Panell Intergobernamental de Científicspel Canvi climàtic.

IPPC Panell Intergovernamental de Científicspel Canvi Climàtic.

ITE Instrucción Técnica.

NBE Normativa bàsica de l’edificació.

OPEP Organització de Països Productors dePetroli.

PIB Producte Interior Brut.

RAP Reglamento de Aparatos de Alta presión.

RITE Reglamento de Instalaciones Térmicas enla Edificación.

RSU Residus Sòlids Urbans.

TEP Tonelada Equivalent de Petroli.

TD Termostat Diferencial.

UNE Una norma española.

WWI World Watch Institute.Vas d’expansió

Vàlvules deseguretat

Vàlvulamescladora

Vàlvulaantiretorn

Unions pertermofusió

Termòstatdiferencial

Superfícieselectiva

Sonda detemperatura

Annex

9

16

Simbología

Annex

1 0

17

Col·lector solar Vàlvula

Col·lector solar Termòstat d’inmersió

Purgador Vàlvula de 3 vies, zona motoritzada

Vàlvula d’equilibrat Vàlvula de seguretat amb monòmetre

Vàlvula mescladora de 3 vies Vas d’expansió tancat

Bomba simple Bomba doble

Caldera mural mixta Calentador instantani de gas

Cablímetre Comptador

Controlador solar Dipòsit

Desaigua Interacumulador de serpentí

Vàlvula antiretror Termòmetre

Anticorrosiu Vàlvula de seguretat

Bomba d’aspiració Bescanviador de plaques

Vàlvula monotoritzada 2 vies Col·lector solar tèrmic sense coberta

Programes de càlcul

AI capítol 5 del Quadern s’han esmentat diversos procediments de càlcul útils per a realitzardimensionaments bàsics amb energia solar.

En el mercat es troben disponibles diferents paquets informàtics (software) per al dimensionatd’instal.lacions solars tèrmiques, des de senzills fulls de càlcul a veritables simuladors del funcionamentestacionari de les més complexes instal·lacions.

A continuació es descriuen alguns dels més emprats:

• TRNSYS

Aquest és un paquet informàtic d’alta capacitat en la resolució d’equacions algebraiques i diferencials queincorpora una llibreria amb els sistemes més emprats en instal·lacions tèrmiques, tant solars comconvencionals i dissenyat especialment per a la realització de simulacions transitòries. Aquestessimulacions poden durar doncs, des de varies hores a només uns segons.

Cada un dels elements de la instal·lació han d’ésser descrits per separat mitjançant una rutina informàticaanomenada TYPE, això permet l’anàlisi del conjunt del sistema o també de parts del mateix. Aquest tipusde programa està indicat en el disseny i simulació de sistemes de mitja i gran envergadura.

Per a més informació: www.aiguasol.com

• SIMCAD

Simcad és un programa de dibuix informàtic que ofereix totes les eines típiques per a dibuixar, visualitzar,imprimir i exportar plànols en dues i tres dimensions. La virtut d’aquest programa és la possibilitat queofereix de convertir la geometria dels edificis dibuixats a dades útils en la simulació dinàmica delcomportament tèrmic del mateix.

Un cop que l’edifici objecte del projecte ha estat creat amb Simcad, la generació del fitxer de descripciód’edifici compatible amb TRNSYS (format BU) es realitza de forma senzilla. Aquest fitxer es processaposteriorment dins el mòdul d’edificació. Es poden alhora definir tots els paràmetres com guanys interns,infiltració, ventilació, calefacció, controls domòtics i regulació.

• CENSOL

Censol és el programa de càlcul dissenyat per CENSOLAR, empresa pionera en la formació a distànciad’instal·ladors amb energia solar, és en realitat un full de càlcul que reuneix les fórmules bàsiques deldimensionat de captadors emprant els rendiments mitjos diaris de captadors.

Permet l’elaboració de petits informes per adjuntar al pressupost de la solució adoptada. Idioma castellà.

Per a més informació: www.censolar.es

• PC-Solar 2.0

Aquest és un programa gràfic multifuncional , que permet calcular i visualitzar diverses variablesdirectament relacionades amb l’energia solar i el disseny d’edificiacions.

Les seves eines abarquen, des del càlcul d’ombres d’un edifici, al guany solar i també inclou una funció dedibuix de trajectories solars. Aquest paquet és gratuït per als alumnes de CENSOLAR.

Annex

1 1

18

• T-SOL

Aquest és un programa informàtic per al disseny i simulació d’instal·lacions solars tèrmiques per aescalfament d’aigua, climatització de piscines i calefacció que utilitza un entorn visual gràfic fàcil i ràpidd’utilitzar.

EI programa permet fel el càlcul de rendibilitat dels muntatges, inclou dades meteorològiques de l’estatespanyol i dades de funcionament d’un ampli ventall dels col·lectors disponible al nostre mercat. Permetl’elaboració d’informes i està disponible en castellà.

Per a més informació: www.valentin.de/englisch/startseite-e.htm

• F-CHART

Programa de càlcul per a instal·lacions solar de producció d’aigua calenta que segueix l’anomenat mètodede les “corbes F” que permet la parametrització de funcionament de les instal·lacions solars tèrmiques apartir de l’anàlisi complert d’uns casos exemplars.

Aquest programa permet l’optimització del dimensionat de superfície de col·lectors en funció de criteriseconòmics o de productivitat.

Per a més informació es pot visitar el lloc d’Internet: www.fchart.com

• POLYSUN

Eina per al dimensionament d’instal·lacions inclosa en el CD-Rom “SPF info-CD 2001 “, aquest programautilitza un entron gràfic molt agradable i complert amb possibilitat de variar tots els paràmetres defuncionament del sistema i comparar d’aquesta forma els resultats obtinguts.

EI programa està en Alemany i Anglès i incorpora una extensa base de dades amb els resultats delsassatjos a captadors realitzats per l’Institut Solar SPF a Alemanya. EI programa genera informes endiversos idiomes inclòs el Castellà.

Per més informació sol·licitar el CD-Rom contactar amb [email protected]

• SOLAR TOOLS

Aquest és un paquet informàtic que compren diferents eines relacionades amb l’energia solar, com eltraçat de la trajectòria solar, la longitud de les ombres, disseny de paràbol·les concentradores i càlculd’instal·lacions solars per a la producció d’aigua calenta sanitària.

És un programa basat en un full de càlcul que determina el dimensionat de camp de captadors solarstèrmics a partir del funcionament estacionari mig diari dels diferents mesos de l’any. És una eina simpleque pot servir alhora per definir elements del sistema. Aquest programa està disponible en Català.

Per més informació: www.solartools.net

Annex

1 1

19

ABROsoI Equipos Solares Dos de Maig, 222 4rt 4a. 08013 BarcelonaTel. 93 2466843 Fax. 93 2466843 [email protected]

AGEC SL / IngenuCrta. Manresa km 49.5 PI Pronisa25280 Solsona Tel. 973 480365 Fax. 973 480642 [email protected]

AIGUASOL Bioco, S.L. C/ Palau, 4 2n. 2a. 08002 BarcelonaTel. 93 3424755Fax. 93 3424756 [email protected]

Alter. Solar “Ondasolar” Safa,6 Po1.Ind. Estació nau 26 17300 BlanesTel. 972 330 450 Fax. 972 337395 [email protected]

Altersun, S.L.C/ València, 15 - 21 08110 Montcada i Reixac Tel. 93 564 15 62Fax. 93 564 16 74 [email protected]

Ambiental de Serveis Pol. Ind. Tapies nau 5 43890 Hospitalet Infante Tel. 977 820838Fax. 977 823493ecabellos amentamail.net

Aplicacions Solars, SCCL C/ Sant Magí, 4 ent. 2n 08240 ManresaTel. 93 8745658 Fax. 93 8745658 [email protected]

ATESA S.A.Pol.La Seu Ind. C/ B. Nau 17 / 9 25700 La Seu d’UrgellTel. 973 354101Fax. 973 360692 [email protected]

B.V.GAS, S.L.C/ Aymeric, 1 baixos 08190 Sant Cugat Tel. 93 6756606 Fax. 93 5900662 [email protected]

BCN Cambra Lògica Proj. BCN Solaring Materiales, SL Sant Joan, 808629 Torrelles de Llobregat Tel. 93 6890136Fax. 93 6890545 [email protected]

Calefaccions Pradell Passeig de la Generalitat, 32 08500 VicTel./Fax. 93 8851197 [email protected]

CAPTA RENOVABLES, SL C/ D’en Xammar, 13 08301 MataróTel. 93 7909006 Fax. 93 7909045 [email protected]

Comercial TECCA S.A. Teixidors, 117820 Banyoles Tel. 972 575216Fax. 972 573904 [email protected]

ChromagenProlongación Av. Arrahona 41/43 Pol. Ind. Santiga 08210 Barberà del Vallès Tel. 93 7181500 Fax. 93 7180103 [email protected]

Annex

1 2

20

Guia d’empreses

DIASOLARParc Tecnològic del Vallès centre d’empreses08290 Cerdanyola Tel. 93 5820242 Fax. 93 5801354 [email protected]

Dominnova, SLC/ Camp d’Or, 16 2n. 1 a. 17007 GironaTel. 972 215805 Fax. 972 225172 [email protected]

Ecoclima SLAv. Catalunya, 52 6è 4a. 43002 TarragonaTel. 977 249862 [email protected]

Ecoinnova GroupViolante de Hongria, 120-126 08028 BarcelonaTel. 93 5325555 Fax. 93 4090032 [email protected]

Elèctrica Pintó C/ Major, 8 08259 Fonollosa Tel. 93 8366011 Fax. 93 8366031energiesrenovables@ ??????capinto.com

EnecsolrelCtra. San Feliu, 7308480 L’ametlla del Vallès Tel. 651 63 89 94

Energia Solar Tècnica SCP Sant Jordi, 2125100 Almacelles Tel. 654331472 Fax. 973 748 [email protected]

Energie Solaire Hispano Swiss SAC/ Cantir 24 Nau 13 Pol. Ind. Magarola08292 Esparreguera Tel. 93 7776430Fax. 93 7795021 [email protected]

EnersoftCasp, 46 Sè. G 08010 Barcelona Tel. 93 3171827 Fax. 93 3171635 [email protected]/enersoft

ENERSOL Energia Solar Av. Sant Bernat Calbó, 39 43205 ReusTel. 977 753292 Fax. 977 753292 [email protected]

Enwesa SolarC/ Barcelona, 14 Crta. Nac. 340 43892 Miami PlayaTel. 977 172849 Fax. 977 172847 [email protected]

EPROAMB, SLLCtra. Montcada, 184 08223 TerrassaTel. 93 7830740 Fax. 93 7311628 [email protected]

ERG Solar Lleida, SL Avda. Tarradellas, 45-47 25001 LleidaTel. 973 216052 Fax. 973 206672 [email protected]

Erich Schlauer Las Dos Tartanas 43890 Hospitalet Infante Tel. 606 238 511Fax. 977 172724 [email protected]

ErmontCardenal Vidal Barraquer, 5 43550 UlldeconaTel. 977 721016 Fax. 977 721016 [email protected]

Estudi d’Enginyeria del Vallès, S.L.Advocat Cirera, 25, 2n 08201 Sabadell Tel. 93 727 83 10Fax. 93 727 48 37 [email protected]

Annex

1 2

21

E.Z. EnginyeriaSant Pau, 10, 1 ° 4°08201 Sabadell Tel. 93 745 98 14 Fax. 93 723 17 18 [email protected]

Factor 4 Instal·lacions, S.L. C/ Carena de Mas Bellver, 97 08224 TerrassaTel. 93 7337070 Fax. 93 7337071 [email protected]

Frigicoll S.A. Blasco de Garay, s/n 08960 Sant Just Desvern Tel. 93 4803322Fax. 93 4803323 [email protected]

G.A.E., S.L.Diagonal, 465 pral. 2 A 08036 BarcelonaTel. 93 3630488 Fax. 93 3221836 [email protected]

G.C.A. Eng. Associats S.A. Ausias Marc, 92 esc. C ent. 3a

08013 BarcelonaTel. 93 2462909 Fax. 93 2317961 [email protected]

Giordano Solar S.L.C/ Joaquin Vayreda, s/n Nau 3 08911 BadalonaTel. 93 3899037 [email protected]/gior danosolar

Girtec Serveis SLL Campcardos, 76 17005 Girona Tel. 972 249256 Fax. 972 249257 [email protected]

Grupo Ind. DISOL, S.A. Passeig de Gràcia, 21 lr. 08007 BarcelonaTel. 93 4671310 Fax. 93 4883108 [email protected]

Hernandez Sierra SL Vidal i Barraquer, 4t. 3a. 43005 TarragonaTel, 977 241260Fax. 977 241260

HospisolPassatge Rectoria, 808901 Hospitalet del LL. Tel. 93 337 14 36Fax. 93 337 89 49 [email protected]

Ibersolar S.A.Port Ginesta, local 516 08860 Castelldefels Tel. 93 6350440Fax. 93 [email protected]

IMMOSOLAR, S.L. C/ Escoles Pies, 8 08870 SitgesTel. 93 8113700 Fax. 93 8113701 [email protected]

IMPAC 3, S.L.Avd. Meridiana, 44208030 BarcelonaTel. 93 3455704Fax. 93 [email protected]

Inalco S.L.Santa Caterina, 16 08930 Sant Adrià Tel. 93 4621664 Fax. 93 3818149 [email protected]

Ind. REHAU S.A. P Ind.Camí Ral C/Miquel Servet 25 08850 GavaTel. 93 6363500 Fax. 93 [email protected]

Annex

1 2

22

INNOVA SCCLC/ Cooperativa, 67 baixos 08302 MataróTel. 93 7554283 Fax. 93 [email protected]

Insol 3 XXI S.L. Pere Costa, 9 baixos 08024 Barcelona Tel. 93 4500232 Fax. 93 4552561 [email protected]

Inst. Carrilet S.L.Constitución, 19 Bl 13 n°1 08014 BarcelonaTel. 93 3321812 Fax. 93 [email protected]

Inst. Patel S.L.Passeig de la Riera, 61 lr.la.08191 RubíTel. 93 5888136Fax. 93 [email protected]

InstalacionesVillellas,SL (ESOLTEF)C/ Trinquet, 3208034 BarcelonaTel. 93 2047416Fax. 93 [email protected]£com

Instal ArtC/ Elisi, 3208014 BarcelonaTel. 93 4263891angel [email protected]

Instal·lacions GenerPlaça Amadeu Borràs, 72 bj dr08440 CardedeuTel. 93 8711123Fax. 93 [email protected]

Instal·lacions Segarra S.L.Pere Grau, 7208320 El MasnouTel. 93 5402875Fax. 93 [email protected]

Instal·lacions SERCOM SLPintor Torres, 13508224 TerrassaTel. 93 7892069Fax. 93 [email protected]

Instal·lacions Tonva S.L.Passeig de la Sort, 25 L 543830 TorredembarraTel. 977 640798Fax. 977 [email protected]

Intiam Ruai S.L.R. de Joan Miró s/n, edif. Rubí+D08191 RubíTel. 93 5813902Fax. 93 [email protected]

Inygen S.L.Numància, 111 Local A08029 BarcelonaTel. 93 [email protected]

LKN SistemesPol.Industrial CongostMas Pujols nau G08520 Les FranquesesTel. 93 8402 933Fax. 93 [email protected]

Mastilfels SLAlmogàvars, 66, 1er B08018 BarcelonaTel. 93 300 39 90Fax. 93 [email protected]

Miquel Pont PlanaRicoma, 1308400 GranollersTel. 666 O l 77 3 8

M. Fuertes, S.A.Sant Jaume, 7-908980 St. Feliu de LlobregatTel. 93 6665851Fax. 93 [email protected]

Annex

1 2

23

Mina Pública d’Aigües de TerrassaC/ Societat, 2608221 TerrassaTel. 93 7362820Fax. 93 [email protected]

Nueva Nuinsa S. L. (Solar)Avda. Paral·lel, 51 Edif. ENDESA08004 BarcelonaTel. 93 5092593Fax. 93 [email protected]

Plàstics TècnicsAvd. Maresme, 25108301 MataróTel. 93 7573025Fax. 93 [email protected]

Projec - Solar Instal·lacionsSalvador Espriu, 1, 1 er 5a

08430 La Roca del VallèsTel. 610 60 10 OS

RAELEC,SCCLC/ Llenguadoc, 23 baixos08207 Sabadell670 294774Fax. 93 [email protected]

Robert Bosch JunkersAvda. Carrilet, 6708902 L’HospitaletTel. 93 5082697Fax. 93 [email protected]

SchweizerMas Asperó, 308770 Sant Sadurní d’AnoiaTel. 93 8183709Fax. 93 [email protected]

SERINSA E.i Medi Amb.SAPol. Ind. Francolí Parc.22 Nau 843006 TarragonaTel. 977 529537Fax. 977 [email protected]. serinsa. com

Siemens Controlmatic, S.A.La Plata, 183, Pol Industrial. Riu Clar43080 TarragonaTel. 977 55 30 56Fax. 977 55 O5 07

Sistemes Energètics Solars SESColl i Vehi, 4917100 La Bisbal Tel. 972 640894Fax. 972 [email protected]

Sistemes Manclima SLArcadi Balaguer, 5108860 CastelldefelsTel. 93 6366340Fax. 93 [email protected]

Solar Ingenieria 2000 S.A.Avda. de la Pineda, 208860 CastelldefelsTel. 93 6362112Fax. 93 [email protected]

Solar Maresme SCPC/ Dinamarca 22-24 local08303 MataróTel. 93 7414948Fax. 93 [email protected]

Solar Point SCPRda. Sant Ramón, 72 lr. 2n.08830 Sant BoiTel. 669 291 [email protected]

Solartherm GK 2000 SLAv. Vall d’Or, 7408197 ValldoreixTel. 93 [email protected]

SOLESan Sebastian, 2443 892 Miami PlayaTel. 977 810144Fax. 977 810366

Annex

1 2

24

SOLnet 2000 SCPC/ La Pau, 78 1r. 2n.08240 ManresaTel. 687 719 [email protected]

SolSulet S.L.C/ Majr, 93 3a

08759 Vallirana609 642424Fax. 93 [email protected]

SoltermiaC/Major, 708211 Castellar del VallèsTel. 93 7473200Fax. 93 [email protected]

Sum. Inst. Man. MIMSAC/ Iquique, 608918 BadalonaTel. 93 4607703Fax. 93 [email protected]

TFMPol. Ind. Pla d’en ColL C/ Gaià, 508110 Montcada i ReixacTel. 93 5753666Fax. 93 [email protected]

T.G. Estudis, Serveis i Promocions Urbanístiques SLDiputació 224 1er.08011 BarcelonaTel. 93 4126577/977 690525Fax. 93 [email protected]

Tomas Font S.L.C/ Catalunya, 708225 TerrassaTel. 93 7884357Fax. 93 [email protected]

Trama Tecno AmbientalRipollès, 4608026 BarcelonaTel. 93 4463234Fax. 93 [email protected]

Viessmann, S.L.C/Selva, 2 pla. 1a B1 edif. Geminis08820 El Prat (Mas Blau)Tel. 93 4785848FAx. 93 [email protected]. viessmann.com

VNG Estalvi Energètic, S.L.C/Sant Pau, 2808800 Vilanova i la GaltrúTel. 93 8146367Fax. 93 [email protected]

Wolf Igerica S.A.Amadeu Torner, 7008902 L’HospitaletTel. 666 562 728Fax. 93 [email protected]

Zeusolar S.L.Rosselló, 7908029 BarcelonaTel. 93 4100332Fex. 93 [email protected]

Sant Jaume, 9908150 Parets del VallèsTel. 93 5731199Fax. 93 [email protected]

Crta. Sta Colamo, Km. 1117410 Sils (Girona)Tel. 972 168519Fax. 972 [email protected]

Annex

1 2

25

Agències d’energia locals a Catalunya

Agència Comarcal d’Energia (ACE)Pg. Callao s/nEdifici de Promocions CulturalsTel. 93 7573003Fax. 93 7572112Abarca tot el Maresme

Agència d’Energia del Pirineu (ADEP)Pg Joan Brudieu, 1525700 La Seu d’UrgellTel. 973 353112Fax. 973 352788Abarca: Alt Urgell, Pallar Sobirà, Cerdanya i Valh Aran

Agència Local d’Informació i ServeisEnergètics de TerrassaNord, 7408221 TerrassaTel. 93 7844742

Barnagel (Ecoserveis)Via Laietana, 15, 3r 4a8003 BarcelonaTel. 93 3193586Fax. 93 [email protected]

Fundació Tàrraco Energia Local (TarracoEL)Avda. Pau Casals, 1743003 TarragonaFel. 977 225460Fax. 977 240900

Annex

1 2

26

Guia de components

Acumuladors

ATESA (www.atesa-solar.com)

CHROMAGEN(www.chromagen.co.il/general.htm)

ESCOSOL (www.salvadorescoda.com)

ISOFOTON (www.isofoton.es)

KAYSUN (www.frigicoll.es)

LKN (www.lknsistemes.com)

MADE (91.383.62.40, Madrid)

MEGASUN (www.megasun.de)

NORDSOL (www.eproamb.es)

ROCA (www.roca.es)

SOLAHART(wwv.solarequip.com.au/solahart.htm)

STIEBEL ELTRON (www.stiebel-eltron.de/índex_g.html)

WOLF (www.wolfiberica.com)

Calderes i grups tèrmics

FAGOR (www.fa og r.com)

FERROLLI( www.ferroli.es)

JUNKERS (www;iunkers.com)

SAUNIER DUVAL (www.saunierduval.es)

VAILLANT (www.vaillant.com)

VIESSMANN (www.viessmann.com)

Acumuladors

ACV(www.acv-world.com)

EPROAMB (www.eproamb.com)

IDROGAS (www.idrogassnc.com)

LAPESA (www.lapesa.es)

STIEBEL ELTRON (www.stiebel-eltron.de/índex_g.html)

VAILLANT (www.vaillant.com)

VIESSMANN (www.viessmann.com)

VITREX (www.vitres.es)

Bombes

ESPA( www.espa.com)

GRUNDFOS (www.arundfos.com)

WILO (www.wilo.de)

Altres accessoris

ALFA LAVAL (bescanviadors de plaques, ...)(www.alfalaval.com)

DANFOSS (termòstats, ...) (www.danfoss.com)

EKOPLASTIK (canonades de polipropilè, ...)(www.ekoplastik.cz)

FRIGICOLL (máquines absorció,...)(ww.frigicoll.es)HONEYWELL (termòstats,...)(www.honeywell.com)

ISOCELL (Aïllaments tubulars, ...)(www.isocell.at)

KAIMANNFLEX (Aïllaments, ...)(www.citisolanti.it/s3.htm)

KAMSTRUP (Comptadors estàtics de calor,...)(www.kamstrup.com)

SIEMENS (centraletes reguladores, ...) (w

VIDOFLEX (Aïllaments, ...)(www.anavid.co.il/Products.asp)

Annex

1 2

27

Bibliografía

• Energia solar tèrmica (curs de formació,2.002 ICAEN)

• Apuntes de energia solar térmica (Sotavent1.995, J.Serrano Pujol i A. Ruiz Alcalà)

• Manual de instalaciones de calefacción paraagua caliente (AMV ediciones 2.000, F.Martín Sànchez)

• La energia solar, aplicaciones pràcticas(Censolar 2.001)

• Instalaciones de energia solar, tomo 7, 2 i 3(Censolar 1.994)

• Energia solar térmica de baja temperatura(Progensa 2.000, M. Castro Gil, A. ColmenarSantos)

• Atlas de radiació solar a Catalunya (ICAEN, 2.000)

• Avances en energia solar, recopilación deartículos técnicos publicados en Era Solar(Progensa, 1.998)

• Criteris de qualitat i disseny d’instahlacionsd’energia solar per a aigua calenta icalefacció (APERCA, 1.999)

• Càlculo y diseno de instalaciones de AguaCaliente Sanitaria (Roca,1.997)

• Les energies renovables a Catalunya (ICAEN, 1.997)

• Esquemas hidràulicos de calefacción y aguacaliente sanitaria (Clima 1.999, J. GarcíaPérez)

• Calefacción yrefrescamiento porsuperfíciesradiantes (Paraninfo 2.001, M.OrtegaRodríguez, A.Ortega Rodríguez)

• Enciclopedia de la climatización, Calefacción(ed. CEAC 1.996, Martín Llorens)

• Normas UNE incluidas en la RITE (Ministeriode Fomento, Ministerio de Indústria yenergia, IDAE, Atecyr, 1.998)

• Càlculo de la energia solar (Ministerio deagricultura, pesca y alimentación, 1.983,José Javier García - Badell)

• Pliego de condiciones técnicas 2.002 (IDAE, 2.002)

Annex

1 3

28

Consells pràctics d’estalvi

8 CONSELLS PRÀCTICS D’ESTALVI

1 La calefacció i l’aire condicionat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 Els aparells domèstics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 L’aigua calenta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

4 Resum gràfic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Tal com s’ha comentat en capítols anteriors,especialment aquells on es feia referència a larelació entre l’instal·lador i l’usuari, s’ha destacat laimportància de que el professional tingui lacapacitat de transmetre a l’usuari la conscienciaciósobre la relació entre estalvi d’aigua i energia i lasatisfacció personal amb la instal·lació solar.

En aquest capítol farem un repàs d’alguns delsconsells pràctics d’estalvi energètic i d’úsracional de l’energia més relacionats amb elconsum d’ACS i l’escalfor als edificis.

1. La calefacció i l’airecondicionat

Sens dubte el tàndem d’aplicacions relacionadesamb el confort tèrmic de les persones al llarg del’any és el que més energia requereix i és, pertant, on cal donar més èmfasi en lesrecomanacions de sistemes eficients.

La temperatura i la humitat amb les que enssentim còmodes varia, segons la nostraconstitució física, la nostra edat i segons tambédeterminats factors psicològics.

Caldrà remarcar doncs que, per aconseguir unasensació de confort i de benestar, durant l’hivernnomés cal que la temperatura sigui entorn a 20 ºC, mentre que a l’es t i u es pot estarcòmodament amb una temperatura al voltant de 25 ºC.

En aquest sentit, podem recordar a l’usuari quequan pugi o baixi la temperatura de consigna enun grau, el consum d’energia varia en un 8%.S’ha de recomanar la instal·lació de termòstats orellotges programables per poder regularcorrectament la temperatura.

A l’hora de proposar la instal·lació d’un sistemaper produir fred i/o calor en un habitatge o unequipament haurem de tenir en compte l’ús quese’n farà i les dimensions i les característiquesdels espais a escalfar o refredar. El mésimportant és que es tracti del tipusd’insta l · lac ió que t ingui e l mín imconsum i que els elements siguin homologats itècnicament contrastats per poder tenir totes lesgaranties que funcionarà correctament.

Una bona eina per mostrar a l’usuari les qualitatsd’eficiència de l’equipament proposat ésl’etiquetatge energètic o les dades de rendimentque hi ha en el manual o catàleg tècnic, comtambé la referència de les normatives d’assaigque s’hagin emprat.

Caldrà donar les indicacions correctes a l’usuaride com ha de fer servir i mantenir el sistema ol’equipament instal·lat per tal de conservar-lo enbon estat i extreure-li el màxim rendiment.

Alguns consel ls que es poden donar

1. L’escalfor del sol a l’hivern i la ventilaciónatural a l’estiu són els sistemes méseconòmics que hi ha per aconseguir escalfaro refredar els edificis.

2. Les finestres amb doble vidre i el passa-pasen el tancament de portes i finestres són duesbones solucions per evitar la pèrdua de calor.

3. Els tendals, les cortines, les persianes i elsvoladissos redueixen l’entrada de calor durantel dia.

4. A l’hivern, pujar les persianes i obrir lescortines, quan hi ha sol, proporciona llum icalor de franc. Durant la nit, tancant elsporticons i baixant les persianes, permetreduir les pèrdues d’escalfor.

5. Si es disposa d’un sistema de calefacció a gas,cal que la caldera estigui equipada amb encesaelectrònica i elements de regulació, com ara untermòstat programable. En aquest cas, ésconvenient que la caldera tingui modulació depotència per tal que es pugui adaptar a lesdiferents condicions de demanda.

6. Si existeix un sistema de calefacció elèctric,convé emprar sistemes per acumulació ambtarifa nocturna. No suposarà un estalvi netd’energia, però sí de diners.

7. La calefacció i l’aire condicionat poden serproporcionats per un sol aparell, instal·lantuna bomba de calor reversible.

8. Revisar i mantenir periòdicament elssistemes de climatització allarguen la vidadels equips i milloren tant la seguretat com elrendiment de les instal·lacions.

Un habitatge amb els sostres i les parets benaïllades i amb finestres que tanquinadequadament, redueix els costos decalefacció fins a un 50%.

Consells pràctics per l’estalvi

8

2

2. Els aparells domèstics

Els progressos tecnològics han posat al nostreabast un gran nombre d’aparells domèstics queens faciliten la vida.

La cuina és el lloc de la casa on se n’hiconcentren més. El seu consum pot representarmés del 50% de la despesa energètica total de lallar.

És fonamental que en el moment de necessitar-ne un de nou informem bé a l’usuari de quin és elcomportament energètic de l’aparell, ja quepodem estalviar-li molts diners si la compra ésencertada.

Durant la vida útil d’un aparell domèstic, l’energiaconsumida pot arribar a costar el doble del seupreu de compra. L’etiqueta informativa queporten els electrodomèstics els classifica demillor (A) a pitjor (G), segons sigui el consumenergètic.

A més de l’elecció de l’aparell eficient podemsuggerir alguns hàbits d’utilització que permetinpotenciar l’estalvi i per tant la satisfacció delnostre client.

Alguns consel ls en l ’ús del f r igor í f ic ide l congelador

1. La temperatura del frigorífic s’ha de mantenirentre els 3 i els 5ºC; per cada grau més defred, el consum augmenta un 6%. En el casdel congelador, no convé reduir latemperatura per sota dels -18ºC.

2. El frigorífic i el congelador són els aparellsque més energia consumeixen a la llar. Siobrim i tanquem la porta del frigorífic massasovint, o si la porta tanca malament, hi hauràpèrdues importants de fred que faranincrementar el consum.

3. Els aliments s’han de deixar refredar abans deposar-los a la nevera i mai no s’han decol·locar amuntegats, sinó ordenats en elsprestatges.

4. Convé mantenir el frigorífic i el congeladorallunyats dels focus de calor com el forn, elsol o la calefacció.

Alguns consel ls en l ’ús de la cuina, e lforn i e l microones:

1. La cuina de gas proporciona una coccióràpida i és fàcil regular la potència del foc. Calevitar que la flama sobresurti del recipient ique els líquids puguin apagar-la, si vessen.

2. La cuina de vitroceràmica elèctrica permetobtenir una temperatura constant i benrepartida. Convé fer servir recipients amb unfons gruixut i pla i apagar la placa uns minutsabans que s’acabin de coure els aliments, jaque així s’aprofita la calor residual.

3. Mentre dura el procés de cocció s’han detapar els recipients per evitar les pèrdues ibaixar el foc quan s’arribi a la temperatura.

4. Cada vegada que obrim la porta del fornperdem un 20% de la calor acumulada.

5. El microones és un bon substitut de la cuina idel forn per descongelar un aliment, escalfarlíquids o cuinar certs tipus de menjars. La despesa energètica és menor.

Alguns consel ls en l ’ús de la rentadora,e l rentaplats, l ’assecadora i la p lanxa:

1. Recomanar rentadores, rentaplats iassecadores de baix consum i assessorar quees facin servir quan estiguin ben plenes ajudaa aconseguir millorar l’eficiència energètica iun estalvi per l’usuari.

2. Cal recomanar que es renti en fred. La rentadora és, després del frigorífic,l’electrodomèstic que més energia consumeixa la llar. El 90% de l’energia que fa servir és perescalfar l’aigua. Un programa a 90ºCconsumeix 4 vegades més energia que a 40ºC.

3. Abans de fer servir l’assecadora, calcentrifugar la roba rentada per tal d’extreureel major volum possible d’aigua. L’escalfor delsol és sempre el millor sistema d’assecat.

4. Si es fa servir la planxa per a una sola peçade roba la resistència s’escalfa massavegades i el consum d’energia és més elevat.


8

3

3. L’aigua calenta

Com a professionals hem de procurar a l’usuari oclient la informació relativa als diferents sistemesde producció d’aigua calenta que es fan servir albany, a la cuina o per rentar la roba, amb energiaelèctrica, amb escalfadors de gas natural od’altres combustibles. I tots aquests sistemespoden ser interconnectats amb captadors solarsper tal de minimitzar el consum d’energiaconvencional.

Ara bé, sigui quin sigui el sistema escollit, ésimportant conscienciar per consumir la menorquantitat d’aigua possible, ja que si esdesaprofita no només s’està llançant aigua (el recurs), sinó també l’energia perduda i el cost.

A lguns consel ls :

1. Escollint la dutxa, en lloc del bany, es gastauna tercera part d’aigua i s’estalvia la mateixaquantitat d’energia. La dutxa consumeix uns40 litres d’aigua calenta, mentre que el banyen consumeix uns 120.

2. L’acumulador o l’escalfador d’aigua ha d’estarsituat al més a prop possible dels punts deconsum per reduir al màxim les pèrduesd’energia quan l’aigua circula per lescanonades.

3. Convé fer servir la rentadora i el rentaplatsquan estiguin ben plens. Com en el cas del’energia, la quantitat d’aigua consumida seràla mateixa, tant si estan plens com si estanbuits.

4. Consells senzills que també serveixen perestalviar aigua:

• no deixar mai les aixetes obertes

• reparar les aixetes i cisternes quedegotegin

• instal·lar difusors que barregin l’aigua ambl’aire

• reduir el volum de la cisterna del vàter

• mantenir els jardins amb el mínim consumd’aigua per regada


8

4

4. Consells pràctics per a l’estalvi energètic i d’aigua a la llar


8

5

Aprofiteu la calor del Solaixecant les persianesdurant les hoires del’assolellada.A la nit, en canvi,tanqueu-les, a fi que noes perdi calor a travésdels vidres de lesfinestres. La calefacciósolar es gratuïta, comtambé la llum natural.

Aprofiteu sempre quesigui posible la llumnatural.És millor per a la vista ino us ho carregaran enel rebut de l’electricitat.

Per no perdre la calorque hem aconseguit,instal·lem tires depassapas a les juntes iescletxes de les finestres:a més a més, estalviareud’un 5 a un 10% del’energia emprada perescalfar o refredar.

Obriu les finestres eltemps necessari; perventilar una habitació, engeneral uns 10 minutssón suficients per netejari regenerar l’aire existent.

Tingueu present que unbany consumeix 3 copsmés energia que unadutxa i a més amb unbany es gasta entre 4 i 5cops més aigua.

Repareu les aixetes quedegotin. Una gota cadasegon suposa un consummensual de 1.000 litres.Una cisterna que degotapot perdre fins a 150 litresd’aigua diaris.No deixeu l’aixeta obertaen rentar-vos les dents oquan us ensaboneu a ladutxa ...

A l’estiu, amb unatemperatura de 25°Cestaràs prou bé i noconsumiràs amb excès.

A l’hivern, mantenir unatemperatura de 19-20°C és suficient per gaudir d’un confort adient.Reduir la temperatura ungrau suposa un estalvid’energia del 8%.

Valoreu també lapossibilitat d’instal·larmòduls solars fotovoltaicsper a produir energiaelèctrica. Poden ésserconnectats a la xarxa oaïllats

Els captadors solars sónuna bona solució per aobtenir aigua calenta icalefacció.Una instal·lació de 2-3metres quadrats decaptadors solars potproduir la major part del’aigua calenta sanitàrianecessària per unhabitatge familiar, amb un estalvi de 15.000 a20.000 pessetes l’any.

Mireu de no obrir i tancarla porta de la neveraconstantment.S’hi per molt fred.

Sempre que una bombetahagi d’estar moltes horesfuncionant, és molt millortreballar amb bombetesfluorescents compactes,durarant molt més!De tota l’energia que gastauna bombeta normal,només el 5% és llum, laresta és calor. Amb lesbombetes d’estalvi, alvoltant del 30% és llum iduren molt més.

No feu servir la rentadorani el rentavaixelles fins que no siguin ben plens,ja que consumeixenpràcticament la mateixaelectricitat tantsi són plens com buits.

Eviteu que hi hagi llumencesos inútilment.

Netegeu les bombetes.D’aquesta maneran’augmentareu la llum i us duraran més. Feu-hoquan estiguin apagades i fredes.

Utilitzeu el servei públic: el metro, l’autobús o eltren per desplaçar-vos, obé utilitzeu la forçalocomotriu de les cames.

Documentació de la instal·lació

7 DOCUMENTACIÓ DE LA INSTAL·LACIÓ

1 Pressupost de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.1 Condicions prèvies a la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Línies d’ajuts, bonificacions i campanyes de promoció . . . . . . . . . . . 4

2 Contracte de disseny i d’execució de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3 Document de resultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4 Document de recepció provisional i final de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . 84.1 Garanties de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

5 Contracte de manteniment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

En aquest capítol farem una descripció delsdiferents documents relacionats amb lesinstal·lacions solars tèrmiques. Aquests són elreflex de la relació entre l’empresa i el client i, encas de divergència de criteris, són els quecertificaran el disseny, el material i compromisosadquirits.

1. Pressupost de lainstal·lació

Sens dubte, el pressupost és un dels documentsmés importants ja que en moltes ocasions és elque permet pendre una decisió o un altre.

La complexitat dels pressupostos pot diferirmoltíssim en funció de la dimensió de lainstal·lació. Així, en una instal·lació de gransdimensions el pressupost pot tenir partidessemblants als pressupostos de construcció. Encanvi, el pressupost d’una instal·lació compactaunifamiliar pot ser desenvolupat ràpidamentconeixent tan sols tres o quatre paràmetres delque es vol aconseguir.

Sigui com sigui, un pressupost ha de detallarmolt bé què és el que inclou: el transport,únicament el material, si hi ha inclosa la màd’obra, manteniment, etc.

En general, ha de contenir com a mínim elsconceptes següents:

• Cost dels materials:

– col·lectors

– acumulador

– bescanviador

– vas d’expansió

– canonades i accessoris

– cost de l’aïllament

– cost de l’anticongelant

• Cost del sistema elèctric i de control

• Cost de construcció de l’estructura desuport i/o d’altres accions d’obra civilrequerides

• Cost del transport del material i ladescàrrega a l’obra.

• Cost de la mà d’obra de la instal·lació, perseparat o inclòs en les partides anteriors

• Cost de les proves de funcionament

• Impostos i taxes aplicables (tipus d’IVA,permisos, legalitzacions, etc.)

En instal·lacions amb superfícies de captaciósuperiors a 10 m2 aproximadament o en elscasos que l’usuari ho requereixi, caldrà afegir alpressupost les partides següents:

• Seguretat i higiene (2%)

• Direcció tècnica facultativa d’obra (3%)

Tot i que no formi part de la fase executiva de lainstal·lació, és convenient afegir al pressupost elcost dels conceptes que repercutiran enl’explotació posterior de la instal·lació, com ara:

• Contracte de manteniment.

• Pòlissa d’assegurances.

És important que totes les partides delpressupost quedin ben definides i que, en lamesura del possible, es lliuri tancat.


7

2


7

3

Sistema d’energia solar tèrmica per a ACSPreu unitari Preu total

Codi Descripció tipus d’obra2 Unitat/metres (euros) (euros)

1.1 Col·lector solar model ZZZ de la firma XXX 2 606,17 1.212,34

1.2 Central de control solar 1 151,15 151,15

1.3 Canonada PPR 25 mm PN-20 exterior 30 m 26,61 798,38

1.4 Vas d’expansió tancat circuit solar 1 87,69 87,69

1.5 Regulador de cabal circuit primari solar 1 37,26 37,26

1.6 Líquid anticongelant circuit solar 1 39,97 39,97

1.7 Sistema de circulació i seguretat tipus XXX 1 215,16 215,16

1.8 Sistema d’acumulació i bescanvi S2-300 1 1.905,32 1.905,32

1.9 Comptador d’aigua en línia d’ACS 1 50,78 50,78

1.10 Instal·lació elèctrica associada 1 292,09 292,09

Sistema d’energia solar per a ACS 4.790,14

IVA (7%1) 335,31

Pressupost total 5.125,45

Exemple de pressupost d’una instal·lació solar tèrmica per ACS en un habitatge unifamiliar individual.

(1) L’IVA aplicat en aquest pressupost és del 7 % en cas de facturació a promotors i del 16 % per a la resta de situacions(2) En aquest pressupost el cost de cada partida inclou la ma d’obra i les tasques complementàries requerides. Unitat d’obra totalment instal·lada.

1.1. Condicions prèvies a la instal·lació

Una informació que cal afegir al pressupost sónles condicions sota les quals és o no vàlid el costdetallat, per evitar males interpretacions. Ésimportant indicar les partides i/o accions que noquedin incloses en el pressupost presentat,sense esperar a que l’usuari hagi d’intuir-les.

Algunes d’aquestes partides poden ser:

• Ajudes de paleta.

• Lloguer d’estructures auxiliars en elmuntatge.

• Lloguer de grues i/o d’altres elementsd’elevació.

• Control de qualitat en obra per part delaboratoris especialitzats.

• Legalització de projectes.

• Retocs sobre elements constructius que espuguin veure afectats en el procés demuntatge, com per exemple retocs depintura.

També caldrà indicar en el mateix document depressupost o d’oferta com s’ha de trobar l’obraper tal d’iniciar el muntatge dels equips queintegren el sistema d’aprofitament solar.

Tot i que en petites instal·lacions aquest aspecteés menys complexe, és recomanable incloure enla documentació de l’oferta un cronograma deles accions principals que s’han de realitzar.

1.2. Línies d’ajuts, bonificacions icampanyes de promoció

En la mesura de les possibilitats de disponibilitatd’informació per part del professional, ésinteressant incloure en el document d’oferta dela instal·lació quines són les línies d’ajuts al’abast de l’usuari per tal d’accedir-hi, si convé.

En aquest sentit, és convenient adreçar l’usuari ales agències locals de l’energia, l’ICAEN i/o laSecretaria d’APERCA per tal que pugi completar iampliar la informació referent a possibilitats,condicions, terminis de presentació idocumentació requerida.

Els ajuts principals per a les instal·lacions solarstèrmiques disponibles són:

• Reducció de l’impost municipal de llicènciad’obres per part d’alguns municipis deCatalunya.

• Subvencions a fons perdut a escala local,regional i estatal.

• Línia de finançament FITA SOLAR per ainstal·lacions col·lectives solars tèrmiques ifotovoltaiques per part de l’ICF (InstitutCatalà de Finances) en col·laboració ambl’ICAEN.

• Desgravació de l’impost de societats de lesinversions en estalvi energètic i energiesrenovables del Ministeri d’Hisenda del’Estat per a petites i mitjanes empreses.


7

4

2. Contracte de disseny id’execució de la instal·lació

Històricament, i en petites instal·lacions, elcontracte o l’acceptació de l’oferta erahabitualment verbal. Aquest fet va suposar unproblema a l’hora de poder resoldre conflictes defuncionament, disseny o mantenimentposteriors.

Per evitar malentesos, discussions i altresproblemes, el més recomanable és proposar lasignatura d’un contracte que inclogui disseny,subministrament, execució i manteniment de lainstal·lació solar en el que s’expliciti de formaclara i concisa aspectes com:

• L’objecte del contracte, el tipusd’instal·lació i el lloc de realització.

• Les dades d’identificació del comprador ide l’empresa o empreses instal·ladores.

• El tipus de documentació presentada:aspectes tècnics, pressupost, condicions,resultats esperats, etc. sota el que esregirà el contracte.

• El disseny i el dimensionament de lainstal·lació solar.

• L’energia tèrmica prevista i la fracció solar.

• L’esquema general de la instal·lació.

• Les condicions modificades o modificablesen el període d’execució.

• El termini de temps o de durada delpresent contracte.

• Les obligacions i els drets tant del’empresa com de l’usuari.

• Les condicions d’anul·lació de contracteper part d’ambdues parts.

• La forma de pagament.

• Els documents que s’expediran a lafinalització dels treballs, com ara elcertificat de recepció d’obra, etc.


7

5

3. Document de resultats

És interessant facilitar a l’usuari quins són elsresultats de la instal·lació i quin és tambél’estalvi energètic i ambiental resultant de lainstal·lació solar tèrmica. Pot reflectir, perexemple, quina quantitat de petroli o gas naturals’ha estalviat, quantes tones de CO2 s’evitenemetre a l’atmosfera, etc. A més, és atractiupresentar l’estalvi econòmic anual querepresenta la instal·lació i quin és el períodeaproximat d’amortització.

A continuació, es mostra una manera depresentar els resultats previstos de la instal·lació.

Cal indicar també els paràmetres climàtics ques’han tingut en compte en el dimensionament iproducció tèrmica, fent esment de la font deprocedència.

• Radiació solar global (kWh/ m2 dia)

• Temperatura exterior mitjana (ºC)

• Temperatura de l’aigua de xarxa (ºC)

Aquestes dades han d’anar sempreacompanyades de la font d’informació emprada:Atles de radiació solar a Catalunya, InstitutCatalà de Meteorologia, companyia locald’aigües, ordenança solar, etc.


7

6

Consum diari estimat (l):

Persones/llits/...:

Ocupació (%, dies,....):

Temperatura de servei (ºC):

Captador solar utilitzat:

Equació de rendiment:

Inclinació captador:

Orientació captador:

Mes Demanda energètica Energia solar produïda Energia auxiliar necessària Fracció solar(%)(kWh/mes) (kWh/mes) (kWh/mes)

Gener

Febrer

Març

Abril

Maig

Juny

Juliol

Agost

Setembre

Octubre

Novembre

Desembre

Tota l anual

Dades d’entrada:

Dades de sortida

És habitual i molt útil incloure en el document deresultats previstos per la instal·lació solar tèrmicadissenyada una taula resum de les dades méssignificatives:

És interessant també acompanyar els resultatsamb una representació gràfica de la demandaenergètica com la producció solar al llarg del’any. En aquest sentit, és important, aclarir queen cas de variacions importants respecte a lesdades de partida es produiran variacions en laproducció solar i, per tant, en la fracció d’energiaconvencional estalviada.


7

7

Núm. de captadors solars:

Superfície de captació instal·lada:

Volum d’acumulació solar:

Tipus d’aplicació:

Sistema convencional auxiliar:

Demanda energètica total prevista:

Demanda auxiliar requerida:

Producció d’energia solar prevista:

Fracció solar:

Estalvi energètic:

Estalvi econòmic anual:

Període de retorn de la inversió:

Cost de la instal·lació:

Estalvi d’emissions de CO2:

Resum final de dades

4. Document de recepcióprovisional i final de lainstal·lació

Aquest document actua com a certificat deconformitat de l’usuari o receptor de lainstal·lació conforme el disseny, els materials iels treballs executats s’ajusten al que es vacontractar en el seu moment.

També és convenient incloure un llistat dematerials en forma de taula amb una casella devalidació, és a dir, una columna on es puguiindicar de forma manual el vist-i-plau o ladisconformitat amb cada un dels elementsprincipals de la instal·lació.

El document pot tenir el format semblant o igualal Certificat de qualitat i especificacions tècniquesd’APERCA, en el qual queden reflectides lescaracterístiques principals de cada un delselements que integren la instal·lació disponible al’Annex 7 i al CD-Rom.

En el document és convenient indicar lesnormes, els reglaments i/o els manuals que s’hanconsiderat en el disseny i l’execució de lainstal·lació, com també si hi ha hagut direcciód’obra o intervenció de laboratoris o d’altresentitats de control i verificació.

Per tal de donar validesa a aquest document,igual que a la resta de la documentació de lainstal·lació, cal que sigui signat per l’usuari, elreceptor de la instal·lació i per l’instal·lador il’executor del muntatge, en totes les planes i,especialment, en la plana final, on constaran elsnoms complets dels signants. Per serconseqüents, el bon funcionament de lainstal·lació no es pot avaluar de maneraautomàtica, per tant, aquest document ocertificat s’haurà de signar després d’un tempssuficient de funcionament, definit prèviament.

4.1. Garanties de la instal·lació

En el document de garanties de la instal·laciós’especificarà amb detall quins són els materialssubjectes a garantia, quin és el període devigència i quins conceptes cobreix.

En cada cas caldrà deixar ben explicitat si elconcepte de garantia comporta i inclou:

• Despeses de desplaçament del personaltècnic a la instal·lació.

• Substitució i/o reparació dels elements quepresentin mal funcionament.

• Despeses d’enviament d’aquests materialsa l’origen, al fabricant o als distribuïdorsamb servei tècnic oficial.

• Mà d’obra corresponent a les tasquesrealitzades en la reparació.

Alhora, caldrà deixar explicitat per escrit quinessón les condicions que invaliden la garantia, comper exemple la manipulació o el mal ús de l’equipper part de l’usuari o d’altres persones alienes al’empresa instal·ladora. També caldrà que eldocument identifiqui si el concepte de garantiava o no lligat a l’existència d’un contracte demanteniment i quin tipus d’empreses estanqualificades per portar a terme aquesta tasca, enel cas de no coincidir amb la mateixa empresainstal·ladora.

Pel que fa als captadors, cal que es traspassiamb cura el concepte de garantia que dónadirectament el fabricant, fent especial atenció atrencaments deguts a accions vandàliques i/ofenòmens atmosfèrics excepcionals. En aquestsentit, caldrà aclarir si el concepte de garantiaobliga o no a l’existència d’una pòlissad’assegurances i quins termes ha d’establir.


7

8

5. Contracte de manteniment

El contracte de manteniment lliga la propietat dela instal·lació i l’empresa que ha de realitzar lestasques de manteniment per tal d’assegurar elfuncionament correcte de l’equipament solarinstal·lat.

Com a contracte que és, ha d’incorporar almenysles clàusules o els apartats següents:

• La identificació de les parts contractants,la propietat i l’empresa mantenidora.

• L’objecte del contracte.

• La durada del contracte i la fórmula derenovació escollida, automàtica orenegociable.

• L’abast de les tasques de manteniment arealitzar, on ha de quedar clar el número devisites anuals de manteniment preventiu,com també el temps màxim de respostadavant d’avaries funcionals.

• El cost del servei i els conceptes inclosos.Per exemple, pot estar inclosa la mà d’obraemprada en les visites preventives peròfacturar-se a part la corresponent areparacions correctives de malfuncionaments o d’avaries.

• Cal especificar els materials de substitucióinclosos en el preu del contracte, perexemple la substitució del líquid termòfordel circuit primari cada 3 o 5 anys, lasubstitució de l’ànode de sacrifici delsacumuladors cada 5 anys, etc.

Com que les instal·lacions solars tèrmiquesestan, generalment, integrades en el sistema deproducció de calor de l’edifici, caldrà especificarla interrelació entre sistemes i contractes demanteniment complementaris en cas queexisteixin. Per exemple, l’usuari pot tenir uncontracte de manteniment per a la seva calderade gasoil. Si és possible, s’ha d’oferir uncontracte global de manteniment que permetiuna rebaixa econòmica a l’usuari ja que suposamés rendibilitat per a l’empresa mantenidoraevitant interferències possibles entre accions depersonal d’altres empreses.

En aquests casos caldrà amollar les tasques demanteniment preventiu del conjunt d’elementsinclosos en el contracte; generalment aixòcomporta fer totes les feines aprofitant la posadaen marxa hivernal del sistema de calefacció il’aturada a la primavera.


7

9

Muntatge i manteniment d’instal·lacions

6 MUNTATGE I MANTENIMENT D’INSTAL·LACIONS

1 Planejament de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 El material a l’obra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3 Criteris de muntatge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.1 Muntatge de la instal·lació. Criteris generals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.2 Muntatge de les estructures i els col·lectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.3 Muntatge de l’acumulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43.4 Muntatge del bescanviador de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.5 Muntatge de la bomba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.6 Muntatge de canonades i accessoris . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.7 Muntatge de l’aïllament . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53.8 Muntatge dels comptadors d’energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4 Posada en marxa de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64.1 Operacions de posada en marxa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

5 Proves funcionals dels equips en la recepció d’obra . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.1 Proves d’estanqueïtat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.2 Proves de funcionament o escalfament . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.3 Proves de circulació del fluid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.4 Proves d’accessoris . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.5 Lliurament de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

6 Manteniment de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106.1 Operacions de manteniment més usuals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116.2 Altres operacions de manteniment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126.3 Programa de manteniment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

1. Planejament de lainstal·lació

Un dels aspectes previs al muntatge de lainstal·lació és que el pressupost que s’hapresentat al propietari reflecteixi clarament elcontingut complert de la instal·lació i s’hagiaprovat. Això implica que, durant la primera visitaa la instal·lació, s’ha d’haver pres tota lainformació que li permeti redactar un pressupostdesglossat i fiable. Cal:

• Definir el recorregut de les canonades i leslongituds.

• Definir l’ubicació dels captadors i elsistema d’ancoratge a la coberta o elsuport.

• Definir el lloc on ubicar el dipòsit iinterconnexionat amb el sistema auxiliar.

• Determinar quin tipus de mitjans d’elevaciócal (bastides, grues, etc.) per muntar lescanonades, els captadors, etc.

• Determinar ajudes de paleta, si calen, perubicar els captadors als seu lloc.

• Estimar el temps de muntatge delsdiferents apartats.

Si existís algun apartat de la instal·lació pendentd’avaluar econòmicament per aspectes aliens ala pròpia instal·lació, per exemple obres enl’edifici, això ho haurem de reflectir en elpressupost per tal que el propietari siguiconscient que el preu final pot variar en relació al’oferta inicial.

Tot això evitarà els malentesos que podrienhaver en les instal·lacions, entre l’instal·lador i elpropietari.

A vegades, durant la primera visita a l’obra pertal de fer el pressupost, la pressa és la causa deno parar atenció en detalls que tenen certaimportància. Això ens causarà maldecaps al’hora de muntar la instal·lació que s’han d’evitar.

Alguns aspectes importants a considerar podrienser:

• L’orientació dels captadors.

• No estudiar detalladament el sistema defixació dels captadors a la cobertaespecífica de l’habitatge.

• No parar atenció als accessos per ubicarels equips, per exemple el dipòsit solarproposat té unes dimensions que nopermeten passar per la porta d’accés de lasala.

• Suposar un recorregut de canonades queen la realitat s’haurà de variar per raonsinherents a l’obra; aquesta variació i elsobrecost que suposa, qui l’assumeix?

Un altre aspecte a tenir en compte és lacoordinació del personal que treballa en lainstal·lació, sobretot quan realitzen obres deconstrucció. Aquest aspecte permet optimitzar eltemps i la previsió de variants respecte delcronograma original.


6

2

2. El material a l’obra

Es presenta resumidament com s’ha demanipular el material durant la provisió i durantl’etapa d’instal·lació i es fan algunesrecomanacions:

• A l’obra, és important disposar d’unmagatzem o d’algun lloc on es puguiemmagatzemar el material que es va duentsense que quedi a la intempèrie i on s’evitial màxim que es pugui malmetre enmanipular altres elements.

• Cal anar en compte a l’hora de transportarel material fins a l’obra. Existeixenassegurances de transport per a materialfràgil que cobreix possibles accidents oruptures del material.

• Tant bon punt es rebi el material a l’obra ésimportant comprovar-ne l’estat i que no técap desperfecte. És un aspecte importantper evitar possibles confusions imalentesos posteriors.

• L’emmagatzematge i el transport delscol·lectors requereix una manipulacióacurada per la fragilitat del vidre. Lesconnexions dels col·lectors també sónpunts febles i per tant s’han de protegir. Elscol·lectors han d’estar correctamentprotegits amb materials amortidors o ambfustes.

• Si s’ha d’ajornar alguna etapa de lainstal·lació per inclemències del temps ésimportant retirar tots els materials queestiguin a la intempèrie a la vegada queretirar els elements que puguindesprendre’s o que no s’hagin acabatd’instal·lar. Tenen una importància especialels elements elèctrics o electromecànics,com ara bombes circuladores, reguladorselectrònics, cables, etc., ja que l’aigua(sigui de pluja o de l’obra) els potmalmetre. Com a criteri es recomana queaquests elements estiguin en un lloc sec iprotegit de la humitat, la pols i els cops perevitar també corrosions.

• Pel que fa als col·lectors, tant durantl’emmagatzematge, com el transport o sihan de quedar a la intempèrie durant unperíode de temps llarg, convé protegir-losdels efectes dels raigs solars per evitar quel’absorbidor, en absència d’aigua, assoleixitemperatures elevades per a ell mateix i al’hora de manipular-lo.

• Tots els muntatges que es puguin fer altaller en lloc de a la mateixa instal·lació ésrecomenable per una qüestió simplementde comoditat i de facilitat. Per exemple, elquadre elèctric del control solar sovint ésun element estàndard i es pot muntar altaller, això estalvia temps a l’hora delmuntatge elèctric en la instal·lació.

En general, les instal·lacions solars tèrmiquestenen parts dels circuits bastant repetitives, aixòens permet estandarditzar els material i/o elselements necessaris, qüestió que ens facilitaportar a terme el muntatge.


6

3

3. Criteris de muntatge

3.1. Muntatge de la instal·lació.Criteris generals

A continuació, es presenten una sèrie derecomanacions per al muntatge de la instal·lació:

• És molt important tenir en compte tota lanormativa vigent. Cal tenir en compte elsreglaments vigents i les recomanacionsdels fabricants.

• Cal utilitzar materials i procediments quegaranteixin les exigències de servei,durabilitat i manteniment.

• Cal anar amb molt de compte amb eltransport i la manipulació dels elementsper tal de no malmetre les juntes, lesconnexions, etc.

• És recomanable que lluminàries, equips demesura i altres mecanismes fràgils odelicats es protegeixin degudament en lainstal·lació. Si es produeixen rascades oaltres fets que puguin malmetre lainstal·lació és aconsellable aplicar una capade pintura rica en zinc o altres materialsequivalents.

• Una neteja correcta abans, durant idesprés de la instal·lació pot evitarproblemes d’oxidació o malgastamentprematur de l’obra. Ara bé, no tampoc s’hade fer molt periòdicament.

• És convenient mirar-s’hi en centrar els eixosde les canalitzacions amb els de les pecesde connexionat sense haver de recórrer aforçar els materials, les canonades...

• Convé que la instal·lació hagi estatdissenyada de tal manera que es puguiaccedir còmodament a tots els elementsde la instal·lació per a possiblesreparacions.

• Resulta molt útil deixar les plaques decaracterístiques dels elements de lainstal·lació a la vista.

• Els circuits de distribució d’ACS s’han deprotegir contra la corrosió.

• És interessant fer el disseny pensant en lapossibilitat de poder buidar l’aigua de totala instal·lació.

3.2. Muntatge de les estructures i elscol·lectors

• Cal conèixer amb exactitud les càrregues aquè estaran sotmeses les estructures pertenir-ho en compte a l’hora de dissenyar lainstal·lació.

• La subjecció dels col·lectors a lesestructures s’ha de fer pensant que haurande suportar les càrregues de vent i de neu,però a la vegada que no han de permetrela transmissió dels esforços de dilataciódels col·lectors a les estructures. A més, lasubjecció ha de ser fàcilment desmuntableper si cal desmuntar-la en casos deruptura, etc.

• La canonada de connexió entre elscol·lectors i les vàlvules de seguretathauria de tenir la longitud mínima possible ino posar-hi entremig vàlvules o claus quepuguin obstruir-se per brutícia, etc.

• És recomanable que els col·lectors, durantel muntatge, quedin exposats al sol elmínim de temps possible. Si no es potevitar, les vies d’entrada i sortida delscol·lectors han d’estar totalment obertes.Aquesta recomanació és aplicable fins queel sistema estigui en funcionament.

• La connexió entre canonada i captador s’hade realitzar amb molta cura i revisar al capd’uns dies (entre 10 i 15) de la posada enmarxa.

3.3. Muntatge de l’acumulador

• Aquesta és una etapa del muntatgecomplexa i que, en tots els casos, had’estar sotmesa a la normativa vigent.

• En acumuladors grans (més de 1.000 l) caltenir en consideració les estructures defixació i disseny dels edificis i la instal·lacióhauran d’anar a càrrec d’un professional.


6

4

3.4. Muntatge del bescanviador de calor

• Cal seguir les especificacions del fabricant.

• S’ha de preveure l’accessibilitat delbescanviador per a operacions posteriorsde substitució.

3.5. Muntatge de la bomba

• Les bombes en línia s’instal·laran amb l’eixde rotació horitzontal i amb espai suficientper tal que es puguin desmuntar.

• El diàmetre de les canonadesd’acoblament no pot ser mai inferior aldiàmetre de la boca d’aspiració de labomba.

• La connexió de les canonades a lesbombes no pot provocar esforçosrecíprocs, per això és aconsellable fixar béles canonades abans i després de labomba.

3.6. Muntatge de canonades i accessoris

• És aconsellable repassar tot el materialabans de començar la instal·lació perassegurar-se que no existeixen canonadesdoblegades, fissurades, oxidades, etc.

• Cal tenir en compte el lloc on es guarden,ja que les canonades es poden danyar ambel sol o si estan a la intempèrie.

• Per fer un ús millor del material, lainstal·lació de les canonades ha d’estarpensada en tres eixos perpendiculars i s’had’adequar l’estructura de l’edifici. Esrecomana deixar un mínim de 5 cm deseparació entre la canonada i l’elementestructural (paret, sostre...) per a possiblesmanipulacions.

• Si les canonades han d’anar paral·leles alínies elèctriques, les canonades han d’anarsempre per sota.

• Cal evitar els esforços mecànics en lesconnexions de les diferents canonades.

• Les connexions de components al circuithan de ser fàcilment desmuntables perbrides o ràcords.

• Per evitar la formació de les bosses d’airedins les canonades, cal instal·lar en elstrams horitzontals una petita pendentascendent en el sentit de circulació.

• És important compensar les dilatacionsdegudes als canvis de temperatura delfluid, que normalment es produeixen en lesunions entre canonades i aparells, perevitar que es trenquin.

3.7. Muntatge de l’aïllament

• L’aïllament no pot quedar interromput entravessar elements estructurals de l’edifici.Així, cal dissenyar els passamurs amb unaamplada de 3 cm.

• Tampoc no pot quedar interromputl’aïllament en els suports de lesconduccions.

• L’aïllament no hauria de cobrir elsinstruments de mesura i de control, comtampoc les vàlvules que haurien de quedar,com ja hem comentat, a la vista.

• L’aïllament no pot tapar, tampoc, elselements distintius que es posin a lescanonades per diferenciar el tipus de fluid,la direcció, etc.

3.8. Muntatge dels comptadorsd’energia

• Cal seguir les instruccions que subministriel fabricant.

• S’han d’instal·lar sempre entre duesvàlvules de tall per tal de facilitar-ne eldesmuntatge

• Si es preveu que l’aigua pot arrossegarpartícules sòlides en suspensió, ésaconsellable posar un filtre de malla abansdel comptador.


6

5

4. Posada en marxa de lainstal·lació

La instal·lació solar tèrmica s’ha de lliurar alspropietaris en funcionament; les proves d’ajustdels equips i la posada en marxa de la instal·laciósón responsabilitat de la persona o empresainstal·ladora.

Així, l’instal·lador ha de lliurar la instal·lació ambtots els elements plens del fluid corresponent iapunt per ser utilitzats.

D’altra banda, segons on es realitzi la instal·lació,pot ser que hi hagi alguna normativa que demaniuna inspecció prèvia a la utilització de l’equip ounes proves de recepció i/o comprovació delmuntatge i funcionament correctes.

4.1. Operacions de posada en marxa

Es podria definir un protocol amb un seguit depassos per fer la posada en marxa de lainstal·lació de forma ordenada:

1. Ompl i r i drenar la insta l · lac ió

Aquestes dues accions van molt lligades, i ésque és convenient realitzar una primera omplertai un drenatge de la instal·lació per netejar-la depossibles encenalls, brutícia... que han aparegutdurant el muntatge. A la vegada es podendetectar i corregir, si cal, possibles fuites.

Cal fer aquesta operació des de la cota mésbaixa de la instal·lació fins a la més alta perevitar la formació de bosses d’aire, i amb elspurgadors oberts fins que en surti aigua. Es potfer posant una vàlvula que ompli en el punt mésbaix de la instal·lació.

Un cop omplerta, es mantindrà en circulació uncert temps per fer córrer les partícules debrutícia que hi pot haver.

Després es buidarà, es faran les correccionspertinents i s’omplirà definitivament amb l’aigua il’anticongelant, igual com s’ha fet la primeravessada. És recomanable que es faci la barrejafora del circuit.

Cal tenir un dipòsit auxiliar per poder buidar elfluid termòfor, si calgués. Cal conèixer sil’anticongelant que hem posat és contaminant ono, per tal de tractar-lo d’una forma o un altre.

Pel que fa al circuit secundari, aquest quedapressuritzat directament per la xarxa desubministrament d’aigua.

2. Comprovació e lèctr ica de lainsta l · lac ió

Cal posar tots els elements de la instal·lació enfuncionament manualment i aleshores s’had’anar comprovant tots els elements un per un.

• Les bombes s’arrencaran de maneraindependent, es comprovarà el gir i latensió del motor.

• Les vàlvules es comprovaran mesurant elsenyal que els arriba procedent delscontroladors.

• Si el sistema auxiliar és a base deresistències, s’accionaran una per una.

• El funcionament correcta dels comptadorsd’energia i la seves sondes detemperatura.


6

6

3. Regulació del cabal dels c i rcui ts

En les instal·lacions que duen incorporada unabomba hidràulica aquesta ha de dur un parell demanòmetres en la impulsió i en l’expulsió, o béun manòmetre diferencial, regulats amb un rangsemblant al de la bomba.

Per facilitar la selecció del cabal desitjat, ésconvenient seleccionar una bomba amb diferentsposicions de velocitat o, si no pot ser, col·locarun bypass que permeti desviar cap a l’entrada dela bomba part del cabal.

Quan tinguem una bomba amb diferentsposicions de velocitat, la regularem al cabalmínim i aleshores mesurarem la diferència depressions que ens donen els manòmetres. Ambaquest valor buscarem a la corba d’actuació dela bomba facilitada pel fabricant. Si el cabal éssuficient, el circuit ja estarà regulat; si no,augmentarem una posició el cabal de la bomba. Iaixí fins que la posició de regulació de la bombaproporcioni un cabal més semblant al de disseny.

4. Equi l ibrat dels c i rcu i ts

Per aconseguir un bon funcionament de lainstal·lació, és convenient equilibrar les longitudsdels circuits d’entrada i sortida dels col·lectorsper tal que el recorregut del fluid sigui el mateix id’aquesta manera funcionin en les mateixescondicions de pèrdua de càrrega i, enconseqüència, dels cabals adients.

Una altra opció, cada vegada més estesa, és lautilització de reguladors de cabal o vàlvulesd’equilibrat hidràulic. Aquests elements facilitenl’equilibrat dels circuits i redueixen el temps demuntatge de la instal·lació, ja que substitueixenel sistema de retorn invertit. També simplifiquenel procés de regulació del cabal mitjançant elgràfic de velocitat de la bomba.


6

7

5. Proves funcionals delsequips en la recepció d’obra

L’objectiu de realitzar aquestes proves éscomprovar que la instal·lació executada estàd’acord amb els serveis contractats i ques’ajusta, element per element per separat i enconjunt, a l’especificat. Per fer-les, és convenientque la instal·lació estigui totalment acabada i ques’hagin corregit totes les anomalies detectadesdurant la posada en marxa i en els primers diesde funcionament de la instal·lació en període deproves.

5.1. Proves d’estanqueïtat

Abans de col·locar l’aïllant a les canonades i decobrir-les, encimentar-les, etc., cal comprovarl’estanqueïtat correcta de totes les canonades iels accessoris integrants del sistema.

Aquestes proves s’han de fer segons indica lanormativa UNE 100.151 “Proves d’estanqueïtaten xarxes de canonades”, on provarem lescanonades amb una pressió hidrostàtica mínimad’1,5 vegades la pressió nominal del circuit.

Cal tenir en compte, però, que la pressió a la ques’està provant no ha de ser superior a la pressióde tarat de la vàlvula de seguretat.

5.2. Proves de funcionament oescalfament

A diferència de les proves d’estanqueïtat, per ales proves d’escalfament no existeix capnormativa que la legisli. Per comprovar elfuncionament i l’escalfament de la instal·lació,cal tan sols verificar que en un dia assolellat lesbombes es posen en funcionament de bon matí ique s’aturen al capvespre.

Cal comprovar, també, que la temperatura del’aigua i l’acumulador ha assolit el nivell desitjat.

5.3. Proves de circulació del fluid

La prova consisteix a alimentar elèctricament lesbombes. Això es pot fer directament o ambl’accionament manual, si n’hi ha.

Posteriorment, cal comprovar si l’accionament dela bomba respon al funcionament i si, a lavegada, l’increment de pressió indicat pelsmanòmetres és el que correspon segons la corbade treball de les bombes facilitades pel fabricant.

5.4. Proves d’accessoris

És necessari comprovar que les vàlvules deseguretat funcionin i que les canonades deconnexió a l’atmosfera no estiguin obstruïdes.Aquesta prova es pot realitzar alhora que esrealitza la prova de pressió del circuit.

Així, per exemple, es pot incrementar la pressiódavant de la vàlvula de seguretat fins assolir unvalor de 1,1 vegades la pressió de tarat icomprovar que la vàlvula s’obre.

Cal comprovar que totes les vàlvules (de tall, debuidatge, d’omplerta, de purga, etc.) actuencorrectament.


6

8

5.5. Lliurament de la instal·lació

Un cop acabades les proves funcionals delsdiferents elements, es passa ja a la darrera fasede la instal·lació, que és la de cobrir totes lescanonades i accessoris que estan a la intempèrieamb aïllaments i pintures especials o ambrecobriments protectors d’alumini. Si tot funcionacorrectament, es procedirà a una neteja generalde la instal·lació, retirant les restes de materialsque hagin quedat.

Abans del lliurament cal tenir en compte que escompleixin tots els permisos legals i lesnormatives vigents.

És convenient que, amb el lliurament de lainstal·lació, s’adjuntin tots els documentsrelacionats amb la instal·lació i que poden serútils per a l’usuari més endavant:

• Un llistat de tots els equips utilitzats ambla marca, el model, les característiques iles garanties.

• Els plànols i els esquemes facilitats pelsfabricants dels diversos elements i elsdocuments de garantia degudamentcomplimentats i segellats.

• Un esquema de la instal·lació on es puguidistingir fàcilment cada equip i element.

• Les instruccions concretes de manipulaciói de seguretat dels equips.

• Les instruccions clares i concises sobre lesoperacions de conservació i mantenimentde la instal·lació.

• Les recomanacions i els consells perutilitzar correctament la instal·lació, fentespecial atenció als consells sobre criterisde modificació i/o selecció d’elements deconsum d’alta eficiència en la utilització del’aigua calenta, com ara aixetestermostàtiques, airejadors o rentadores. Enel capítol 8 d’aquest quadern es fa unadescripció d’aquestes mesures i s’inclou uncartell gràfic que es pot afegir a ladocumentació lliurada a l’usuari.

La recepció definitiva de la instal·lació serà quanes consideri que està funcionant a ple rendiment.Molt sovint, als 10-15 dies de la posada enmarxa es fa una revisió de bon funcionament delmaterial i els equips que composen lainstal·lació.


6

9

6. Manteniment de lainstal·lació

Un manteniment correcte de la instal·lació ésmolt important per garantir-ne la durabilitat. Així, hi ha un seguit de passos i d’inspeccionsque s’han d’anar fent de manera regular perassegurar que la instal·lació solar tèrmicafuncionarà en perfectes condicions més temps.

Si la instal·lació està ben dissenyada, els passosque s’han de realitzar són pocs. D’altra banda, sila instal·lació ha estat mal dissenyada o malinstal·lada, poden ser moltes les fonts d’errorsque caldrà anar tenint en compte durant la vidaútil de la instal·lació.

El manteniment rutinari de la instal·lació estàdeterminat pel manteniment de tots els equipsque en formen part, com també pel control del’aigua que circula pel circuit secundari i tambéper l’efecte dels factors climàtics de cada zonasobre la instal·lació.

Per tant, un manteniment i un control bàsic de lainstal·lació consistirien principalment a procurar

que la instal·lació estigui ben plena d’aigua i benpurgada. A la vegada, si la instal·lació és perbombeig, caldria mirar que estigui ben calibradai, si es troba en un lloc amb un climageneralment fred i propens a gelades, caldriacontrolar l’estat de l’anticongelant.

Durant el manteniment és molt important lainspecció visual i el control rutinari de tots elselements a fi de preveure com més aviat millorpossibles avaries a llarg termini.


6

10


6

11

Element Manteniment a realitzar Responsable Freqüència

Col·lector Inspecció visual de l’estanqueïtat i la integritat. Professional Semestral

Placa absorbidora Comprovar l’existència de fugues, deformacions i/o taques. Mantenidor Anual

Vidre Inspecció visual (esquerdes...). Mantenidor Anual

Carcassa Inspecció visual (deformacions, estat de la pintura protectora...). Mantenidor Anual

Connexions Inspecció visual de la possible aparició de fugues. Mantenidor Semestral

Neteja Neteja del vidre en hores de baixa irradiació (aquesta tasca és opcional Usuari Aleatòriaen cas que els captadors siguin fàcilment accessibles).

Estructura Comprovar si presenta corrosió i reparar-la amb mini i pintura antioxidant. Mantenidor Anual

Vàlvules de seguretat Comprovar-ne el funcionament correcte (accionament manual...). Mantenidor Semestral

Vàlvules de tall Obrir-les i tancar-les diversos cops per evitar que es bloquegin. Mantenidor Semestral

Purgadors Comprovar-ne el funcionament. Mantenidor Semestral

Canonades Comprovar possibles fuites. Mantenidor Semestral

Aïllament Inspecció visual. Mantenidor Anual

Circuit primari Comprovar la pressió de treball del circuit en fred. Usuari Setmanal

Vas d’expansió tancat Comprovar la pressió d’omplerta d’aire. Mantenidor Semestral

Vas d’expansió obert Comprovar el nivell de l’aigua. Usuari Semestral

Bescanviador de calor Inspecció i neteja en cas necessari. Mantenidor Anual

Electrobomba Comprovar-ne l’estanqueïtat. Mantenidor Semestral

Termòstat diferencial Inspecció visual del funcionament correcte. Usuari Mensual

Sondes de temperatura Inspecció visual de la ubicació correcte del sensor. Mantenidor Semestral

Quadre elèctric Verificar el funcionament correcte de l’interruptor magnetotèrmic, Mantenidor Anualdels diferencials, del cablejat...

Taula 1.- Taula de manteniment més usuals en un sistema de ACS.

6.1. Operacions de manteniment mésusuals en un sistema d’ACS

A continuació exposem un pla tipus de treball peral manteniment preventiu d’una instal·laciód’energia solar tèrmica. La freqüència derealització del manteniment de la instal·lació quees proposa pot variar considerablement en funciódel tamany, de la complexitat i del lloc on s’ubicala instal·lació.

6.2. Altres operacions de manteniment

Les operacions de manteniment explicitades enel quadre anterior fan referència als processos demanteniment realitzat en els elements principalsde la instal·lació.

A continuació s’exposa un llistat d’operacionsque convé remarcar o detallar més:

• Control anual de l’anticongelant: Calcontrolar que la proporció d’anticongelanten el sistema és l’adequada i, si cal,reomplir-lo. Es pot fer de dues maneres:mesurant la densitat del sistema(comprovant que no difereix més d’un 20%de la inicial) o es pot fer per inspeccióvisual, comparant el color de la barrejaamb el color d’una barreja que continguiles proporcions exactes.

• Calibratge del sistema de control: Calcomprovar que l’interval entre el punt detall i l’activació del sistema de control delssensors de calent i fred coincideix amb ladiferència prevista de temperatures.

• Inspecció visual detallada dels col·lectors,comprovant l’estanqueïtat del col·lector enl’aigua de pluja, la ruptura de la junta devidre del col·lector, l’estat de les juntes deles sortides i entrades del col·lector, etc..

El RITE i el RD909/2001 estableixen els treballsde manteniment per els sistemes d’aiguasanitària calenta i freda de consum, aquells quefan referència a les revisions, neteges idesinfeccions.

6.3. Programa de manteniment

Segons el dossier Criteris de qualitat i dissenyd’instal·lacions d’energia solar per a aigua calentai calefacció, aquest manteniment es potestructurar en tres tipus diferents d’actuacionsperiòdiques:

• la vigilància

• el manteniment preventiu

• el manteniment correctiu

La vigilància és una actuació feta pel mateixusuari i està destinada a la inspecció delsparàmetres funcionals principals quedeterminaran el funcionament correcte de lainstal·lació.

El manteniment preventiu englobaria totesaquelles accions per mantenir el funcionament,les prestacions i la protecció mínima de lainstal·lació per tal d’assegurar-ne la durabilitat. Elmanteniment preventiu, inclou totes lesoperacions de manteniment i substituciónecessàries per assegurar el bon funcionamentdel sistema durant la seva vida útil.

Finalment, el manteniment correctiu consisteixen aquelles accions que s’han de dur a termequan, a partir d’algunes de les accions anteriors,s’ha detectat algun funcionament incorrecte i calpal·liar-lo.


6

12

Dimensionament d’instal·lacions

5 DIMENSIONAMENT D’INSTAL·LACIONS

1 Establiment del consum energètic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 Avaluació de l’energia solar disponible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3 Càlcul de l’energia aprofitada per l’equip solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4 Dimensionament de la superfície de captació solar tèrmica . . . . . . . . . . . 104.1 Energia aprofitada pel sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.2 Càlcul de la superfície de captació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114.3 Elecció de la superfície de captació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.4 Fracció solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5 Elecció del volum d’acumulació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

6 Programes de càlcul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

7 Resum de càlculs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

El dimensionat acurat d’una instal·lació solartèrmica que dóna servei a un edifici d’úscol·lectiu, com ara un edifici d’habitatges, unhotel, un polisportiu o un càmping, ofereix unnivell de dificultat elevat, coneixements tècnicsimportants i eines informàtiques de disseny.

A continuació es presenta una metodologiasimplificada que permet fer el dimensionat depetites instal·lacions per a la producció d’ACS enhabitatges unifamiliars, col·lectius, petits centresesportius, etc.

El dimensionament d’una instal·lació s’inicia enl’avaluació energètica del consum requerit,després s’analitza la radiació solar disponible,s’apliquen els rendiments oportuns i es prenenles decisions en funció de criteris de dissenycom: la fracció solar, el cost, l’autonomia, etc.

1. Establiment del consumenergètic

Pel que fa a l’aigua calenta sanitària, l’avaluacióenergètica del consum passa per conèixer elslitres d’aigua consumida al dia pels usuaris del’edifici en qüestió a partir de les opcionssegüents:

• Treballar sobre mesures realitzades enl’edifici

• Fer una previsió dels consums a partir dedades estadístiques

La segona opció és la més habitual, ja que enpocs edificis es fa la comptabilització del consumd’ACS. En la taula 1 es proposen uns consumsmitjans d’aigua calenta sanitària per a cada tipusd’edifici.

En edificis d’habitatges col·lectius cal tenir encompte un factor de simultaneïtat, perquè amesura que augmenta el número d’habitatgestambé ho fa el de deshabitats o ocupats perpoca gent:


5

2

Aplicació Consum tipus

Dutxa equipament esportiu 30 l/usuari

Consum mitjà domicilis col·lectius 35 l/persona

Consum mitjà cases unifamiliars 55 l/persona

Pensions, hostals i albergs 60 l/client

Càmpings 60 l/plaça

Hotels de tres i quatre estrelles 90 l/client

Hotels de luxe 150 l/client

Restaurants 10 l/àpat

Cafeteries 2 l/servei

Gimnasos 40 l/usuari

Hospital i clíniques 60 l/llit

Residències geriàtriques 40 l/persona

Escoles 5 l/alumne

Fàbriques i tallers 20 l/treballador

Taula 1.- Consums mitjans diaris d’ACS en diferentsaplicacions.

f=1 Per a edificis de menys de 10 habitatges

f=0,9 Per a edificis de 10 a 15 habitatges

f=0,8 Per a edificis de 15 a 25 habitatges

f=0,7 Per a edificis de més de 25 habitatges

Taula 2.- Factors de simultaneïtat per a edificis col·lectiusd’habitatges.

El càlcul del volum d’ACS d’un edifici col·lectiuresultaria d’aplicar l’expressió següent:

V = f x Nhabitatges x nusuaris x v

On: V és el volum total de consum de l’edifici

f és el factor de simultaneïtat

v és el volum diari de consum d’ACS perusuari

N és el nombre total d’habitatges del’edifici

n és el nombre d’usuaris mitjà de cadahabitatge

Un cop tenim determinat el volum d’aigua queconsumiran els usuaris de la instal·lació caldràcalcular l’energia que s’ha d’aportar peraconseguir augmentar la temperatura de l’aiguade xarxa fins a la de servei. Per fer aquest càlculprimer trobarem el salt tèrmic mitjançantl’expressió:

∆t = (tservei – txarxa)

On: tservei És la temperatura de l’aigua calentade consum, normalment prendrem 45 ºC .

txarxa És la temperatura a la que arribal’aigua freda de la xarxa dedistribució. Aquest valor pot sersubministrat per la companyia local i en cas de no disposar-ne es pot ferservir la taula 3 de temperaturesmitjanes mensuals provincials.Alguns processos de càlcul prenenper defecte el valor de 10 ºC com a valor mitjà anual.


5

3

Exemple:Càlcu l de l vo lum d ’ACS consumit

per un ed i f ic i de 20 hab i tatges amb una ocupac ió mit jana de 3 usuar is

per hab i tatge

V = f x N x n = 0,8 x 20 hab i tatges x 3usuar is /hab i tatge x 35 l /usuar i

V = 1.680 l/dia

gener febrer març abril maig juny juliol agost setembre octubre novembre desembre mitjana

Barcelona 8 9 11 13 14 15 16 15 14 13 11 8 12

Girona 6 7 9 11 12 13 14 13 12 11 9 6 10

Lleida 5 6 8 10 11 12 13 12 11 10 8 5 8

Tarragona 6 7 9 11 12 13 14 13 12 11 9 6 10

Taula 3.- Temperatura mitjana mensual de l’aigua freda de xarxa a les províncies de Catalunya (ºC).

Un cop coneixem el volum diari d’aigua a escalfari el salt tèrmic necessari calculem l’energia diàriarequerida mitjançant l’expressió:

Q = V δ ce ∆t

On: Q és la quantitat de calor necessària (kcal)

V és el volum diari de consum (litres)

δ és la densitat de l’aigua (1kg/l com avalor de referència)

ce és la calor específica de l’aigua (1 kcal/kg ºC)

∆t és l’increment de temperatura (ºC)

A l’exemple anterior s’ha fet un càlcul energèticper a l’escalfament d’un volum concret d’aiguad’un mes específic en una instal·lació per a laproducció d’ACS. Aquest càlcul es pot fer a partirde valors de volum d’aigua i de salts tèrmicsespecífics per a cada mes de l’any tal commostra l’exemple i taula següent.

Demanda energètica anual:5.998,34 MJ = 1.666,20 kWh

Donada la importància que té la demanda d’ACSen el procés de càlcul de la instal·lació ésinteressant fer propostes d’estalvi d’aigua comara:

• La col·locació d’airejadors

• Els reductors de pressió.

A més, una reducció del volum d’aigua comportaun doble estalvi energètic, el tractament en laxarxa i l’escalfament.

Un altre aspecte a considerar en el càlcul de lademanda és l’existència d’electrodomèstics ambutilització d’aigua preescalfada com rentadores orentaplats. Aquests aparells que habitualmenttreballen amb programes de rentat que podenarribar als 55 o 65 ºC suposen una part importantdel consum energètic de les llars, el fet de podersubministrar-los directament l’aigua calenta solarsuposa un gran estalvi d’energia a l’usuari.


5

4

Exemple:Càlcu l de la quant i tat de ca lor necessàr iaper esca l far 100 l d ’a igua a Barce lona a lmes de juny f ins a una temperatura de

serve i de 45ºC

Q = V δ ce ∆ t = 100 l . 1kg/ l . 1kca l /kg ºC(45 – 15)ºC

Q = 3.000 kcal = 12,56 MJ = 3,49 kWh

Exemple: Cas pràcticCàlcu l de la quant i tat de ca lor necessàr ia

per produ i r l ’ACS d ’una famí l ia formada pert res persones que v iuen en una masia aprop de la c iutat de Manresa durant tot

l ’any amb un consum d’a igua de 40 l /usuar i .

*S’ha agafat la temperatura d’aigua de xarxa de Barcelona

Manresa gener febrer març abril maig juny juliol agost setembre octubre novembre desembre

Vol. ACS = 120T xarxa* 8 9 11 13 14 15 16 15 14 13 11 8

T servei = 45 °C∆t 37 36 34 32 31 30 29 30 31 32 34 37

EnergiaKcal/dia 4440 4320 4080 3840 3720 3600 3480 3600 3720 3840 4080 4440MJ/dia 18,58 18,07 17,07 16,06 15,56 15,06 14,56 15,06 15,56 16,07 17,07 18,58KWh/ dia 5,16 5.01 4,74 4,46 4,32 4,18 4.04 4,18 4,32 4,46 4,74 5,16

2. Avaluació de l’energiasolar disponible

L’energia disponible en un emplaçamentdeterminat la podem avaluar a partir de:

• Mesures de radiació en el propi lloc de lainstal·lació.

• Valoració de la radiació a partir d’altresinstal·lacions properes.

• Valors estadístics basats en mesuresd’estacions meteorològiques.

Per disponibilitat i fiabilitat, les dades de radiacióque utilitzem en els nostres càlculs són les del’Atlas de radiació solar a Catalunya, editat perl’Institut Català d’Energia del Departament deTreball, Indústria, Comerç i Turisme.

L’Atlas de radiació solar a Catalunya ofereixdades d’irradiació solar global diària sobresuperfícies inclinades i amb diferentsorientacions en determinades estacions.


5

5

Inclinació Gen. Feb. Mar. Abr. Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Des. Anual

0º 6,34 9,35 13,78 18,64 22,48 24,29 23,56 20,44 15,86 11,02 7,22 5,50 14,90

5º 7,16 10,23 14,62 19,26 22,83 24,49 23,83 20,96 16,66 11,91 8,07 6,28 15,55

10º 7,95 11,06 15,38 19,79 23,05 24,53 23,95 21,36 17,35 12,73 8,89 7,02 16,11

15º 8,69 11,82 16,05 20,21 23,12 24,42 23,92 21,64 17,94 13,48 9,65 7,72 16,58

20º 9,37 12,50 16,62 20,50 23,05 24,17 23,75 21,82 18,43 14,15 10,35 8,38 16,94

25º 10,00 13,11 17,09 20,67 22,90 23,77 23,47 21,87 18,80 14,72 10,99 8,98 17,22

30º 10,57 13,64 17,46 20,71 22,62 23,32 23,09 21,79 19,05 15,21 11,56 9,53 17,40

35º 11,07 14,09 17,71 20,63 22,21 22,73 22,58 21,57 19,18 15,60 12,06 10,02 17,47

40º 11,50 14,44 17,86 20,42 21,66 22,00 21,93 21,22 19,20 15,89 12,48 10,44 17,43

45º 11,86 14,71 17,90 20,08 20,98 21,14 21,15 20,74 19,10 16,09 12,82 10,80 17,29

50º 12,13 14,88 17,82 19,62 20,18 20,15 20,24 20,13 18,88 16,18 13,08 11,08 17,04

55º 12,33 14,95 17,64 19,05 19,25 19,05 19,21 19,40 18,54 16,17 13,26 11,29 16,68

60º 12,45 14,93 17,34 18,36 18,21 17,86 18,07 18,56 18,09 16,06 13,34 11,43 16,23

65º 12,49 14,82 16,94 17,56 17,11 16,67 16,93 17,61 17,53 15,84 13,34 11,50 15,70

70º 12,45 14,61 16,43 16,66 15,97 15,38 15,70 16,55 16,87 15,53 13,26 11,49 15,07

75º 12,32 14,31 15,83 15,66 14,73 14,01 14,38 15,47 16,10 15,12 13,09 11,40 14,37

80º 12,12 13,92 15,13 14,59 13,42 12,57 12,99 14,30 15,24 14,61 12,83 11,24 13,57

85º 11,83 13,44 14,34 13,47 12,04 11,12 11,54 13,05 14,29 14,02 12,49 11,01 12,71

90º 11,47 12,87 13,46 12,28 10,61 9,74 10,15 11,74 13,25 13,34 12,07 10,71 11,80

Taula 4.- Taula de radiació solar global diària sobre superfícies inclinades (MJ/m2/dia) a Manresa per a azimut 0

Font: Atlas de Radiació Solar ; ICAEN, 2001

A partir d’aquestes taules s’observen dues dadesque cal tenir en compte a l’hora d’escollir el valorde radiació adient:

1. La inclinació dels captadors. En les taulesapareixen dades de radiació per a superfíciesinclinades de 0º a 90º amb intervals de 5º.Per escollir la inclinació òptima seguirem elscriteris següents en funció de l’estació del’any de màxima utilització de la instal·lació:

Instal·lacions d’ús estival: Inclinació decaptadors = [Latitud del lloc – 10 º] ACatalunya això suposa 30º – 35º

Instal·lacions d’ús hivernal: Inclinació decaptadors = [Latitud del lloc + 10 º] Per a Catalunya, 50º – 55 º.

En instal·lacions d’ús continu al llarg de l’anymuntarem els captadors amb inclinaciósimilar a la de l’hivern perquè és l’època mésdesfavorable donada la baixa radiaciódisponible.

2. El mes de l’any. A les taules apareixen dadesde radiació global del dia mitjà de cada undels dotze mesos de l’any, per tant la milloropció és fer un càlcul de necessitats i desuperfície de captadors per a cada un delsmesos i després escollir la superfície mésinteressant a efectes tècnics i econòmics.

Cal tenir en compte que la radiació solar que hiha a les taules de l’Atlas solar corresponen amesures realitzades amb aparells de precisió. Lainstal·lació solar no pot aprofitar el 100 %d’aquesta radiació, ja que el vidre de la cobertadel captador pla té un índex de reflexió de laradiació en funció de l’angle d’incidència.

Aquest efecte fa que la radiació solar deprimeres i darreres hores del dia sigui reflectidaquasi totalment. La majoria dels processos decàlcul han establert en un 6 % el valor mig deradiació no aprofitable pels captadors solars acausa d’aquest efecte.

A partir de la taula 4 obtenim els valors següentsde radiació global diària a 50° d’inclinació:

Si apliquem una reducció del 6 % sobre laradiació global corresponent a les hores del dia(sortida i posta del sol) amb valors de radiacióinferiors als mínims aprofitables pels captadorsobtenim els valors següents:


5

6

Exemple: Cas pràcticDeterminac ió de la rad iac ió so lar en una

masia propera a la c iutat de Manresa en laque es vo l insta l · la r un equ ip so lar per a la

producc ió d ’a igua ca lenta d ’ús cont inudurant tot l ’any. Es cons idera l ’az imut 0 .

Inc l inac ió de captadors: 50 º

Mes Gener Febrer Març Abril Maig Juny

RadiacióMJ/m2dia 12,13 14,88 17,82 19,62 20,18 20,15

KWh/m2dia 337 4,13 4,95 5,45 5,60 5,59

Mes Juliol Agost Setem. Oct. Nov. Des.

MJ/m2dia 20,24 20,13 18,88 16,18 13,08 11,08

KWh/m2dia 5,62 5,59 5,24 4,94 3,63 3,08

Mes Gener Febrer Març Abril Maig Juny

Radiació aprofitablekWh/m2dia 3,17 3,88 4,65 5,12 5,27 5,26

Mes Juliol Agost Setem. Oct. Nov. Des.

Radiació aprofitablekWh/m2dia 5,28 5,25 4,93 4,22 3,41 2,89

Per tal d’apreciar millor la variació de la radiacióaprofitable al llarg de l’any és molt útil fer unarepresentació gràfica.


5

7

6

5

4

3

2

1

0

Gener

Febrer

Març Abril

Maig Juny

Juliol

Agost

Setembre

Octubre

Novembre

Desembre

Figura 1.- Representació gràfica de la radiació solar aprofitable.

3. Càlcul de l’energiaaprofitada per l’equip solar

De l’energia que conté la radiació neta oaprofitable en un emplaçament l’equip solarnomés n’aprofita una part. Aquesta fracció estàdeterminada pel rendiment i es deuprincipalment a les característiques del captadori a les pèrdues de calor en els elements queformen el circuit.

Del total de radiació que arriba al captador, unapart és perduda per reflexió i absorció en el vidrede la coberta i la resta és captada. L’energiacaptada per l’absorbidor en produeixl’escalfament i per tant una part d’aquestaenergia és reemesa cap a l’ambient en forma deradiació.

La proporció de radiació aprofitada pel captadorrespecte de la radiació aprofitable queda definidapel rendiment del captador.

El rendiment del captador no és un valor fix, jaque depèn de factors que varien durant el seufuncionament: la temperatura mitjana delcaptador, la temperatura ambient i la intensitatde radiació solar. Habitualment, per calcular elrendiment s’utilitza una expressió matemàtica, lacorrelació d’una recta que té com expressió:

η = 0,94b –

On: η És el rendiment expressat en tant perun.

b És el factor de guanys del captador, queha de ser subministrat per assaig delfabricant, és un valor adimensional.

Aquest paràmetre està afectat per uncoeficient 0,94 que corregeix l’efecte dela variació de l’angle d’incidència de lallum solar en el captador al llarg del dia,l’envelliment de la coberta i la brutíciadel damunt. El valor de 0,94b s’anomenatransmitància i dóna idea de l’eficiènciade captació de la radiació del captador.

m És la pendent de la recta i representa elfactor de pèrdues tèrmiques delcaptador, ha de ser subministrat perassaig del fabricant, les seves unitatssón (W/m2 ºC).

tm És la temperatura mitjana del captador.Es proposen dues opcions:

• Escollir un valor constant al llarg del’any, generalment el mateix valor queel fixat per a l’aigua de consum (45 ºC). Aquesta opció facilita elcàlcul, tot i que introdueix un error en el rendiment hivernal.

• Prendre un valor diferent per a cadaèpoca de l’any, més baix a l’hivern(35 ºC) i més alt a l’estiu (45 ºC).Aquesta opció és la mésrecomanable, ja que permet un càlculmés exacte del rendiment.

t a És la temperatura ambient mitjanadiürna, durant les hores de sol. Calconsultar-la la taula 5.

I És la intensitat de radiació mitjanadurant les hores de sol expressada enW/m2. Es calcula dividint la radiaciósolar global diària entre la quantitatd’hores de sol de la taula 6.

m (tm – ta)I


5

8

Mes Gen. Feb. Mar. Abr. Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Des.

Lleida 7 10 14 15 21 24 27 27 23 18 11 8

Tarragona 11 12 14 16 19 22 25 26 23 20 15 12

Girona 9 10 13 15 19 23 26 25 23 18 13 10

Barcelona 11 12 14 17 20 24 26 26 24 20 16 12

Taula 5. Temperatures mitjanes diürnes a Catalunya (ºC)

Font: Institut Català de Meteorologia.

En els resultats d’aquest exemple cal destacarles variacions del rendiment dels captadorsprevistes a l’hivern pel fet d’haver tingut encompte un valor de temperatura mitjana detreball en el captador de 35 º.

Els valors de rendiment del captador s’hanexpressat en tant per u, multiplicant per 100obtenim valors percentuals.

Rendiment mitjà anual delcaptador: 0,421 x 100 = 42,10 %

Cal tenir en compte que variant lescaracterístiques del captador escollit o de lescondicions de funcionament es poden obtenirdiferents valors de rendiment.


5

9

Mes Radiació Hores Intensitat Temperatura Rendiment Radiacióefectiva de sol mitjana de ambient captador aprofitada pel

kWh/m2 dia al dia radiació mitjana captador W/m2 dia kWh/m2 dia

Gener 3,17 7.5 422,66 11 0,29 0,92

Febrer 3,88 8 485,00 12 0,36 1,42

Març 4,65 9 516,66 14 0,42 1,95

Abril 5,12 9.5 538,94 17 0,48 2,44

Maig 5,27 9.5 554,73 20 0,53 2,77

Juny 5,26 9.5 553,68 24 0,58 3,06

Juliol 5,28 9.5 555,79 26 0,61 3,23

Agost 5,25 9.5 552,63 26 0,61 3,20

Setembre 4,93 9 547,77 24 0,58 2,86

Octubre 4,22 9 468,88 20 0,49 2,05

Novembre 3,41 8 426,25 16 0,39 1,32

Desembre 2,89 7 412,85 12 0,30 0,87

Exemple:Determinac ió de la rad iac ió so lar aprof i tada

per un captador so lar p la amb e lsparàmetres de func ionament següents:

• Factor de guanys (b) : 0 ,786• Factor de pè rdues (m):7,871 W/m2 ºC• Temperatura mit jana captador :

35 ºC (octubre-març )45 ºC (abr i l -setembre)

• Ubicac ió : Manresa• Inc l inac ió : 50º• Or ientac ió : Sud

Mes Gen. Feb. Mar. Abr. Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Oct. Nov. Des.

Hores sol [h] 7,5 8 9 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9 9 8 7

Taula 6.- Hores de llum solar a Catalunya.

Font: Institut Català de Meteorologia.

4. Dimensionament de lasuperfície de captaciórequerida per cobrir lesnecessitats

4.1. Energia aprofitada pel sistema

Del total de radiació que pot absorbir el captadornomés una part és aprofitada per l’usuari enforma d’ACS, la resta es perd en forma de calorresidual a través de les parets de l’acumulador,les canonades, les vàlvules i la resta d’accessorisdel circuit.

Avaluar amb exactitud aquestes pèrdues és moltcomplicat, perquè depenen de la temperatura delfluid, ACS en el secundari i fluid termòfor en elprimari, com també de la temperatura ambient,la qualitat i el gruix dels aïllaments i la sevacol·locació, etc.

Empíricament s’ha establert un valor de pèrduesgenerals del sistema que es correspon força ambla realitat de les instal·lacions en funcionament ique és del 10 al 15 % de l’energia obtinguda alcaptador.

Aquest valor es pot modificar fins al 8-10 % eninstal·lacions on el consum està concentrat enhores de dia (instal·lacions esportives, etc.), comtambé en aplicacions estacionals no hivernals.També es pot ampliar fins al 20% eninstal·lacions amb un desfasament horari elevatentre la producció i el consum (cases de caps desetmana, fàbriques o on no hi ha consum en totel cap de setmana, etc...)

Aquest paràmetre ens obligar a fer una darreraoperació per tal de trobar l’energia aprofitada pelsistema aplicant la reducció corresponent:

Esistema = Ecaptador x Cpèrdues

On:

Cpèrdues 0,90 – 0,85 en general

0,92 en instal·lacionsmolt eficients

0,80 per a instal·lacionsamb desfasament


5

10

Exemple:Determinac ió de la rad iac ió so lar aprof i tadapel s is tema a part i r de les dades d ’energ ia

aprof i tades de l cas pràct ic , ten int encompte que es t roben en una insta l · l ac iód ’ACS domèst ica a la c iutat de Manresa.

Factor de pèrdues considerat: 0,85

Mes Radiació aprofitada [kWh/m2 dia]Captador Sistema

Gener 0,92 0,79

Febrer 1,42 1,20

Març 1,95 1,65

Abril 2,44 2,07

Maig 2,77 2,36

Juny 3,06 2,60

Juliol 3,23 2,74

Agost 3,20 2,72

Setembre 2,86 2,43

Octubre 2,05 1,75

Novembre 1,32 1,12

Desembre 0,87 0,74

Mitjana anual 1,40 1,18

4.2. Càlcul de la superfície decaptació

La superfície de captació per cobrir la totalitat dela demanda mensual prevista es limita a larealització d’un simple quocient.

Scaptadora =

Aquesta dada ens permet conèixer la superfícieque hauríem de tenir els captadors per tal decobrir tota la demanda mes a mes. En aquestataula de l’exemple s’observa com la coincidènciaentre màxima demanda i mínim aprofitamentenergètic en els mesos hivernals obligaria a la

instal·lació d’una superfície captadora triple delque es necessita per cobrir la demanda en elsmesos d’estiu, on aquesta és inferior i pel contraril’aprofitament solar és màxim.

A partir de l’anàlisi de les dades obtingudes en elcàlcul mensual, el tècnic ha d’escollir lasuperfície òptima a instal·lar en funció deparàmetres tècnics i econòmics. Una einad’ajuda és el càlcul de producció a partir dediferents superfícies de captació, tal com esmostra en l’exemple següent.

Ede consumEaprofitada pel sistema


5

11

Exemple:Cà l cu l de la super f íc ie de captadors

necessà r is per produ i r l ’ACS d ’una fam í l i aformada per t res persones que v iuen en una

masia a prop de la c iutat de Manresadurant tot l ’any amb un consum normald ’a igua segons les dades ca lcu lades en

l ’exemple. Exemple:Cà l cu l de l ’energ ia aprof i tada per un

s istema a part i r de les dades anter iors per a super f íc ies de captac ió

d ’1, 2 , 3 i 4 m2.

Mes Energia Energia Superficieconsum aprofitada captadora

(kWh/dia) pel sistema (m2)(kWh/m2)

Gener 5,16 0,79 6,56

Febrer 5,02 1,20 4,16

Març 4,74 1,65 2,86

Abril 4,46 2,07 2,15

Maig 4,32 2,36 1,83

Juny 4,18 2,60 1,61

Juliol 4,04 2,74 1,47

Agost 4,18 2,72 1,53

Setembre 4,32 2,43 1,77

Octubre 4,46 1,75 2,55

Novembre 4,74 1,12 4,22

Desembre 5,16 0,74 6,99

Mes Energia Energia aprofitada pelconsums sistema (kWh/m2)(kWh/dia) amb superficie captadora de:

1 m2 2 m2 3 m2 4 m2

Gener 5,16 0,79 1,57 2,36 3,14

Febrer 5,02 1,20 2,41 3,61 4,82

Març 4,74 1,65 3,31 4,74 4,74

Abril 4,46 2,07 4,14 4,46 4,46

Maig 4,32 2,36 4,32 4,32 4,32

Juny 4,18 2,60 4,18 4,18 4,18

Juliol 4,04 2,74 4,04 4,04 4,04

Agost 4,18 2,72 4,18 4,18 4,18

Setembre 4,32 2,43 4,32 4,32 4,32

Octubre 4,46 1,75 3,49 4,46 4,46

Novembre 4,74 1,12 2,25 3,37 4,50

Desembre 5,16 0,74 1,47 2,21 2,95

Mitjana diària 4,57 1,85 3,31 4,02 4,17

Mitjana diària/m2 1,85 1,65 1,34 1,04

Les xifres marcades simbolitzen la limitació en la producció que suposa el fet que no és possible produir mésdel que necessiten els consums.

4.3. Elecció de la superfície decaptació

Els criteris següents serveixen d’ajuda per al’elecció de la superfície òptima:

• Si es munten els captadors necessaris percobrir els pitjors mesos de l’any, lainstal·lació restarà sobredimensionada laresta de l’any. Això allargarà el terminid’amortització i provocaràsobreescalfaments que poden arribar a serproblemàtics.

• Si es munten els captadors justos percobrir el millor mes de l’any durant la restade mesos, l’aportació solar serà inferior ala demanda, de manera que alguns mesosd’hivern arribarà a ser testimonial i noassolirà el 60 % anual que exigeixen lamajoria d’ordenances solars.

A més, caldrà emprar força energia desuport, per això, tot i tractar-se de l’opcióòptima econòmicament, no sol serl’escollida.

• Si s’analitzen els mesos és fàcil trobar unnúmero de captadors lleugeramentsuperior al d’estiu, que ens permet unfuncionament 100 % solar durant 4 o 6mesos l’any, mantenint una bona aportaciód’energia a l’hivern i amb un risc mínim desobreescalfament a l’estiu. Aquesta ésl’opció sovint més raonable.

L’opció més eficaç és aquella en què total’energia solar produïble és consumida pelsusuaris, que en el cas de l’exemple calculat seriad’1 m2. Aleshores, la producció al llarg de l’anyés màxima. Aquesta opció ofereix valors decobertura solar baixos.

Continuant amb l’anàlisi de l’exemple anterior,l’elecció més correcta des del punt de vistatecnoeconòmic seria la d’una superfície de 2 a 3 m2; d’aquesta manera es poden assolirnivells elevats de fracció solar mantenint unabona eficiència. Aquests valors s’han decontrastar amb les superfícies dels models de captadors disponibles en el mercat.

Analitzant les dades de producció específica, perunitat de superfície, s’observa la pèrduad’eficiència a partir de 3 m2 de captadors on,l’augment de fracció solar no es justifica donatl’increment econòmic de la inversió.

Aquestes dades es poden apreciar millor en elgràfic de la figura 2.


5

12

Figura 2.- Gràfic de producció energètica en funció de lasuperfície de captació instal·lada

1009080706050403020100

Efic

ienc

ia (%

)

0 0.02 0.06 0.08 0.1

(m2 K/W)Tm – Te

ITm = Temperatura mitja (Tsortida + Tentrada)/2.Te = Temperatura ambient.I = Radiació solar, W/m2.

4.4. Fracció solar

Un cop decidida la superfície a instal·larautomàticament obtenim la producció diària decada mes de l’any. A partir d’aquestes dades espot calcular la proporció del consum que seràprevisiblement coberta pel sistema solar,anomenada habitualment fracció solar.

Fsolar = x 100

On: Fsolar és la fracció solar

Es és l’energia aportada pel sistema

Ec és l’energia de consum

El resultat d’aquesta operació és percentual.Aquest valor és sovint una dada orientativa decara a l’usuari, tret de les instal·lacions ubicadesen poblacions amb ordenança solar i en les queaquest valor ha de ser superior al que s’hiprefixa, generalment el 60 %.

EsEc


5

13

Exemple:Cà l cu l de la f racc ió so lar mensua l i de la

mit jana anua l per a un s istema a part i r deles dades de l cas en estud i .

Mes Energia Energia aprofitada pelconsums sistema (kWh/m2)(kWh/dia) amb superficie captadora de:

1 m2 2 m2 3 m2 4 m2

Gener 5,16 15,23 30,46 45,69 60,92

Febrer 5,02 24,01 48,02 72,03 96,03

Març 4,74 34,90 69,80 100 100

Abril 4,46 46,42 92,85 100 100

Maig 4,32 54,51 100 100 100

Juny 4,18 62,25 100 100 100

Juliol 4,04 67,85 100 100 100

Agost 4,18 65,14 100 100 100

Setembre 4,32 56,29 100 100 100

Octubre 4,46 39,13 78,27 100 100

Novembre 4,74 23,70 47,41 71,11 94,81

Desembre 5,16 14,28 28,56 42,84 57,12

Fracció solar mitjana diària 4,57 41,90 74,60 85,90 92,40

• Les xifres marcades simbolitzen la limitació en la producció que suposa el fet que no és possible produir mésdel que necessiten els consums.

• En aquest exemple, 2 m2 serien suficients per a superar el 60 % de fracció solar, que és el que solen demanarles ordenances solars municipals aprovades.

5. Elecció del volumd’acumulació

A partir de la superfície de captadors a muntaren una instal·lació podem escollir el volum òptimd’acumulació. Si no existeix una relació adienttrobarem temperatures d’acumulació nodesitjades (massa baixes per a acumuladorsgrans i massa elevades per a acumuladorspetits).

La relació entre superfície de captadors i volumd’acumulació més apropiada per a la nostralatitud és d’entre 50 i 85 litres d’acumulador percada m2 de captador.

Recomanant els valors més baixos per als llocson hi ha menys radiació (nord) o bé lesinstal·lacions amb necessitat de temperaturesd’ACS elevades, utilització de rentaplatsbitèrmics, i els valors més alts per als llocs mésassolellats (costa i sud), i per a les instal·lacionsamb necessitats d’ACS a baixa temperatura.

En instal·lacions on el consum estigui diferit de lautilització un període de temps superior a 24 h ésrecomanable treballar amb relacions de volumsuperiors, de l’ordre dels 100-125 l/m2, ja que elperíode d’escalfament és més llarg i per tant lacapacitat per escalfar aigua és superior.

Un cop definit el volum de l’acumulador, calcomprovar que no s’allunya de la recomanacióque fa el RITE en la ITE 10.1.3.2, on indica que elvolum d’acumulació és entre 0,80 i 1 del consumd’ACS diari previst.

6. Programes de càlcul

En el mercat hi ha una àmplia gamma deprogrames o paquets informàtics per aldimensionament d’instal·lacions solarstèrmiques, principalment adreçats a lesaplicacions més freqüents, la producció d’ACS ila climatització de piscines.

Els programes més potents funcionen sota lafilosofia de la simulació tèrmica, fan un càlculinicial i posteriorment s’aproximen al dissenyòptim a partir d’aplicar els resultats obtinguts encada nou càlcul. Un dels més representatius éssens dubte el TRNSYS, emprat alhora en eldisseny de sistemes de climatització d’edificis oen el funcionament de plantes tèrmiquesindustrials.

L’elevat cost i l’exigència d’ordinadors deprestacions elevades ha generat demandasuficient per a l’aparició d’altres línies deprogramari de menors prestacions, peròtotalment vàlids en el càlcul de sistemesd’aprofitament tèrmic de l’energia solar a baixatemperatura. En són una mostra T-SOL i F-CHART.

D’altres programes informàtics de càlcul,elaborats per entitats i/o empreses, es basen enun full de càlcul amb presentacions més o menyselaborades que segueix el procés de càlcul debalanç energètic diari estàtic, com el que s’hapresentat al llarg d’aquest capítol. Algunsd’aquests programes, com per exemple SOLARTOOLS o CENSOL, han estat elaborats o adoptatspels centres de formació, perquè són senzills ieconòmics.


5

14

7. Taula resum de càlculs


5

15

Mes Gen. Feb. Mar. Ab. Maig Jun. Jul. Ag. Set. Oct. Nov. Des.

Vol. ACS (l) 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

Tª xarxa 8 9 11 13 14 15 16 15 14 13 11 8

Tª servei 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45 45

∆T (ºC) 37 36 34 32 31 30 29 30 31 32 34 37

Energia de consum (Kcal) 4440 4320 4080 3840 3720 3600 3480 3600 3720 3840 4080 4440

Energia de consum (MJ) 18,58 18,07 17,07 16,06 15,56 15,06 14,56 15,06 15,56 16,07 17,07 18,58

Radiació a 50º (MJ/m2) 12,17 14,48 17,66 19,62 20,28 20,42 20,65 20,77 19,77 17,09 13,71 11,55

Radiació efectiva (kWh/m2) 3,17 3,88 4,65 5,12 5,27 5,26 5,28 5,25 4,93 4,22 3,41 2,89

Hores de sol dia 7,5 8 9 9,5 9,5 9,5 9,5 9,5 9 9 8 7

Intensitat de rad. (W/m2) 422,66 485 516,66 538,94 554,73 553,68 555,79 552,63 547,77 468,88 426,25 412,85

Tª mitjana (ºC) 11 12 14 17 20 24 26 26 24 20 16 12

η captador 0,291 0,365 0,419 0,476 0,526 0,582 0,611 0,610 0,58 0,487 0,388 0,300

Rad. aprofitada pel captador 0,925 1,418 1,948 2,436 2,772 3,063 3,228 3,205 2,863 2,055 1,323 0,868

Radiació aprof. pel sistema 0,786 1,205 1,655 2,071 2,356 2,604 2,744 2,725 2,433 1,747 1,124 0,737

Superf. captadors (m2)per FS=100% 6,561 4,162 2,864 2,153 1,834 1,606 1,473 1,535 1,775 2,555 4,216 6,995

RESULTATS FINALS Superfície útil a muntar: 2 m2

Volum d’acumulador: 200 l

Fracció solar: 74,6 %

Exemple:Determinac ió de l ’equip a muntar per

produ i r l ’ACS d ’una fam í l i a formada perquatre persones que v iuen en una masia a

prop de la c iutat de Manresa durant totl ’any amb un consum normal d ’a igua.

Configuracions bàsiques de sistemes

4 CONFIGURACIONS BÀSIQUES DE SISTEMES

1 Tipologies de connexió dels captadors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.1 Connexió en sèrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Connexió en paral·lel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 Connexió mixta de captadors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.4 Consideracions comunes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.5 Equilibrat del camp de captació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2 Configuracions bàsiques de producció d’ACS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1 Termosifó en circuit directe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2 Termosifó amb doble circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3 Circulació forçada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3 Connexió dels sistemes de suport convencional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.1 Connexió en sèrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.2 Connexió en paral·lel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4 Esquemes bàsics d’aplicacions tèrmiques de l’energia solar . . . . . . . . . . . 174.1 Escalfament de l’aigua de piscina amb circuit obert . . . . . . . . . . . . . . 174.2 Escalfament de l’aigua de piscina amb circuit tancat . . . . . . . . . . . . . 194.3 Producció d’aigua calenta sanitària en habitatges unifamiliars . . . . . 214.4 Producció d’aigua calenta sanitària i climatització de piscina

en habitatges unifamiliars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.5 Producció d’aigua calenta sanitària, calefacció i climatització

de piscina en habitatges unifamiliars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254.6 Producció d’aigua calenta sanitària col·lectiva

amb acumulació distribuïda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274.7 Producció d’aigua calenta sanitària col·lectiva

amb acumulació centralitzada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

1. Tipologies de connexiódels captadors

En aquest capítol, hem fet una descripció delselements bàsics que formen part d’unainstal·lació solar tèrmica. Aquests elements espoden agrupar en els sectors o subsistemessegüents:

• Camp de captació solar

• Acumulació de calor

• Sistema de suport

• Sistema de regulació i control

També es fa una descripció de les diferentspossibilitats de configuració de sistemes solarsper a la producció d’aigua calenta solar en funciódels subsistemes que l’integren, com també elselements que el formen.

Pel que fa al camp de captació d’una instal·laciósolar tèrmica, l’aspecte més important a definirdesprés de la seva superfície, és el tipusd’agrupació de captadors per poder dimensionarparàmetres com ara el cabal, el diàmetre decanonades, els suports, etc.

Existeixen dues opcions o tipologies bàsiques peragrupar dos o més captadors, en sèrie i enparal·lel. A més, és pot configurar un camp decaptació combinant les dues agrupacions, és elque anomenem agrupacions o circuits mixtos.

1.1. Connexió en sèrie

En la connexió sèrie, la sortida del primercol·lector es connecta directament amb l’entradadel següent, i així consecutivament.

L’esquema de la figura 1 presenta aquestaconfiguració, la temperatura del fluid d’entradaen cada col·lector és superior a la del captadorprecedent, de manera que a la sortida de labateria o grup de captadors podem obtenirtemperatures més altes que si treballéssim ambel salt tèrmic d’un sol captador.

Aquest tipus de connexió té un inconvenient: el rendiment dels col·lectors va disminuintproporcionalment amb l’augment de latemperatura de treball; per tant, aquestatipologia de connexionat no s’acostuma aemprar, únicament s’utilitza en aplicacions moltparticulars i, en cap cas, s’haurien de connectarmés de 3 col·lectors en sèrie, segons dicta la ITE 10.1 del RITE.

De fet, el Reglament d’instal·lacions tèrmiquesen edificis (RITE) indica textualment:

“ITE 10.1.3.1 ....Dins de cada fila els col·lectorses connectaran en paral·lel. Només podendisposar-se en sèrie quan la temperaturad’utilització de l’aigua calenta sigui superior a 50 ºC. No s’han de connectar en sèrie més detres col·lectors ni més de tres files de col·lectorsconnectats en paral·lel.”


4

2

SORTIDA

ENTRADA

T1 T2 T3

T3 > T2 > T1

Figura 1.- Esquema d’una bateria de captadors connectats en sèrie.

Les fletxes indiquen el sentit del fluid termòfor. T1, T2 i T3 són les temperatures de sortida de cada captador.

1.2. Connexió en paral·lel

En la connexió en paral·lel, tant la sortida coml’entrada dels captadors estan connectades apunts d’entrada i sortida comuns a la resta decaptadors.

Amb aquesta configuració, la temperatura delfluid d’entrada és la mateixa en tots elscaptadors i passa el mateix amb lestemperatures de sortida, de manera que a lasortida de la bateria o al grup de captadorsobtenim la temperatura com si treballéssim ambel salt tèrmic d’un sol captador. Per tant, tots elscaptadors treballen en el mateix punt de la corbade rendiment.

La connexió en paral·lel és la més habitual en lesinstal·lacions solars tèrmiques realitzades aCatalunya, ja que és la més eficient i rendible. Defet, la connexió en paral·lel és la indicada segonsel RITE, en la ITE 10.1.3.

A partir dels esquemes reproduïts en les figures2 i 3 es poden apreciar les diferències bàsiquesen el connexionat de mòduls que integren unabateria de captadors connectats en paral·lel.

• Quan els captadors emprats només tenendues preses, una d’entrada i l’altra desortida, la connexió en paral·lel obliga amuntar dues canonades auxiliars, unad’anada i l’altra de retorn, que actuen coma col·lectors i als que es van connecten elscaptadors.

Aquesta tipologia comporta la utilització demés accessoris i més mà d’obra, percontra, és una tipologia que permet ajustarels captadors lateralment, fet que permetuna millor integració, sempre que es doniuna solució eficaç al recorregut de lescanonades auxiliars.

• Els captadors de quatre preses laterals,dues a cada banda, permeten la connexióen paral·lel aprofitant elements interns delpropi captador com a canonada dedistribució del fluid termòfor.

Aquesta opció estalvia materials i tempsd’execució de la instal·lació, fet que haportat a la majoria dels fabricants a empraraquesta tipologia de captadors.

A més, al mercat hi ha cada cop més productesque permeten que el camp de captació sigui defins a 10 m2 en un sol element constructiupremuntat i connectat en fàbrica.


4

3

SORTIDA

ENTRADA

T1 T2 T3

T3 = T2 = T1

Figura 2.- Esquema d’un camp de captadors connectats en paral·lel emprantcaptadors de 2 preses

SORTIDA

ENTRADA

T1 T2 T3

T3 = T2 = T1

Figura 3.- Esquema d’un camp de captadors connectats en paral·lel emprantcaptadors de 4 preses laterals

1.3. Connexió mixta de captadors

En algunes ocasions, el volum dels captadors i/ola necessitat de temperatures més elevadesdóna com a resultat instal·lacions que combinenla disposició en sèrie i en paral·lel. A aquestatipologia l’anomenem mixta.

El RITE especifica que les instal·lacions mixtespoden estar formades per:

• Connexió en paral·lel de bateries formadesper un màxim de tres captadorsconnectats en sèrie.

• Connexió d’un màxim de tres bateries ensèrie formades per captadors en paral·lel.


4

4

SORTIDA

ENTRADA

Figura 4.- Esquema d’un camp de captadors mixt format per 2 bateries enparal·lel de tres captadors connectats en sèrie cadascuna.

SORTIDA

ENTRADA

Figura 5.- Esquema d’un camp de captadors mixt format per 3 bateries en sèriede dos captadors connectats en paral·lel cadascuna.

1.4. Consideracions comunes

Independentment de la solució adoptada pel quefa a la configuració del camp de captadors, hi hauna sèrie de consideracions a tenir en compte al’hora de distribuir-los en bateries i de connectar-les entre si.

• La disposició dels col·lectors ha de facilitarles operacions de reparació i manteniment,com també el desmuntatge fàcil per apossibles substitucions.

• La longitud de les canonades ha de ser lamés curta possible per tal d’evitar lespèrdues de càrrega i de calor.

• S’ha d’evitar la formació de bosses d’aireen el circuit, per això en els trams decanonada horitzontals es deixarà com amínim una pendent de l’1 % i s’evitaràproduir l’efecte sifó en trams moltsinuosos, tal com estableix el RITE.

• El camp de col·lectors haurà de tenirequilibrada la pèrdua de càrrega entre lesdiferents bateries de col·lectors de maneraque el cabal circulant sigui similar entretots ells.

1.5. Equilibrat del camp de captació

Bàsicament, hi ha dues metodologies peraconseguir equilibrar el cabal de fluid termòfor enun camp de captadors:

1. Igualant la longitud dels circuits. Aixòs’aconsegueix amb el que s’anomena retorninvertit. És a dir, igualar la longitud decanonades de connexió de tots els captadorsper tal de que el fluid tingui la mateixapèrdua de càrrega.

2. Inserint pèrdues de càrrega mitjançant ladisposició de vàlvules d’equilibrat a l’entradade les bateries de col·lectors. Així a menorlongitud de circuit s’aplica més pèrdua decàrrega amb la vàlvula corresponent.


4

5

ENTRADA

SORTIDA

Figura 6.- Esquema d’un camp de captadors amb retorn invertit.

ENTRADA

SORTIDA

Figura 7.- Esquema d’un camp de captadors amb vàlvules d’equilibrat.

2. Configuracions bàsiquesde producció d’aigua calentasanitària (ACS)

L’aplicació principal dels sistemes solars tèrmicsa baixa temperatura és la producció d’aiguacalenta sanitària. Aquest fet està motivat per lesraons següents:

• És l’aplicació tèrmica més estesa en elsector residencial i serveis.

• Es tracta d’una utilització amb consumcontinuat al llarg de l’any.

• Les temperatures de treball sónassequibles per als captadors solars plans ipermeten que treballin a un bon rendimentforça mesos de l’any, tenint en compte elnostre clima.

• Les dimensions del sistema són fàcilmentencabibles en l’estructura dels habitatges.

• Les ordenances solars que s’estanaprovant fan obligatòria la producció d’ACSamb energia solar sota certes condicions.

• No produeixen emissions de CO2 al’atmosfera.

A continuació, es detallen les configuracions oles tipologies més bàsiques que poden tenir lesinstal·lacions solars per a la producció d’ACS enfunció dels circuits primari i secundari.

2.1. Termosifó en circuit directe

La primera classificació d’aquests sistemes espot fer a partir de com es tracta el fluid deconsum, l’aigua. Existeixen dues possibilitats:

• Circuit directe o obert, on l’aigua deconsum és el mateix fluid que circula perl’interior del captador.

• Circuit indirecte, tancat o doble, on l’aiguade consum s’escalfa per intercanvi de calord’un fluid termòfor que circula pelscaptadors sense que es barregin ambdósfluids.


4

6

Figura 8.- Esquemes de flux de sistemes solars tèrmics: circuit obert i circuit tancat.

Radiació solar

Radiació solar

Col·lectorsolar

Col·lectorsolar

Bercanviador

Bomba circuladora

Bombes circuladoras

Acumulador

Acumulador

Aiguade xarxa

Aiguade xarxa



Ci rcu i t obert

C i rcu i t tancat

Consumd’ACS

Consumd’ACS

Els sistemes amb circuit obert tenen l’avantatgeprincipal de presentar un esquema de muntatgemés senzill, integrat per menys elements, la qualcosa el fa més econòmic i eficient. En nodisposar d’intercanvi de calor s’eviten lespèrdues d’aquesta etapa. Aquests sistemes,però, presenten una sèrie de problemes que enlimiten força l’aplicació, la corrosió, l’envellimentaccelerat del captador, el risc de glaçades i eltreball de tots els elements a pressió de xarxa.

Aquests sistemes oberts funcionen generalmentamb circulació natural o termosifó, el pas del’aigua entre els captadors i l’acumulador es faaprofitant la convecció natural produïda per ladiferència de temperatura entre l’aigua que hi haals captadors i la que hi ha a l’acumulador.Perquè es produeixi aquesta circulació natural calque l’acumulador estigui situat físicament en lapart superior del circuit tal com es mostra en lafigura 9.

Els fabricants han optat per construir aquestssistemes compactes o del tipus kit, en què totsels elements (captadors, acumulador i elementsde connexió) són subministrats com un conjuntprefabricat i se situen sobre una mateixaestructura. Col·loquialment aquesta configuraciótambé es coneix amb el nom d’equips ambmotxilla, donada la ubicació a la part alta iposterior de l’acumulador, tal com es potapreciar en la figura 10. En aquests casosl’acumulador sol ser horitzontal.

Funcionament del s istema termosi fó

L’aigua que omple l’acumulador quedaestratificada per temperatura, és a dir, la partsuperior és més calenta que la inferior. La partinferior de l’acumulador està hidràulicamentconnectada a la zona baixa del captador; pertant, aquesta aigua més freda del circuit tambéomple el captador.

Quan el sol incideix en el captador, l’aigua queconté s’escalfa i perd densitat. Aquest fluidlleuger puja cap a la part alta de l’acumulador iés reemplaçat per aigua freda que entra per lapart baixa del captador.


4

7

Figura 9.- Equip de producció d’ACS del tipus termosifó compacte.

Figura 10.- Esquema de fluxos energètics d’un equip termosifóen circuit directe.

Vàlvula de seguretat

Acumulador

Consum d’ACS

Aigua de xarxa

Estructura de suport

Retor d’aigua fredadel circuit primari

Captador

Sortida d’ACSdel captador

Purgador

Consum d’ACS

Aigua de xarxa

Aquesta circulació es produeix sempre que laradiació solar genera un gradient positiu detemperatura entre la part alta del captador i lapart inferior de l’acumulador, a més salt tèrmic,més cabal circulant. És un equip que norequereix cap equip de control.

En els moments en què la radiació no potgenerar el gradient de temperatura, de nit o ambnúvols compactes, la circulació s’atura.

Quan es produeix aquesta aturada en lacirculació l’aigua del captador es refreda. Existeixel risc que aigua calenta del dipòsit pugui entrarper la part alta del captador, circulació inversa, iaixò s’evita emprant dues tècniques:

• Mantenint una separació física entre lapart superior del captador i la part inferiorde l’acumulador (10 – 15 cm).

• Col·locant una vàlvula antiretorn en lacanonada inferior de l’equip. Aquesta opciópermet col·locar l’acumulador una micamés baix, de manera que es redueixl’impacte visual i la resistència al vent.

Caracter íst iques que han de compl i r e lse lements de la insta l · lac ió

Captadors solars

En aquests sistermes la circulació de l’aigua através del captador no és forçada per capelement mecànic, convé que la pèrdua decàrrega (resistència al pas de l’aigua) siguimínima o, el que és el mateix, que els tubs queformen la graella siguin del màxim diàmetrepossible.

Com que la circulació del fluid es deu al gradienttèrmic entre el captador i l’acumulador,funcionen millor els captadors anomenatsverticals que no pas els horitzontals. (Vegeu elcapítol 3).

Ara bé, per facilitar la integració arquitectònica ireduir l’impacte visual, alguns fabricants muntencaptadors plans horitzontals als seus equipscompactes.

Acumulador

Tot i que tècnicament seria millor muntaracumuladors verticals, on l’estratificació de latemperatura és superior (fet que potencia lacirculació per convecció), els criteris d’integraciófan que la majoria dels equips del mercatincorporin acumuladors horitzontals que guardenmillor simetria estètica amb el conjunt.

Una altra característica a tenir en compte és queles preses d’aigua siguin d’un diàmetre similar alde la canonada d’unió per tal d’evitar les pèrduesde càrrega que representen les reduccions i que,en cap cas, han de ser inferiors a 22 mm.

També és important que l’entrada d’aigua fredaestigui a la part inferior del tanc per tal d’evitarque aquesta refredi la zona de calenta quan esprodueix entrada d’aigua nova.


4

8

2.2. Termosifó amb doble circuit

El doble circuit o indirecte implica que l’aigua deconsum és diferent de la que circula per l’interiordels captadors solars. Això ens permet:

• Estabilitzar la corrosió en els captadors

• Afegir additius anticongelants en el fluidtermòfor del primari

Func ionament

Quan arriba prou radiació solar, valors superiors a200 W/m2, el fluid que circula a través delscaptadors augmenta de temperatura i cedeixaquesta escalfor a la camisa de l’acumulador,que funciona com a bescanviador, sensebarrejar-se amb l’aigua de consum de l’interior talcom s’indica a la figura 11.

El funcionament en el circuit primari és pertermosifó. La diferència de temperatura habitualen les boques del captador (T2 – T1) sol ser de 5 a 10 ºC depenent del nivell d’insolació.

A mesura que s’escalfa, l’aigua de l’acumuladors’estratifica per temperatura, és a dir, la part altaés ocupada per aigua calenta i en la part baixaqueda l’aigua més freda. En acumuladors verticalsaquest gradient de temperatures pot arribar a serde 15 ºC. En acumuladors horitzontals aquestgradient baixa a només 4 - 5 ºC.


Captadors solars

En aquests sistemes, la circulació de l’aigua através del captador no és forçada per capelement mecànic, per tant convé que la pèrduade càrrega sigui mínima, és a dir, que els tubsque formen la graella siguin del màxim diàmetrepossible (recomanem 22 mm per als tubscol·lectors i 12 mm per als tubs travessers).

La pressió del circuit primari és d’1 a 2 bars, pertant es poden emprar captadors dissenyats per asuportar pressions màximes de treball de 3 bars.

Acumulador

L’acumulador emprat en els equips ambfuncionament per termosifó en circuit indirectesol ser de tipus doble envoltant.

En aquest tipus de muntatge el millor seria poderemprar acumuladors verticals per aprofitarl’estratificació de la temperatura, però elscondicionants d’integració estètica fan que lamajoria dels equips incorporin acumuladorshoritzontals.

Una altra qualitat a considerar és que les presesd’aigua, dels components del circuit primari,siguin d’un diàmetre similar al de la canonadad’unió per tal d’evitar les pèrdues de càrrega querepresenten les reduccions.

És important també que l’entrada d’aigua fredaestigui situada a la part inferior del tanc per tald’evitar que aquesta refredi la zona d’aiguacalenta quan es produeix entrada d’aigua nova.


4

9

Figura 11.- Esquema de fluxos energètics d’un equip termosifóamb doble circuit. Primari tancat i secundari de consum.

Aigua de xarxa

Consum d’ACS

T2

T1

T2 > T1

Sistema de control

En els equips termosifònics no hi ha necessitatde col·locar elements de control de la circulacióperquè l’impuls de l’aigua es realitza sense laintervenció de cap element electromecànic.

Ara bé, pel fet de tenir dos circuits separats calpreveure la incorporació dels elements deseguretat adients a cadascun:

• Circuit primari. Pel fet de ser un circuittancat amb força contrast de temperaturesen moments d’insolació o d’absència deradiació, cal incorporar un vas d’expansió,generalment tancat. A més, col·locaremuna vàlvula de seguretat, normalmenttarada a 3 bars. Caldrà tenir en compteque com que es tracta d’un circuit tancatha d’anar provist d’un purgador en la zonamés elevada.

Existeixen en el mercat uns equips querepresenten una variant del termosifóclàssic, es tracta dels anomenatstermosifons de perfil baix. En aquestsequips l’acumulador no està per sobre delcaptador sinó que està situat al seudarrere. Aquesta posició obliga aincorporar una vàlvula antiretorn per evitarla circulació inversa del fluid termòfor a lanit.

• Circuit secundari. Posarem una vàlvula deseguretat tarada a 7 bars de pressió.També caldrà avaluar la possibilitatd’incorporar una vàlvula de regulació depressió a l’entrada de l’acumulador i unavàlvula mescladora a la sortida per tald’estalviar aigua i energia.


4

10

2.3. Circulació forçada

En la majoria dels sistemes tèrmics d’energiasolar muntats a Catalunya la ubicació delscaptadors està a una cota superior a la del’acumulador, per exemple: captadors a lateulada i acumulador dins de l’habitatge o campde captadors al terrat i acumuladors distribuïtsals safareigs d’habitatges col·lectius, etc.

En aquestes situacions l’aigua que circula entreels captadors i l’acumulador no ho pot fer perconvecció natural, ja que la part més calenta(captadors assolellats) ja es troba al punt més altde la instal·lació i no hi ha cap força natural quefaci pujar l’aigua freda de l’acumulador que jaestà en el punt més baix i és la més pesada. Pertant, caldrà forçar aquesta circulació del fluid.

Funcionament del s istema

L’aigua circula per l’impuls d’una bomba o uncirculador elèctric des de la part inferior del’acumulador –zona més freda– en direcció a lapart baixa dels captadors, com il·lustra eldiagrama de la figura 12. Aquest circulador ha detenir potència suficient per aconseguir establir elcabal de disseny vencent les pèrdues de càrregahidràulica del circuit primari.


Captadors solars

Els captadors solars i la valvuleria de connexióque formen el camp de captació d’unainstal·lació forçada poden ser de diàmetresinferiors respecte als sistemes termosifònicssempre que la bomba circuladora sigui proupotent.

Com la circulació del fluid és forçada es podenutilitzar indistintament captadors verticals i/ohoritzontals. No obstant això, en el mercatpredominen els captadors verticals.

Acumulador

Aquest tipus de sistema permet la utilització devariants pel que fa a l’acumulador, ja que elcirculador farà passar l’aigua a través d’elldirectament o pel bescanviador que incorpori. Eldiagrama de fluxos de la figura 12 mostra unequip amb circulació forçada amb acumulador dedoble envolvent.

Com els sistemes amb circulació forçada solenser amb circuit tancat, caldrà tenir en compte lapurga d’aire de tots elements, incloent-hi elbescanviador, especialment si és integrat al’acumulador.

Sistema de control

En els equips amb circulació forçada cal controlari regular el funcionament de la bomba de maneraque només impulsi l’aigua en els moments enquè hi ha guany energètic, és a dir, aquellsmoments en què faci sol i que la temperatura del’aigua dels captadors sigui superior a la del’acumulador.

L’aparell encarregat de fer això és el termòstatdiferencial, que compara les temperatures deplaques i acumulador, connectant odesconnectant la bomba en funció de quina éssuperior.

Existeixen, però, altres possibilitats de controlque escollirem segons la complexitat i/o lesfuncions de la instal·lació:

• Utilització d’una fotocèl·lula que dónal’ordre de connexió de la bomba a partird’una intensitat de radiació solarpredeterminada, amb una cèl·lulade 200 W/m2 és suficient.

• En instal·lacions complexes, amb diferentsaplicacions de l’energia solar tèrmica, elcontrol el pot fer un autòmat programableque decideix, en cada moment, si es posaen marxa o no la bomba, com també lesdiverses electrovàlvules del circuit, enfunció no només de la radiació disponiblesinó també de les temperaturesd’acumulació i, fins i tot, basant-se enprevisions de consums estacionals.


4

11

Figura 12.- Diagrama de flux energètic d’un equip solar per a la producció d’aiguacalenta sanitària (ACS) amb circulació forçada i doble circuit.

Sonda

Consumd’ACS

Aigua dexarxa

SondaBomba

Captador

TD

3. Connexió dels sistemes desuport convencional

La incorporació d’un equip convencional desuport permet al sistema solar de producció decalor assegurar el subministrament als usuaris encondicions de climatologia adversa o deconsums més elevats dels previstos.

A continuació, es defineixen aquests equips, lamillor manera d’integrar-los en el sistema i elsparàmetres de regulació del seu funcionament.

3.1. Connexió en sèrie

Descr ipc ió

Els equips de suport connectats en sèrie aportenla seva energia a la sortida de l’acumulador solar.D’aquesta manera podem dir que el sistema estàformat per un preescalfament solar ambtemperatura variable en funció de la insolació idel nivell de consum i, d’un sistema de preparaciófinal amb la temperatura de consum establertaen el disseny del sistema.

Func ionament

El sistema solar escalfa l’aigua procedent de laxarxa augmentant la seva temperaturaprogressivament segons el nivell de radiaciódisponible. En el moment que es produeix unademanda per part dels diferents consums d’ACSdel sistema es poden produir les situacionssegüents:

• Si l’aigua escalfada amb el sol està a unatemperatura igual o superior a la prefixadaen el sistema 50 - 55 ºC, aquesta aigua seserveix directament als consums senseque s’activi el sistema convencional desuport. En aquests moments tota l’energiaservida procedeix de l’aprofitament solar.

• Si l’aigua de l’interior de l’acumulador estàa una temperatura inferior a la prefixadal’equip convencional s’activa aportantl’energia necessària per assolir latemperatura prefixada pel sistema. Enaquests moments una part de l’energiaservida procedeix de l’aprofitament solar ila resta és convencional.


4

12

Figura 13.- Esquema hidràulic d’una instal·lació solar per la producció d’ACS amb caldera de gas modular de suport acoblada

Controlsolar

Consum d’ACS

Aigua de xarxa

Diposit Caldera

• En cas de climatologia adversa, si no hi haescalfament solar, el sistema convencionalde suport ha d’escalfar completamentl’aigua de xarxa dins l’acumulador. Enaquest cas tota l’energia servida ésconvencional.

Caracter íst iques dels equipsconvenciona ls

Per a una bona integració, una eficiència delssistema i una durabilitat dels equipsconvencionals acoblats en sèrie al sistema solarde producció de calor aquests han de tenir lescaracterístiques següents:

• Si l’equip convencional és de produccióinstantània, sense acumulació, aquest hade ser capaç de modular la seva potènciaamb prou marge i velocitat per adaptar-sea les variacions de temperatura de l’aiguasubministrada pel sistema solar.

• Tots els components de l’equipconvencional de suport han d’haver estatdissenyats per mantenir llarga durabilitatrebent aigua preescalfada.

• La potència i la capacitat d’escalfament delsistema convencional ha de serdimensionada per poder cobrir la totalitatdel consum quan l’aportació solar siguinul·la.

Regulac ió i contro l

El paràmetre principal que s’ha de regular enaquest tipus d’instal·lació és l’aportacióenergètica del sistema convencional o auxiliar i,el paràmetre de control és la temperatura finalde l’aigua de consum.

S’ha d’evitar que la temperatura de consum esdispari ja que es sumarien les aportacions decalor solar i dels sistema convencional,mantenint la premissa d’optimitzar l’estalvid’energia convencional. Això ho aconseguim demaneres diferents depenent de l’equip de suportemprat:

• Si l’equip convencional és instantani, had’incorporar sensors de temperatura queinformin al circuit de control per tal queaquest moduli la potència del cremador. Enel mercat hi ha pocs equips que ho facincorrectament, per tant caldrà demanaraquesta informació específica alsubministrador abans d’escollir l’equip ques’ha de muntar.

• Si l’equip convencional no és instantani, ésa dir, si suposa un segon acumulador quees manté a la temperatura de consum,simplement caldrà dissenyar-ho de maneraque tingui capacitat de producció suficientper cobrir el 100 % del subministrament enmoments de climatologia adversa. Caldràtenir cura de no sobredimensionar aquestsistema per tal d’evitar pèrdues tèrmiquesen el volum acumulat.


4

13


4

14

Exemple:Un esca l fador instantan i de gas de potènc ia

f ixa com a equ ip de suport en sè r ie en uns istema de producc ió d ’ACS so lar podr iadonar temperatures a l ’a igua de consum

propera a 100 ºC, quan rep a igua del ’acumulador so lar a 60 o 70 ºC,

temperatures d ’acumulac ió que sónforça hab i tua ls .

Figura 14.- Esquema hidràulic de la connexió en sèrie d’un escalfador de gas no modular com a equip convencional de suport.

Controlsolar

Diposit Caldera

Consum d’ACSZ

A

Aigua de xarxa

3.2. Connexió en paral·lel

Descr ipc ió

Els equips de suport connectats en paral·lel fanuna aportació energètica en el mateix punt delcircuit que ho fa el sistema solar, és a dir al’acumulador.

Func ionament

L’acumulador solar és escalfat pel camp decaptació a través del bescanviador situat a lapart inferior, part més freda. L’aigua escalfada tétendència a pujar i ocupar la zona més elevadadel dipòsit, deixant el fluid més fred i pesat en lazona d’escalfament solar i permetent d’aquestamanera que els captadors treballin a bonrendiment.

Paral·lelament, l’equip de suport escalfa la partsuperior de l’acumulador i aporta calor a travésd’un segon bescanviador situat en aquesta zona,sempre que la temperatura sigui inferior a laprefixada. L’aigua escalfada per la caldera, comestà més calenta, no baixa a la part inferior, pertant es crea una separació virtual dels sistemes,de manera que quasi podríem dir que l’aigua éspreescalfada amb energia solar i posada enservei per la caldera.

Caracter íst iques del s istema

Les característiques principals d’aquest sistemasón:

• L’acumulador ha de ser vertical permantenir la màxima estratificació possiblede temperatures i evitar que l’acumuladorsencer pugui ser escalfat amb l’energiaconvencional. Cal evitar la utilitzaciód’aquest sistema quan s’emprinacumuladors horitzontals on no hi hamarge per a l’estratificació.


4

15

Figura 15.- Esquema hidràulic d’una instal·lació solar amb suport d’una caldera en paral·lel.

Consum d’ACS

Aigua de xarxa

Controlsolar

Caldera

Diposit

• El bescanviador de la caldera ha de tenirpotència suficient per poder preparar l’ACSdemanada pels consums en absènciad’aportació solar, en dies ennuvolats, enconsums extraordinaris, en avaries, etc.

• L’equip convencional treballa a règim, fetque permet ajustar-lo a l’eficiènciamàxima.

• Es recomana incorporar aquesta tipologiade connexió de l’equip de suport ensistemes amb acumuladors de fins a 1.000 l de volum, tal com indica eldocument Criteris de qualitat i dissenyd’instal·lacions d’energia solar per a aiguacalenta i calefacció, d’APERCA.

Regulac ió i contro l

La regulació de l’equip convencional es fa pertermòstat amb sonda d’immersió, aquest s’had’ajustar a la temperatura correcta persubministrar l’aigua dels consums. És importantlimitar aquesta temperatura a valors de 55 ºC pertal de reduir l’aportació del sistema convencionalal mínim i garantir una fracció solar màxima.

D’altra banda, és molt important col·locarcorrectament les sondes d’immersió enl’acumulador. Zona superior de l’acumulador pera l’equip convencional i zona inferior per a lasonda d’acumulador del termòstat diferencial.

Aquesta tipologia s’adapta perfectament alsprocediments d’augment de la temperaturaperiòdics de fins a 70 ºC durant 2 horesmitjançant l’aportació de calor de l’equipconvencional tal com estableix el Reial Decret909/2001 per al control de la legionel·la.


4

16

Figura 16.- Equip compacte amb escalfament elèctric de suport.

Vàlvula de seguretat Bescanviador de doble envolvent

Sortida d’ACS

Resistència elèctricaAïllament

Entrada d’aiguade xarxa

Estructura de suportCaptador

solar

Purgador

4. Esquemes bàsicsd’aplicacions tèrmiques del’energia solar

A continuació, farem una descripció breu delssistemes emprats en les aplicacions méshabituals d’aprofitament tèrmic de l’energiasolar.

4.1. Escalfament de l’aigua d’unapiscina amb circuit obert

Descr ipc ió

Com estableix el RITE, l’esclafament de piscinesdescobertes s’ha de fer a partir d’energiesrenovables. D’entre elles la solar tèrmica és lamés estesa.

El sistema amb circuit obert utilitza l’aigua de lapròpia piscina en el camp de captació. Aquestfet, sumat a la baixa temperatura requerida perl’aplicació, sovint per sota de l’ambient,determina la tecnologia emprada.

Func ionament

En aquesta aplicació l’aigua de la piscina ésimpulsada per la bomba de l’equip de filtració,des dels skimmers i/o preses de fons i netejafons. Un cop filtrada, l’aigua de la piscina passapel camp de captació per tal d’absorbir l’escalforprocedent de la radiació solar i retornar al vas depiscina.


Captadors solars

El tipus de captadors emprats en circuits onnomés s’escalfa l’aigua de la piscina, com elrepresentat en la figura 17, és l’anomenat novidrat, sense coberta o de plàstic.

Les raons que fan recomanables aquestscaptadors són:

• Són captadors amb bona eficiència atemperatures de treball baixes.


4

17

Figura 17.- Esquema hidràulic d’una instal·lació solar per a escalfament de piscina descoberta amb circuit obert.

Controlsolar

Captadors de plàstic

Vas de lapiscina

Filtre Bomba

• Els materials emprats (cautxú, polipropilè,polietilè i altres plàstics) no reaccionenamb el clor de les piscines i per tantresisteixen bé els fenòmens de corrosió.

Acumulador

En aquest cas, l’acumulador és el vas contenidorde la piscina. El fet de que hi hagi contacte entrel’aigua i l’ambient li confereix també la propietatde vas d’expansió, per tant no hi hauràsobrepressions per efectes de la dilatació del’aigua.

Sistema de control

En aquestes instal·lacions, on generalment primal’economia i la simplicitat, sovint s’opta per noincloure cap equip de control diferencial detemperatures sinó un simple rellotge que posaen marxa la depuradora i, per tant, el circuitsolar, a les hores del dia amb radiació.

Aquest sistema presenta un inconvenient. Si esfa funcionar la depuradora en hores de banys’han d’emprar productes de depuració noagressius. Una variant consisteix a col·locar unbypass del camp de captadors que actua en leshores nocturnes, destinades només a depuració,on l’aigua es refredaria al camp de captació.

Normat iva i documents de referència

La normativa que cal aplicar en dissenyar iexecutar aquest tipus d’instal·lacions és:

• Reglament d’instal·lacions tèrmiques enedificis (RITE) amb les instruccionstècniques complementàries corresponents.

• El RITE especifica en la ITE 10.2.1.1 elsegüent:

• “Per al control de la temperatura de l’aiguaes disposarà d’una sonda en el retorn i untermòstat de seguretat dotat de rearmemanual en la impulsió que aturi el sistemade generació de calor. La temperatura detarat del termòstat de seguretat serà, coma màxim de 10 ºC superior a latemperatura màxima d’impulsió.”

• RD 909/2001, de 27 de juliol, per laprevenció de la legionel·la.

• Ordenança solar municipal aplicable, alsmunicipis on s’ha aprovat.

Altres documents no normatius de referència:

• Criteris de qualitat i disseny d’instal·lacionsd’energia solar per a aigua calenta icalefacció (APERCA).

• Manuals tècnics de disseny i muntatgeeditats per fabricants i/o distribuïdorsd’equips.


4

18

Figura 18.- Detall dels captadors no vidriats, material de cautxú i polipropilé.

Rotllo de captador solar de cautxú

Conducte del fluidtermòfor

Conducte del fluidtermòfor

Secció del captadorde cautxú

Secció del captadorde polipropilè

4.2. Escalfament de l’aigua d’unapiscina amb circuit tancat

Descr ipc ió

L’escalfament de piscines amb o sense cobertaamb circuits tancats d’escalfament és una opciótècnicament molt interessant, sobretot en elscasos següents:

• Piscines ubicades en zones amb forçacontrast de temperatures, en les que potarribar a glaçar en nits de l’èpocad’utilització de la piscina. Per exemple enàrees de muntanya.

• Piscines d’utilització per a tot l’any.

El circuit tancat permet treballar amb fluidsdiferents en el circuit primari i en el circuitsecundari. Aquest fet ens permet utilitzaranticongelants i altres additius inhibidors decorrosió que allarguen la vida de la instal·lació.

Func ionament

En aquesta aplicació l’aigua de la piscina ésimpulsada per la bomba de l’equip de filtració,des dels skimmers i/o preses de fons i, un copfiltrada, l’aigua de la piscina passa pelbescanviador de calor per tal d’absorbir l’escalforgenerada pels captadors. Cal distingir duestipologies bàsiques:

• Pisicnes de temporada. Generalmentdescobertes i equipades amb captadors deplàstics sense vidre.

• Piscines d´ús continu. Generalmentcobertes i equipades amb captadorsvidrats.

En la figura 19 es presenta un esquema hidràuliccomplert del sistema solar d’escalfament d’unapiscina emprant un bescanviador de plaques coma separador de fluids, primari i secundari. En lafigura 20 es representa una variant consistent enun bescanviador integrat en forma de terraradiant. L’adopció d’una o altra solució dependràdels condicionants següents:

• Si la piscina ja està construïda s’ha d’optarper l’opció de bescanviador independent.


4

19

Figura 19.- Esquema hidràulic d’una instal·lació solar per a escalfament de piscina amb circuit tancat mitjançant un bescanviador de plaques.

ControlsolarCaptadors de vidre

Vas de la piscina

BombaFiltreBescanviadorde plaques

• Si la piscina està en fase de planificaciócaldrà tenir en compte que el bescanviadorintegrat ofereix millor rendimentd’escalfament, ja que aprofital’estratificació de l’aigua per temperatura isempre escalfa la part més freda.

• El sistema integrat té l’avantatge defuncionar independitzat dels horaris dedepuració, però en canvi suposa unainversió més gran.

• El bescanviador independent és moltversàtil i tasques de manteniment, a mésde ser l’opció més econòmica.


Captadors solars

Com ja s’ha comentat, els captadors emprats enl’escalfament indirecte de piscines són captadorssolars plans amb o sense coberta vidrada enfunció de l’epoca i l’ús.

Acumulador

L’acumulador d’energia és el vas contenidor de lapiscina. En els casos d’utilització en zones ambnits fredes o durant l’hivern, obliga a utilitzarcobertes o mantes tèrmiques per tal de mantenirla temperatura assolida per l’equip solar.

Sistema de control

Si el bescanviador és independent, la regulacióserà igual a la de piscines directes amb ladiferència que el comandament de la bomba

impulsora del circuit de depuració també had’accionar la bomba circuladora del circuit primari.

L’opció més estesa en els circuits amb bescanviintegrat és la d’un termòstat diferencial queaccioni la bomba del primari en funció de ladiferència entre la temperatura en la piscina i enels captadors.

Com s’ha descrit, caldrà un termòstat deseguretat per aturar el sistema d’escalfamentquan la temperatura del vas assoleixi 10 ºC mésque la temperatura d’ús.










4

20

Figura 20.- Utilització d’un terra radiant com a element emissor en l’escalfament de piscines.

Terra radiantVas de la piscina

Bomba i filtre de la piscina

Circuit primari solari terra radiant

4.3. Producció d’aigua calentasanitària en habitatges unifamiliars

Descr ipc ió

En les instal·lacions solars d’ACS en habitatgesunifamiliars, les diverses tipologies dels equipsde suport (caldera mixta mural, escalfadorinstantani de gas, termo elèctric, etc.)condicionen força el tipus de configuració que calutilitzar. Dels enumerats, el sistema de suportmés estès en l’àmbit domèstic és la calderamural mixta d’ACS i la calefacció de potènciavariable o modulant.

La connexió utilitzada per a aquest sistema és deltipus sèrie, això vol dir que la sortida del dipòsitsolar es connecta a l’entrada d’aigua de la calderatal com mostra l’esquema de la figura 21.

Func ionament

Per al funcionament del sistema solar cal que lavàlvula de tall (A) i la de bypass (B) estiguinoberta i tancada, respectivament.

Quan hi ha demanda d’ACS la caldera es posa enmarxa per assegurar el servei, regulaautomàticament la potència del cremador isubministra aigua calenta a la temperaturaseleccionada per l’usuari, en funció de latemperatura de l’aigua prescalfada del dipòsitsolar.

Durant el procés de modulació de la caldera,aquesta estalvia combustible de maneraproporcional a la temperatura de l’aiguasubministrada pel sistema solar. S’arriba a aturarsi l’aigua de l’acumulador es troba a latemperatura de consigna de 50-55 ºC.

Aquest mode de funcionament és igualmentaplicable a altres equips auxiliars com aral’escalfador instantani modulant termostàtic degas, la caldera de peu mixta (gasoil i gas) i elsacumuladors elèctrics.


4

21

Figura 21.- Esquema hidràulic d’una instal·lació solar individual per a la producció d’ACS amb caldera mural mixta de suport.

CalderaDiposit

A

B

Consum d’ACS

Aigua de xarxa

anada a calefaccióretorn de calefacció

Controlsolar

Sistema de contro l

El sistema de control està format pel termòstatdiferencial que actua sobre el circuit solar.L’equip auxiliar disposa de la pròpia regulacióinterna electrònica per tal de mantenir constantla temperatura d’ACS, actuant sobre el cabal degas del cremador.

Una alternativa o una variant al sistema proposaten la figura 21 per aquells habitatges que notenen disponibilitat de gasos canalitzats i que novulguin emmagatzemar gasoil o altrescombustibles a casa és el suport elèctric a travésd’un termo elèctric connectat en sèrie amb eldipòsit solar, com mostra l’esquema de la figura 22.

El fet de rebre aigua preescalfada permet que latemperatura de sortida del termo sigui molt mésestable que en el cas de les instal·lacionsconvencionals, on són alimentats per aigua dexarxa directa.

En aquest cas, cal tenir en compte que eltermòstat de comandament de la resistènciaelèctrica ha de ser regulat a temperatures del’ordre dels 50-55 ºC per obtenir un bonrendiment del sistema.





Altres documents no normatius de referència




4

22

Figura 22.- Producció d’ACS solar amb sistema elèctric de suport.

Termoelèctric

de suport

A

B

Consum d’ACS

Aigua de xarxa

Dipòsit solar

Circuit primarisolar

4.4. Producció d’aigua calentasanitària i climatització de piscina enhabitatges unifamiliars

Descr ipc ió

La combinació de producció d’ACS domèstica il’escalfament de piscina ens permet dimensionarla instal·lació solar per donar més coberturad’ACS en mesos desfavorables i escalfar lapiscina amb l’excedent energètic obtingut enmesos més assolellats. L’esquema representat ala figura 23 mostra els elements integrants de lainstal·lació com també els punts d’accionamentdels controladors.

Func ionament

El fet de tenir dos aplicacions o usuaris i un solcamp de captació obliga a establir un protocol oun codi de prioritats. En general, aquestesinstal·lacions de tipus domèstic donen prioritat al’escalfament de l’acumulador solar i, un copassolida la temperatura d’emmagatzematge del’ACS, injecten l’energia sobrant en la piscina.

En l’esquema reproduït en la figura 23 s’harepresentat un circuit primari format per unabateria de captadors solars plans vidrats queaporten escalfor a l’acumulador solar mitjançant

un bescanviador de serpentí. Un cop assolida la temperatura d’acumulació prefixada, 55 ºC –60 ºC, el control solar activarà lesbombes B2 i B3, de la pisicina, de manera queinjecti energia solar cap al vas de la piscina através del bescanviador de plaques,desconnectant la bomba B1.

En aquesta tipologia l’escalfament de la piscinas’ha de fer obligatòriament amb circuit tancat, talcom reflecteix l’esquema de la figura 23, per talde poder utilitzar fluids termòfors ambanticongelant i anticalcaris.

S istema de contro l

En aquesta aplicació, com en d’altres on esrealitza subministrament a diversos usuaris i/oaplicacions finals, el control és un element bàsicper al bon funcionament i per a l’obtenció de lamàxima eficiència del conjunt.

El sistema de control solar de la instal·lacióes pot configurar de maneres diferents. En l’esquema de la figura 23 està format per dostermòstats diferencials, un per cada circuit, ambun conjunt d’automatismes elèctrics (contactorsdobles, programadors horaris, etc.) quepermeten realitzar la discriminació dels diversoscircuits amb un ordre predeterminat.


4

23

Figura 23.- Esquema hidràulic d’una instal·lació solar per a la producció d’ACS i climatització d’una piscina.

Caldera

A

B

Consum d’ACS

Aigua de xarxa

Controlsolar

B2B3

B1

Vas de la piscina

La sonda de temperatura de l’acumulador solarhabilita el funcionament del circuit de piscina iatura el de producció d’ACS. Aquest sistema decontrol es pot muntar a partir d’elementsindependents o bé es pot recórrer a alguna deles solucions existents en el mercat de termòstatdiferencial amb discriminació d’usuaris pertemperatura, donant sempre la prioritat a laproducció d’ACS.

Una variant a l’esquema principal és elrepresentat en la figura 24, on només s’utilitza uncirculador en el circuit primari i és una vàlvula dezona (Z) la que dirigeix el fluid cap a unbescanviador o l’altre. Aquest sistema, tot ieliminar una bomba, no suposa un estalvieconòmic, pel cost de l’electrovàlvula; en canvi,introdueix un element més fràgil que no pas elcirculador substituït.

El fet d’utilitzar la piscina beneficia notablementel funcionament i eficiència de la instal·laciósolar, en el sentit d’evitar possibles problemes desobrescalfament dels captadors solars durant elsmesos d’estiu, en què la demanda d’ACS esreduex i la radiació solar augmenta.

Cal recordar l’ús de la manta tèrmica a la piscinacom a sistema d’estalvi energètic, de maneraque s’evitin pèrdues per refredament nocturn.






Altres documents no normatius de referència




4

24

Figura 24.- Esquema alternatiu emprant un bomba circuladora i una electrovàlvula de zona.

Z

Bomba del circuitprimari solar

Camp de captadors

Bescanviador

Acumulació

Piscina

4.5. Producció d’aigua calentasanitària, calefacció i climatització de piscina en habitatges unifamiliars

Descr ipc ió

En aquesta tipologia de instal·lació, el sistemasolar tèrmic està dissenyat per donar servei atres aplicacions: producció d’ACS, calefacció iescalfament de la piscina.

El dimensionat de la instal·lació permetrà proveiramb bona cobertura el servei d’ACS durant totl’any a la vegada que serveix per donar suport ales necessitats de calefacció als mesos d’hivern.Quan la temporada de calefacció arriba a la fi, elsistema permet escalfar la piscina ambl’excedent energètic dels mesos més assolellats.L’esquema de la figura 25 mostra els diferentselements integrants i els punts d’accionamentdels controls.

Func ionament

El fet de tenir tres aplicacions diferenciades d’ús iun únic camp de captació solar obliga a establirun protocol de prioritats de funcionament. Enprimer lloc es dóna prioritat a l’escalfament del’acumulador solar d’ACS fins arribar a latemperatura de preparació; un cop assolidaaquesta temperatura, el sistema solar injectal’energia sobrant al dipòsit d’inèrcia del sistemade calefacció escalfant-lo fins a la temperaturaadequada per al seu ús. Un cop assolida, elcontrol de calefacció aprofita l’energiaemmagatzemada al dipòsit per enviar-la alselements calefactors, fan-coils, terra radiant, etc.fins esgotar-la, moment en què es posa enmarxa la caldera convencional aportant l’energiaextra que necessita el sistema de calefacció.Evidentment, la caldera pot funcionar o aturar-sesegons la quantitat d’energia que hagi desubministrar i això està relacionat amb l’energiaemmagatzemada al dipòsit d’inèrcia decalefacció.


4

25

Figura 25.- Esquema hidràulic d’una instal·lació solar per a la producció d’ACS, calefacció i climatització de piscina descoberta.

Caldera

C

B B4

B3

B2

B1

Consum d’ACS

Vas de la piscina

Controlsolar

Terra radiant

Dipòsit solar

Dipòsit d’inerciade calefacció

Aigua de xarxa

Controlsolar

Si en algun moment es produís el cas que tant elsistema d’ACS com el de calefacció nopoguessin absorbir tota la producció solar,entraria en marxa el circuit de piscina actuantcom a dissipador tèrmic dels captadors solars;evitaria d’aquesta manera els problemes desobreescalfament i les conseqüènciesdesagradables que això comporta per alsmaterials de la instal·lació.

El control del sistema de calefacció actuaràsobre la vàlvula C quan hi hagi prou temperaturaal dipòsit d’inèrcia per ser utilitzat; la caloremmagatzemada aleshores passarà primer per lacaldera; aquesta afegirà al fluid l’energianecessària, si cal, abans d’arribar als elementscalefactors de l’habitatge a la temperatura dedisseny.

Una vegada finalitzada la temporada decalefacció, el sistema solar donarà una grancobertura a l’ACS de l’habitatge i, cada vegadamés, la producció solar començarà a estar persobre del consum d’aigua sanitària. En aquestpunt, el control solar desviarà el fluid cap a lapiscina, amb aquesta acció de controlaconseguim no sobreescalfar el dipòsit solar niels captadors alhora que començar a climatitzarla piscina.

Sistema de contro l

En aquesta aplicació tant el control com la sevaregulació a les necessitats són elements bàsicsper al bon funcionament de la instal·lació i perobtenir la màxima eficiència del sistema.

El control solar de la instal·lació es pot configurarde maneres diferents. En l’esquema de la figura 25 està format per un control que integrales funcions de termòstat diferencial doble amb sectorització de circuits en funció detemperatures màximes prefixades. Això permetque els captadors solars funcionin aportantenergia a qualsevol dels tres sistemes –ACS,calefacció i piscina– segons la demanda d’aquellmoment.

El control de calefacció és del tipus centraletaamb control proporcional sobre vàlvulamotoritzada mescladora, sondes exterior id’impulsió, comandament de caldera i bombesper a ACS i calefacció i control sobre la vàlvulade zona de tres vies per aprofitar l’energia solaremmagatzemada al dipòsit d’inèrcia.

Aquest tipus de controls es poden muntar ambelements independents o bé es pot recórrer aalguna de les solucions existents en el mercat;aquestes últimes incorporen la majoriad’elements i funcions en un mateix tipus decontrol integrat i sovint faciliten el muntatged’aquesta part de la instal·lació.




• RD 909/2001, de criteris higienicosanitarisde prevenció de la legionel·la.






4

26

4.6. Producció d’aigua calentasanitària col·lectiva amb acumulaciódistribuïda

Descr ipc ió

En aquesta tipologia d’instal·lació el camp decaptadors solars està ubicat a la coberta del’edifici i és comunitari; en canvi, l’acumulaciósolar està distribuïda a cada habitatge amb elseu propi sistema auxiliar, tal com es mostra enl’esquema de la figura 26.

Func ionament

El sistema funciona d’acord amb el principi de lacirculació forçada, on el control solar ha deregular l’escalfament dels diversos acumuladorsdistribuïts als habitatges que tenen incorporatsuna sonda de temperatura i una electrovàlvula detall connectades al control solar. Quan hi ha proutemperatura als captadors per ser aprofitada, elcontrol solar dóna l’ordre d’obertura al’electrovàlvula corresponent i posa en marxa labomba, de manera que s’inicia el cicled’escalfament. De fet, cada acumulador es potconnectar o desconnectar al sistema solar enfunció de la radiació solar disponible o de si haassolit o no la temperatura òptima d’acumulació.

En els moments de baixa radiació solar en quèels dipòsits no arriben a les temperaturesòptimes per a ús sanitari, el sistema auxiliarindividual de cada habitatge s’encarregad’aportar l’energia complementària.

Els equips auxiliars que millor s’adapten aaquests sistemes són: l’escalfador instantani degas modulant termostàtic, la caldera mixtamodulant, la resistència elèctrica incorporada ala part alta del dipòsit, etc. De fet, cadahabitatge pot disposar d’un sistema diferent alsaltres sense interferir en el funcionament delconjunt. Cal recordar que el sistema més eficientés el format per un equip de suport instantaniamb gas; aquesta tipologia, però, s’empraràquan l’edifici ho permeti.

Cal destacar que el fet de disposar del’acumulació distribuïda permet que cada usuaripugui disposar i administrar la seva aportaciósolar. Un usuari no pot consumir l’energia solarde l’altre, ja que cada un té la seva demandadiària d’ACS emmagatzemada al seu propidipòsit solar. Si algú té un consum més elevat hocobrirà sempre a partir d’excedents o a expensesdel sistema auxiliar. Per tant, aquesta distribuciód’acumulació individual permet un repartimentforça equitatiu de la producció solar. Aquest fet,juntament amb l’autonomia de gestió del’energia que aporta a l’usuari, fa que a Catalunyasigui el sistema que més impulsen els promotorsd’habitatges col·lectius.


4

27

Figura 26.- Esquema hidràulic d’una instal·lació solar de producció d’ACS col·lectiva ambacumulació distribuïda emprant acumuladors amb suport elèctric integrat o escalfadorsmodulants de gas.

Z

Controlsolar

Consum d’ACS

Consum d’ACS

Consum d’ACS

Consum d’ACS

Aigua de xarxa

Aigua de xarxa

Aigua de xarxa

Aigua de xarxa

Circui t pr imar i so lar

Tots els accessoris que conformen el circuitprimari solar (bombes, vas d’expansió, controlsolar, etc.) generalment s’ubiquen en una sala demàquines, a la coberta de l’edifici preparada al’efecte.

L’existència d’acumuladors distribuïts per l’edificiobliga a fer en el circuit primari un equilibrathidràulic acurat de la xarxa de canonades per tald’assegurar un subministrament equitatiu a cadausuari. Tradicionalment, aquest equilibrat esrealitza mitjançant una distribució en retorninvertit dels trams de canonada entre elscaptadors i els bescanviadors dels acumuladors.Cal recordar que existeixen dispositius,reguladors de cabal i/o vàlvules d’equilibrat quepermeten equilibrar les xarxes sense recórrer alretorn invertit, ja que aquest pot comportar gransdespeses de canonades en distribucions de granlongitud, com també pèrdues de calor.

Contro l so lar

La funció bàsica d’aquest element és la mateixaque realitza el termòstat diferencial en les petitesinstal·lacions forçades, però s’hi afegeix el fet decontrolar diversos dipòsits de manera simultàniaen funció de la temperatura de l’aiguaemmagatzemada en cadascun. L’elementencarregat de fer aquest control solar pot servariat, des d’un autòmat programable que realitzila gestió completa fins a sistemes més senzills,com ara un termòstat diferencial multipunt quegestioni cada dipòsit per separat amb el senyalcorresponent de sonda de captadors i laconnexió de bomba del primari solar.

Mesura de l ’energia produ ïda

Aquesta configuració no requereix un comptatgeenergètic adaptat a un sistema de facturacióenergètica per a cada usuari, ja que el que esdistribueix és únicament escalfor solar i tantl’energia convencional de suport com elsubministrament d’aigua a cada habitatge sónindividualitzats i, per tant, mesurats de lamateixa manera que es fa en un edifici que nodisposa de sistema solar.

A efectes de conèixer l’energia solar produïda pelsistema, caldria muntar un equip d’adquisició dedades constituït per un comptador de calories alcircuit primari solar. Aquesta opció, tot i que noes preveu en el RITE, és una condició obligatòriaen algunes de les noves ordenances solars ques’han aprovat a diferents municipis de Catalunyaper a les instal·lacions d’habitatges plurifamiliarsamb energia solar.




• RD 909/2001, de criteris higienicosanitarisde prevenció de la legionel·la.






4

28

4.7. Producció d’aigua calentasanitària col·lectiva amb acumulaciócentralitzada

En aquesta tipologia d’instal·lació el camp decaptació solar i el sistema d’acumulació estanubicats, generalment, a la coberta de l’edifici.El conjunt de la instal·lació dona servei d’ACS icalefacció als habitatges, tot i que el sistemasolar només està dissenyat per donar serveid’ACS, tal com mostra l’esquema de la figura 27.

Func ionament

El sistema està format per una instal·lació decaptadors solars tèrmics amb l’acumulador solarcentralitzat, la caldera de gas de doble servei(ACS i calefacció), les bombes de circulació i elcontrol solar. A excepció dels captadors solars,tots els elements estan ubicats a la sala demàquines (acumulador, bomba, control, ...).


4

29

Figura 27.- Esquema hidràulic d’una instal·lació solar de producció d’ACS col·lectiva amb acumulació centralitzada i diferents sistemesauxiliars distribuïts (calderes de gas i termos elèctrics).

Dipòsit solar

Aigua de xarxa comunitària

Consum d’ACS

Consum d’ACS

Consum d’ACS

Consum d’ACS

Controlsolar

Tot i genèricament aquesta tipologia pot portar elsistema auxiliar també integrat en els elementscol·lectius. La majoria de les realitzacions en elnostre entorn tenen el sistema auxiliar distribuït,és a dir, cada usuari té el seu propi sistema desuport, com es pot apreciar en l’esquema de lafigura 27, on s’han simbolitzat escalfadorselèctrics o modulants instantanis de gas.

Generalment, la interconnexió dels dos sistemes,la producció i el suport és del tipus sèrie, és a dir,l’acumulador solar està connectat en sèrie ambels elements auxiliars individuals. Quan hi hademanda d’ACS en qualsevol habitatge, l’aiguapreescalfada del dipòsit solar entra a l’auxiliar, ons’acaba d’escalfar fins a la temperatura depreparació (segons la norma UNE 100-030-94aquesta temperatura ha de ser de 55 ºC com amínim, però l’aconsellable és 60ºC).

El subministrament d’ACS als usuaris es realitzamitjançant una xarxa de recirculació amb unatemperatura d’entre aproximadament 45-50 ºCen el punt més separat del circuit o en lacanonada de retorn a l’entrada del dipòsit (UNE100-030-94). Aquesta temperaturas’aconsegueix gràcies a l’acció d’una vàlvulamescladora a la sortida del dipòsit.

C i rcu i t pr imar i so lar

El circuit primari solar és de tipus forçat i elcontrol és de tipus diferencial. Actua de maneraindependent del control de l’equip auxiliar. Laconnexió de captadors es realitza generalmenten paral·lel i l’equilibrat hidràulic entre lesbateries s’aconsegueix mitjançant vàlvulesd’equilibrat; normalment no es fa servir el retorninvertit.

Segons el volum del dipòsit solar, aquest potdisposar de bescanviador incorporat o debescanviador extern de plaques. Aquesta últimaopció és la més utilitzada en aquestesinstal·lacions a causa dels volums elevats.

Contro l so lar

El control solar és del tipus diferencial i actuasobre el sistema solar de manera independent alcontrol auxiliar, de manera que no existeixi capmena d’interferència de funcionament entre totsdos circuits.

Generalment, el comandament de les bombesdel primari solar, pel fet que són de potènciaelevada, es realitza mitjançant contactorsexterns comandats pel senyal del termòstatdiferencial.

S istema aux i l ia r

El sistema auxiliar de l’aplicació representada enl’esquema de la figura 26 simbolitza duespossibilitats diferents formades per calderes,escalfadors instantanis o termos elèctricsindividuals, en funció de les característiques de lafinca i de l’accés a les diverses formesenergètiques convencionals s’usarà una o altraopció. El sistema d’ACS és del tipus ambacumulació i s’alimenta de l’aigua preescalfadapel sistema solar. Les calderes aporten l’energianecessària per obtenir la temperatura final depreparació en l’acumulador.

La distribució de l’ACS fins als punts de consumes realitza per una xarxa de canonades ambcircuit de recirculació per tal que l’usuari disposidel servei amb el màxim confort possible i lamínima despesa d’aigua. Aquesta xarxa dedistribució ha d’estar convenientment aïllada perevitar al màxim les pèrdues de calor en elrecorregut del circuit de distribució, ja queaquestes pèrdues han de ser compensades pelsequips tèrmics (caldera i sistema solar).

Mesura de l ’energia produ ïda

Aquesta configuració requereix un comptatgeenergètic adaptat a la configuració implantada:

• Un sistema de facturació energètica per acada usuari, en el cas que el sistemaauxiliar sigui comunitari, ja que l’aiguaservida ha consumit energia solar iconvencional. Cal afegir també el cost del’aigua de xarxa consumida en el procés.

• Un sistema de facturació d’aiguaconsumida per cada usuari, en el cas queel sistema auxiliar sigui individual, ja quel’aigua servida només ha emprat energiasolar gratuïta i, per tant, el cost a facturarés el de l’aigua de xarxa emprada.


4

30

El mètode utilitzat en l’esquema de la figura 27és la col·locació d’un comptador d’aigua al’entrada de cada habitatge per comptabilitzar elconsum d’ACS preescalfada i, en conseqüència,repartir les despeses generades per la comunitatde manera proporcional a l’índex de consums osegons la fórmula que cada promotor o col·lectiudesitgi, cobrament només de l’aigua o inclusiód’una taxa per a manteniments.

Igualment, és convenient col·locar un mesuradord’energia al circuit solar col·lectiu per tald’avaluar el rendiment global del sistema idetectar amb facilitat anomalies omalfuncionaments a partir de davallades en laproducció.

En edificis on l’opció escollida sigui col·lectivitzartot el sistema, és convenient la creació d’unafigura administrativa o d’un gestor energètic,encarregat tant de la facturació com del control iel manteniment de la instal·lació.




• Reial decret 909/2001 de criterishigienicosanitaris de prevenció de lalegionel·la.






4

31

Elements d’una instal·lacio solar tèrmica

3 ELEMENTS D’UNA INSTAL·LACIÓ SOLAR TÈRMICA

1 Captadors solars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1 Tipologia dels diversos captadors solars tèrmics . . . . . . . . . . . . . . . . 31.2 El captador solar de placa plana. Introducció . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 Funcionament del captador solar pla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.4 Components d’un captador solar pla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.5 Principis físics del captador solar pla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.6 Especificacions dels captadors solars plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2 Elements per al muntatge dels captadors solars tèrmics . . . . . . . . . . . . . . 11

3 Elements de connexió de captadors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4 Conductes per al fluid termòfor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154.1 Manipulació del polipropilè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5 Aïllaments de les canonades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.1 Gruixos mínims dels aïllaments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.2 Característiques tècniques d’alguns materials aïllants . . . . . . . . . . . . 19

6 Circuladors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206.1 Descripció general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206.2 Característiques del circulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206.3 Circuladors amb regulació electrònica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216.4 Selecció del circulador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226.5 Ubicació a la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246.6 Normatives i documents de referència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

7 Acumuladors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257.1 Descripció general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257.2 Tipologies d’acumuladors en funció de la posició . . . . . . . . . . . . . . . 257.3 Classificació dels acumuladors en funció del material de fabricació . 277.4 Aïllaments dels acumuladors per a ACS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.5 Tipologies dels acumuladors en funció de la configuració

del sistema d’escalfament . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287.6 Acumuladors - productors d’Aigua calenta sanitària . . . . . . . . . . . . . 297.7 Ubicació a la instal·lació solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307.8 Normatives i documents de referència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Elements d’una instal·lacio solar tèrmica

8 Bescanviadors de calor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318.1 Descripció general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318.2 Tipus de bescanviadors líquid-líquid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318.3 Característiques tècniques dels bescanviadors . . . . . . . . . . . . . . . . . 328.4 Normativa i documents de referència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

9 Vas d’expansió . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349.1 Descripció general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349.2 Tipologies de vasos d’expansió . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349.3 Ubicació dins del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359.4 Normativa i documents de referència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

10 Termòstat diferencial (TD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3610.1 Descripció General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3610.2 Principi de funcionament . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3610.3 Configuració interna del TD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3710.4 Ubicació de les sondes de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3710.5 Normativa i documents de referència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

11 Comptadors d’energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3911.1 Descripció general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3911.2 Ubicació a la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4011.3 Normativa i documents de referència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

12 Vàlvules bàsiques i accessoris de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4212.1 Vàlvules d’aïllament o tall de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4212.2 Vàlvula antirretorn o de retenció . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4212.3 Purgador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4312.4 Separador d’aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4312.5 Vàlvula de seguretat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4312.6 Normativa i documents de referència . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

13 Vàlvules complexes de la instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4513.1 Vàlvules reguladores del cabal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4513.2 Vàlvula motoritzada de tres vies de zona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4513.3 Vàlvula mescladora de tres vies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

14 Fluid termòfor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4714.1 Aigua natural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4714.2 Aigua amb anticongelant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4714.3 Líquids orgànics sintètics i derivats del petroli . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4814.4 Olis de silicona . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4814.5 Alguns paràmetres recomanables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

3

1. Captadors solars

El captador solar és l’element bàsic d’unainstal·lació solar per a l’aprofitament tèrmic de laradiació solar. És el component encarregat decapturar l’energia del sol i introduir-la en elsistema en forma de calor.

El tipus d’utilització condicionarà el captadoremprat; per exemple, si volem escalfar unapiscina fins a una temperatura de 25 - 28ºC, a laprimavera, necessitem un captador aïllat, ja quefàcilment la temperatura ambient serà d’aquestordre o fins i tot superior.

Si volem escalfar un fluid fins a temperatures de200 - 300ºC necessitarem captadors queconcentrin la radiació d’una gran superfície en unespai reduït on sigui absorbida i transferida a unvolum petit de fluid.

1.1. Tipologia dels diversos captadorssolars tèrmics

Actualment, podem diferenciar entre dos tipusprincipals de captadors en el mercat:

1. Els captadors plans o de placa plana.

2. Els captadors de concentració de la radiació:cilíndrics, parabòlics, de tubs de buit o deltipus CPC, que incorporen reflectorsconcentradors.

En les aplicacions solars a temperatura baixa, ésa dir, per treballar en climatització de piscines iproducció d’aigua calenta sanitària o fins i tot pera subministrar calefacció amb temperatures decaptació inferiors a 100ºC s’utilitzenmajoritàriament captadors de placa plana, amb osense coberta vidrada, en funció de l’aplicació.

1.2. El captador solar de placa plana.Introducció

El captador o col·lector solar de placa plana té lamillor relació de cost/efectivitat en el nostreclima, i s’adapta correctament a un gran nombred’aplicacions (escalfament d’aigua sanitària,climatització de piscines, suport a calefacció,preescalfament de fluids industrials, etc.)

A principi del segle XXI, amb un parc instal·lat de400.000 m2 de captadors solars a l’Estatespanyol (més de 30.000 m2 a Catalunya), laproducció està en mans de les empreses quehan mantingut el servei postvenda, i que per tanthan millorat, validat la qualitat del seu producte, ihan fet un bon servei tècnic i de manteniment deles instal·lacions.

Tanmateix, comencen a aparèixer amb forçanous constructors i/o distribuïdors deprocedència diversa, empreses que importenmaterial i/o filials nacionals de multinacionals delsector.

Segons la dimensió predominant del captador,podem distingir dos tipus de configuracions, lavertical i l’horitzontal. Bàsicament, la diferènciaque hi ha entre ambdues és:

1. La configuració vertical afavoreix la circulacióde l’aigua per l’interior del captador, ja que téuna estratificació major. Això implica unincrement de temperatura més alt. Bonrendiment.

2. La configuració horitzontal permet integrarmillor els captadors a algunes tipologiesd’edificis, a costa d’un rendimentlleugerament inferior.

Elements d’una instal·lació solar tèrmica

3

3

Figura 1.- Tipologies de captadors solars

captador solar pla amb coberta de vidre concentrador cilindre parabòlic

1.3. Funcionament del captador solar pla

El funcionament d’un captador és molt bàsic. De fet, qualsevol cos exposat al sol rep un fluxenergètic [E] que l’escalfa, per tant fa quen’augmenti la temperatura.

Hem de tenir en compte que un cos a unatemperatura donada [t] emet energia cap al seuvoltant, en forma de radiació [E p], i que aquestadepèn directament de la diferència detemperatures entre la del propi cos i l’ambiental.Quan els guanys de calor per radiació solars’igualen a les pèrdues de calor en forma deradiació del captador cap a l’entorn, aleshores,podem dir que s’ha arribat a una temperaturad’equilibri [T e]. Aquest fenomen es potexpressar matemàticament com:

E = Ep

On: E és l’energia captada procedent del sol.

E p és l’energia emesa pel captador cap al’exterior en forma de radiació opèrdues de calor a la temperaturad’equilibri.

La temperatura d’equilibri per als captadorscomercials varia des de valors propers als 100ºCen captadors simples fins a superar els 160ºCper a captadors amb superfície selectiva iabsorbidors en circuit sèrie, sempre per a nivellsd’insolació al voltant dels 1.000 W/m2.

Si refrigerem el col·lector fent-li passar un fluidper l’interior; s’aprofita aquest calor, de maneraque s’aconsegueix que una part de l’energiacaptada es transmeti cap a aquest fluid comenergia útil o aprofitada [E u]. La resta d’energiaes continua perdent en forma de radiació des delcaptador cap a l’ambient exterior. Aleshoresl’expressió matemàtica seria:

E = Ep + Eu

On: Eu és l’energia útil que podem extreure delcol·lector a través del fluid termòfor.

Ep és l’energia radiada pel captador cap al’ambient. Aquesta és menor a l’emesaen el cas anterior perquè s’aprofita unapart de l’energia absorbida.

En aquest cas la temperatura de treball éssempre inferior a la d’equilibri. Si volemaugmentar l’energia aprofitada pels captadorstenim dues opcions:

• Reduir les pèrdues del captador, a base demillorar el disseny i/o la construcció o defer-lo treballar a temperatures més baixes.

• Augmentar la radiació rebuda o aprofitar-la, a partir de la concentració de la radiaciód’una gran superfície sobre el captador od’aconseguir que la superfície absorbidoraaprofiti la màxima radiació possible(superfície selectiva).

L’energia aprofitada es treu del captadormitjançant el fluid termòfor, generalment formatper una barreja d’aigua amb anticongelant iinhibidors de la corrosió.

El rendiment del col·lector és la relació existententre l’energia útil o que aprofita i la radiaciósolar disponible. Com més alt sigui l’aprofitamentenergètic millor serà el rendiment o l’eficiència.

η = Eu / E = Eu

(Eu + Ep)


3

4

Figura 2.- Graella absorbidora corresponent a captador solarsplans, vertical (a) i horitzontal (b).

B

A

On: η és el rendiment o nivell d’eficiència delcol·lector.

Com que l’energia radiada pel captador o energiaperduda [Ep] és funció de la temperatura detreball t i com que en augmentar les pèrduesbaixa l’energia aprofitada, podem dir que:

si t ↑ → η ↓

Arribant a l’extrem en què si la temperatura delcol·lector s’acosta al valor màxim, equilibri,aleshores (η = 0, és a dir, tota l’energia captadas’irradia cap a l’exterior del col·lector i, per tant,l’aprofitament és nul.

Conc lus ió . Per obtenir un bon rendiment cal fertreballar els col·lectors a la temperatura mésbaixa possible, sempre que aquesta siguisuficient per a l’ús que es vulgui donar.

Aquest principi ens portarà a dimensionar elsacumuladors on emmagatzemar l’energia tèrmicade manera que el captador treballi a només 15 o 20ºC per sobre de la temperaturad’utilització final.

De fet els fabricants indiquen el rendiment ol’eficiència dels captadors de forma gràfica, apartir dels valors de treball de temperatura delcaptador i l’ambient que l’envolta.

El gràfic de rendiment d’un captador plapresentat en la figura 3 es basa en un modelmatemàtic simplificat, és per això que tantl’expressió matemàtica com la sevarepresentació gràfica corresponen al d’una recta.

η = (0,94b) –

On: η és el rendiment expressat en tant per un

b és el factor de guanys del captador had’ésser subministrat per assaig delfabricant, és un valor adimensional,aquest paràmetre està afectat per uncoeficient 0,94 que corregeix l’efecte dela variació de l’angle d’incidència de lallum solar al captador al llarg del dia,l’envelliment de la coberta i la brutíciasobre la mateixa. El valor de 0,94bs’anomena transmitància i dona idea del’eficiència de captació de la radiació delcaptador.

m és la pendent de la recta i representa elfactor de pèrdues tèrmiques delcaptador, ha de ésser subministrat perassaig del fabricant, les seves unitatssón (W/m2 ºC)

tm és la temperatura mitja del captador(veure Capítol 5)

t a és la temperatura ambient mitja diurna

Actualment, la unificació de criteris i la mobilitatde materials dins d’Europa està popularitzantexpressions del rendiment del captador una micamés exactes a partir d’una expressió matemàticamés complexa que correspon a una corba encomptes d’una recta.

m (tm – ta)I


3

5

Figura 3.- Gràfic del rendiment d’un captador solar de placa plana.

1009080706050403020100

Efici

encia

%

0 0.02 0.06 0.08 0.1x = (m2 K/W)Tm – Te

I

Exemple:L ’express ió rea l de l rend iment per a un

captador so lar de p laca p lana és una corba,una ecuac ió de segon ordre.

η = 0,700 – (3,33 )– 0,0088 × I × ( )2(Tm – Ta)I

(Tm – Ta)I

1.4. Components d’un captador solarpla

El captador solar pla amb coberta vidrada és elmés emprat al nostre país en les instal·lacionssolars de producció d’aigua sanitària. Està formatpels elements següents:

Absorb idorÉs l’element que intercepta la radiació solar al’interior del captador. Està format normalmentper una graella de tubs de coure que portensoldades unes aletes de planxa de coure. Tambées pot tractar d’un panell de planxa embotida onel fluid termòfor crea una pel·lícula contínua.

Coberta t ransparentTé les funcions d’aïllar el captador de lescondicions ambientals exteriors, tot i que deixapassar la radiació solar a més de provocarl’efecte hivernacle. Normalment està formadaper una sola làmina de vidre temperat (mésresistent) amb baix contingut en ferro (més transparent) de 4 mm de gruixaproximadament.

A ï l lamentAquest element, igual que en la restad’aplicacions, compleix la funció d’evitar lespèrdues de calor de l’interior del captador,concretament a l’absorbidor, cap a l’exterior iestà format normalment per planxes d’espumessintètiques (poliuretà, cianurats, fibra de vidre,etc.) situades als costats i a la part posterior delcaptador.

CarcassaAmb la funció d’allotjar la resta de components,aquest tancament normalment està format peruna perfileria d’alumini anoditzat i habitualmentincorpora una protecció posterior amb planxad’acer galvanitzat o plàstic.

1.5. Principis físics del captador solarpla

El captador solar pla o de placa plana funciona apartir de l’aplicació dels principis físics següents:

L ’efecte h ivernacleLa radiació solar incident és parcialmentabsorbida pels cossos. La resta és reflectida oels travessa. La relació entre aquests efectesdepèn de:

• La natura del cos

• L’estat de la superfície

• El gruix del cos

• El tipus de radiació: longitud d’ona

• L’angle d’incidència dels raigs solars

Els cossos transparents són aquells en quèpredomina el component de radiació quetravessa i, per tant, absorbeixen molt pocaradiació.

Normalment els cossos transparents, vidre,plàstics, etc. ho són només per a radiacions amblongitud d’ona entre 0,3 i 3 µm (1 µm = 10–6 m).La majoria de la radiació solar està compresaentre 0,3 i 2,4 µm, per això la llum solar passatan bé a través d’un vidre.


3

6

Figura 4.- Dibuix dels elements que formen un captador solarde placa plana amb coberta vidrada

Figura 5.- Flux energètic a través d’un vidre pla.

Radiació incident (Sol)

Radiació reflectida

Vidre

Radiació travessadaRadiació absorbida

Capsa

Aïllament

Placaabsorbidora

Graellade tubs

Cobertatransparent

Un cop travessat el vidre, la radiació trobal’absorbidor, que s’escalfa en ser impactat pelsfotons, partícules de llum solar. Com que lestemperatures que assoleix l’absorbidor sónbaixes, aquest emet radiacions compreses entreels 4,5 i els 7,2 µm per a les que el vidre ésopac. Aquesta radiació que no pot sortir pel vidreés reflectida cap a l’interior un altre cop.

Una part d’aquesta energia escalfa el vidre iaquest la remet cap a dins i cap a fora.

Alguns plàstics com el policarbonat tenen uncomportament similar al vidre, deixen passar lesradiacions d’ona curta procedent del sol ireflecteixen les emissions d’ona llargaprocedents de la placa absorbidora. Però nos’utilitzen perquè són menys resistents a laradiació ultraviolada i a l’erosió.

A més de fer l’efecte hivernacle, la cobertavidrada minimitza l’intercanvi de calor perconvecció (refredament) entre l’interior il’exterior del captador.

A continuació, es detallen les qualitats que calexigir a un material per ser emprat com acoberta de captadors solars:

• bona transmissió de la radiació en la bandade 0,3 a 3 µm

• estabilitat en el temps, cosa que no passaamb els plàstics

• coeficient baix de transmissió de l’infraroigllarg

• coeficient baix de conductivitat tèrmica

• resistència elevada al trencament per cops

• coeficient baix de dilatació

• no adherència de la brutícia

El material emprat habitualment en captadorssolars plans és el vidre de baix contingut en ferroper millorar la transmissivitat.

A més, el vidre ha de ser recuit o temperat, jaque aquest tractament el dota de mésresistència –fins a 4 vegades més– i també el facapaç de suportar temperatures més elevades(250ºC en comparació amb els 40ºC del vidresense temperar).


3

7

Figura 6.- Flux energètic en un captador solar pla amb coberta vidrada.

Radiacióincident

Radiació travessada

Vidre

Radiació emesa pel vidre

Radiació emesa perl’absorbidor

Absorbidor

Exemple:Un v idre temperat de 4 mm res iste ix e l xoc

d’una bo la d ’acer de 300 g que cau l l iu redes d ’una a lçada de 2 m. En canv i , s i e lv idre no és temperat es t renca per una

a lçada de 20 a 30 cm.A la vegada, en cas de t rencament d ’unv idre temperat , aquest es f ragmenta en

pet i ts t rossos de manera que ev i ta e l per i l lque podr ia suposar .

El cos negre ( l ’absorbidor) Un altre dels principis físics que permeten elfuncionament d’un captador solar tèrmic és el dela idoneïtat de les superfícies fosques com acaptadores de l’energia radiada pel sol.

La radiació que ha travessat el vidre de lacoberta impacta en l’absorbidor, que està formatper una superfície metàl·lica que permetl’intercanvi de calor amb l’aigua o el fluidtermòfor que circula per l’interior; si aquestasuperfície és negra i de textura mat captaràmillor l’energia que si fos de qualsevol altre color.

Així, del total de radiació incident en unasuperfície, se’n reflecteix més o menys en funciódel color d’aquesta. Per tal d’aprofitar al màximels fabricants de captadors enfosqueixenl’absorbidor dels seus models seguintprincipalment dues tècniques:

1. Pintures calòriques, que resisteixen lestemperatures de treball superiors als 100ºC.

2. Tractaments selectius, basats endeposicions electroquímiques o pintures ambòxids metàl·lics que tenen la virtut de serbons captadors de la radiació i tenir unabaixa emissivitat.

Cal destacar que a diferència del centred’Europa, en les nostres latituds la majoria delsfabricants opten per l’opció de pintar l’absorbidoren comptes de tractar-lo per aconseguir unasuperfície selectiva. Aquest fet es deu a duesraons principals:

• L’augment de cost dels tractamentsselectius sovint no es compensa perl’augment de rendiment anual delscaptadors.

• Els tractaments selectius donen, pernorma general, temperatures d’equilibrimés altes i això comporta més esforçosmecànics per dilatació i sovintvaporitzacions del fluid termòfor.

Si fem passar aigua a través de l’absorbidor,aquesta va prenent l’escalfor captada i arriba auna temperatura final més baixa que la d’equilibriestàtic. Aquesta cessió de calor serà perconducció de l’absorbidor.

Podem simplificar el càlcul de la temperaturamitjana de l’aigua en circulació dins del captadorcom:

tm =

On: te temperatura del fluid a l’entrada delcaptador

ts temperatura del fluid a la sortida delcaptador

Per tant la diferència entre la temperaturamitjana del fluid i la temperatura ambient serà:

∆t = – ta

Els absorbidors emprats en captadors solarsplans presenten generalment una d’aquestesgeometries:

1. Panell de planxes embotides

2. Reixa de tubs amb aletes de planxa soldada

3. Serpent

La majoria dels captadors del nostre mercattenen l’absorbidor del tipus de reixa de tubs decoure amb aletes també de coure.

L’absorbidor ha de poder suportar perfectamentla pressió de treball del circuit primari (inferior als 3 bars de la vàlvula de seguretat).Generalment, els absorbidors es proven apressions de 10 – 14 bars. El volum de fluid al’interior sol ser d’1,7 l/m2, fet que comporta moltpoca inèrcia tèrmica i, per tant, velocitat elevadade resposta.

te + ts2

te + ts2


3

8

Figura 7.- Radiació incident i reflectida en una superfície enfunció del seu color.

75%

25%

Vidre

Absorbidor

L ’a ï l lamentEl tercer dels principis físics que intervenen en elfuncionament dels captadors és l’aïllament delconjunt respecte de l’exterior, formatnormalment per un revestiment intern de lacapsa contenidora o carcassa. En la taula 1 es mostren alguns dels aïllamentsmés emprats pels fabricants de captadors solars.

Les limitacions de la llana de vidre i rocajuntament amb la versatilitat dels aïllantssintètics en escuma expansible o en planxes deltipus sandvitx que incorporen làmina d’aluminireflectant fan que aquests darrers materialssiguin els més emprats en la construcció decaptadors al nostre mercat.


3

9

Material aïllant Conductivitat T màxima Característiquestèrmica [W/m·K] d’utilització [ºC]

Llana de vidre 0,050 150 Perd propietats amb la humitat

Llana de roca 0,050 150 Perd propietats amb la humitat

Espuma de vidre 0,057 150 No li afecta la humitat

Suro premsat 0,052 110 Material orgànic estabilitzat

Poliestirè 0,042 85 Disponible en planxes modelades

Poliuretà 0,027 110 Disponible en espumes expansibles

Taula 1.- Aïllaments emprats en la construcció de captadors solars.


1.6. Especificacions dels captadorssolars plans

Els captadors solars plans, com a nucli de lesinstal·lacions solars tèrmiques, han de compliruns requisits de qualitat mínims detallats en lanorma UNE corresponent. Aquestes prestacionssón certificades per algun laboratori acreditatque ha de seguir el protocol d’assaig definit iemprat a Espanya per l’Institut Nacional deTècniques Aerospacials (INTA). Està prevista launificació d’aquest protocol d’assaig a nivelleuropeu, que probablement es produirà l’any2004.

Un cop fets els assaigs i havent emès elcorresponent certificat, si és europeu, la DireccióGeneral de Seguretat Industrial, del Departamentde Treball, Indústria, Comerç i Turisme de laGeneralitat de Catalunya, pot fer l’homologaciódels captadors. Aquest procés avui ésimprescindible en els captadors que integreninstal·lacions subjectes a subvencions i , fins itot, és un requisit que també s’especifica a lesordenances solars municipals, els captadors hande estar homologats (vegeu Annex 5 i 6).

La tramitació de l’homologació dels captadors espot fer, a l’igual que la resta de tràmitsadministratius a través de la xarxa d’oficines aCatalunya de l’OGU, Oficina de Gestió Unificada.

La documentació tècnica d’un captador solar plaha d’incorporar almenys la informació següent:

• Corbes de rendiment instantani realitzadesper un laboratori acreditat.

• Superfície útil de captació.

• Pes en buit.

• Capacitat i tipus de líquid termòforrecomanat pel fabricant.

• Cabals recomanats i pèrdues de càrrega.

• Pressió màxima de servei i pressió deprova.

• Materials de constitució de l’absorbidor idel circuit de líquid.

• Materials de constitució de la coberta i dela caixa.

• Sistema de segellat.

• Tipus i gruixos de l’aïllament.

• Sistema de fixació.

• Sistema de connexions hidràuliquesespecífiques.

En el document Criteris de qualitat i dissenyd’instal·lacions d’energia solar per a aigua calentai calefacció, elaborat per APERCA (Associació deProfessionals de les Energies Renovables deCatalunya) i disponible al CD-ROM, s’identifiquenles normes següents, que regulen la qualitat delscaptadors:

• Norma UNE-94.101.86 Col·lectors solarstèrmics

• Norma INTA 610001 Assaig de col·lectorsen règim estacionari

• Norma INTA 610002 Assaig de resistènciai durabilitat de col·lectors solars plans

Cal destacar la importància de la garantia quedóna el fabricant. La millora en els processos defabricació i la confiança en el producte acabat faque actualment tots els fabricant donin entre 5 i8 anys de garantia, fins i tot s’arriba a 15 anys sies compleixen uns requisits de manteniment.


3

10

2. Elements per al muntatgedels captadors solarstèrmics

Sovint el muntatge d’una instal·lació requereix lacol·locació de més d’un captador solar. Elscaptadors s’han de situar orientats a sud, ambuna desviació màxima recomanable de 40 i, ambuna inclinació determinada en funció de l’èpocade l’any de màxima utilització de la instal·lació,tal i com indica la taula 2. Aquests condicionantsfan imprescindible, en la majoria de casos,col·locar els captadors sobre uns suports, tretque la pròpia estructura de l’edifici estiguipensada per albergar-los de forma integrada osuperposada.

Molts fabricants de captadors tenen dissenyat elseu propi sistema de suport, ja que el tipusd’ancoratge previst condiciona sovint la carcassadel captador. El suport d’uns captadors solars hade tenir les característiques principalsenumerades en la taula 3.

La fixació del suport es realitza principalment dedues maneres: integrat a l’estructura de l’edifici(teulada, façana, etc.) o bé superposat a pessobre una superfície plana.

Sempre que es pugui és millor que el suportdescansi sobre unes sabates de formigó enmassa construïdes per encofrat. En el lloc demuntatge cal preveure que el pes delsancoratges de formigó sigui superior a la forçaque pot exercir el vent sobre els captadors. Perfacilitar aquest càlcul en la taula 4 es donenvalors orientatius de la força del vent sobrecaptadors solars en diferents situacions.

Cal recordar que el pes del formigó armat ésaproximadament de 2.500 kg/m3.


3

11

Utilització principal Inclinació

Estiu latitud -10 º

Hivern latitud +10 º

Tot l’any latitud o si no, més semblant a la d’hivern

Taula 2.- Inclinació de captadors.


Característica Descripció

Resistència mecànica L’estructura ha de ser capaç de suportar esforçosmecànics superiors a 2.000 N (newtons) equiva-lents al pes d’una massa de 200 kg

Fermesa Les estructures s’han de fabricar amb materials re-sistents a l’exterior i que no necessitin cap mante-niment

Cargoleria i accessoris Els cargols de subjecció i d’altres accessoris hande resistir esforços mecànics superiors a 2.500 N,han de ser inoxidables i han d’incorporar virollesplàstiques per tal d’evitar corrosions galvàniques

Facilitat de muntatge El muntatge d’una estructura no ha de ser superiorals 20 minuts per captador ni ha de requerir la in-tervenció de més de dos operaris

Adaptació Les estructures han de permetre diverses possibi-litats de subjecció

Cost L’estructura de suport no ha de superar els 60 eu-ros de cost per captador

Taula 3.- Característiques dels suports.


Zona Localització Pes dels ancoratgesper captador [kg]

Urbana Zona de vents forts, superiors a 100 km/h 190Zona de vents fluixos i alçada inferior a 6 plantes 100Zona protegida dels vents del nord 60Captadors sobre coberta a igual inclinació 60

Aïllada Zona de vents forts, superiors a 100 km/h 250Zona de vents fluixos i alçada inferior a 6 plantes 120Zona protegida dels vents del nord 60Captadors sobre coberta a igual inclinació 75

Taula 4.- Pes dels ancoratges dels suports.



3

12

Exemple:Exposarem dos casos cor responents a dues t ipo log ies hab i tua ls en e l nost re ter r i tor i :

1. Suport per a un captador p la de l t ipus per f i le r ia

• Mater ia l : Per f i le r ia en L d ’acer inox idab le .• Dispos ic ió : Co l · locac ió sobre super f íc ie hor i t zonta l o sobre façana.• Composic ió : E lements ta l la ts a mida per a la construcc ió de dos esquadres ( latera ls) , dos

t ravessers i un t i rant poster ior , cargo ler ia d ’acer inox idab le de 8 mm.• Avantatges: Molt res istent a la cor ros ió , l leuger , fàc i l de t ransportar i fàc i l de modi f icar .• Desavantatges: E l muntatge de ls captadors requere ix que e l suport hag i quedat cor rectament ben

esquadrat , ja que en cas contrar i no concorden e ls forats per a la co l · locac ió de ls cargo ls de lcaptador en la per f i le r ia .

• Subjecc ió de ls captadors: Amb cargo ls passants per unes pestanyes d ’a lumin i reb lades a lacarcassa.

2. Suport per a un captador de l t ipus tubu lar

• Mater ia l : Tub d ’acer ga lvan i tzat .• Dispos ic ió : Co l · locac ió sobre super f íc ie hor i t zonta l .• Composic ió : Dos e lements corbats en forma d ’e la amb enca ixos so ldats a ls ext rems per f ixar e ls

t ravessers i dos tubs t ravessers , cargo ler ia d ’acer inox idab le de 6 mm.• Avantatges: Res istent a la cor ros ió , mol t ferm i muntatge fàc i l de ls captadors .• Desavantatges: No ind icat en zones mar í t imes amb ambients excess ivament cor ros ius , molest de

transportar per les d imens ions de ls tubs latera ls .• Subjecc ió de ls captadors: Amb uns ganxos roscats passants per a la carcassa de ls captadors , que

deixen e l captador pen jant i sub jectat a l ’est ructura .

Figura 8.- Estructura suport amb ancoratges de formigó sobre superfície plana.

Figura 9.- Estructura suport amb ancoratges de formigó sobre superfície inclinada.

Sabates de formigó armat

Perfil d’acer ø 40x40x15

Perfil d’acer “L” 40x40x2

Cable tensor

Passamà amb pernsd’ancoratge a formigó

Obertures de desguàs

Pilot de formigó

Pilot de formigó

Pilot

PilotSuportdel captador

Suport del captador

Forjat de coberta

Forjat de la coberta

Teules

3. Elements de connexió decaptadors

El camp de captadors solars tèrmics són, perdefinició, un circuit hidràulic que transmetl’escalfor rebuda del sol al fluid termòfor. Unaspecte important en les instal·lacions són elssistemes de connexió entre els diversoscaptadors i entre el camp solar i les canonadesque transporten i distribueixen el fluid termòforfins al punt de consum o d’intercanvi de calor.

Alhora de definir i muntar el camp solar cal teniren compte que s’ha de fer una distribució delscaptadors en grups anomenats bateries.Aquestes agrupacions de captadors hauriend’estar sempre formades per unitats del mateixmodel i no haurien de sumar més de 15 m2

(20 m2 és el màxim que recomana el documentCriteris de qualitat i disseny d’instal·lacionsd’energia solar per a aigua calenta i calefacció.

Les connexions entre captadors depenen en granmesura del fabricant, ja que en el mercat existeixuna gran varietat d’acabats, terminals deconnexió entre captadors. Alguns exemplesd’aquests sistemes de connexió són:

• Captadors amb terminacions en tub decoure de 22 mm de diàmetre.

• Captadors amb connexions femella roscagas de 3/4” amb juntes de llautó.

• Captadors amb connexions còniquesmascle/femella de 3/4”.

• Captadors amb un terminal mascle per aconnexió ràpida amb juntes tòriquesd’estanquitat.

• Captadors amb connexions còniquesmascle i joc de connexió per adaptar acanonades de 22 mm de diàmetre.

És molt important tenir en compte que elscaptadors solars treballen en unes condicions decanvis de temperatura força acusats queobliguen l’instal·lador a estar especialment atenta l’hora de seleccionar el material i d’executar lesconnexions.

Els captadors solars poden passar en qüestió depocs minuts de treballar a temperaturesproperes a l’ambient fins a temperaturesd’estancament o d’equilibri, per exemple en elcas de parada de la bomba per avaria o perdisseny del sistema en arribar a temperatureselevades en l’acumulador.

Aquest fet comporta seqüències força extremesde dilatació i contracció dels elements deconnexió. A més, cal tenir en compte quetemperatures d’equilibri superiors a 120ºC podenprovocar amb facilitat evaporacions en el primari,fet que posa a prova la total estanquitat de labateria de captadors.

Aquests esforços es tradueixen en tensionsmecàniques en els connectors, circumstànciaque, en el cas d’unions soldades, provoca ambrelativa facilitat el trencament de les unions.

Per evitar aquesta tensió la millor recomanacióés utilitzar unions flexibles o manegotsabsorbidors que es poden deformar per tald’evitar les deformacions dels elements rígids delsistema.


3

13

Figura 10.- Connexió entre captadors del tipus “ràpid ambjuntes tòriques”.

Captador solar

Conector rápid tipusdilatador de molla

Juntes tòriques de cautxù o EPDM

Conexió del captadorSuport dels captadors

Conexió del captador

Aquests elements absorbidors dels esforços dedilatació s’haurien de col·locar separantcaptadors, almenys un separador per a cada trescaptadors en bateries de sis.

Una altra recomanació és no fer connexionsentre captadors o entre captadors i canonadesd’evacuació amb soldadura tova, perquè elsesforços mecànics la faran malbé en poc temps.

Una solució adoptada per força constructors ésla unió de captadors a partir d’elements deconnexió bicònics amb anells de tefló en els quel’elasticitat de l’anell pot absorbir petits esforçosi que, en cas d’una situació extrema, provoca larelliscada de la canonada sense trencamentd’elements.

En aquest sentit, una tendència del mercat ésfabricar captadors de gran superfície, fins a 10 m2, com una sola unitat acabada que permetla reducció del nombre d’unions que cal realitzaren l’obra.

Un altre aspecte que cal tenir en compte alhorade seleccionar el material i els elements deconnexió són les condicions climatològiques del’emplaçament. En col·locar-se a l’exterior, lapluja, les temperatures baixes i la radiacióultraviolada fan desaconsellables algunsmaterials, per problemes de corrosió, oxidació id’altres alteracions.

Pel que fa al muntatge del camp de captadors,cal preveure un material accessori específicmínim:

• Vàlvules de tall d’entrada i sortida debateria

• Purgadors en la zona més elevada

• Vaina d’immersió per a la sonda detemperatura

• Cabalímetre o vàlvula d’equilibrat(opcional)


3

14

Figura 11.- Dilatador axial.

Molla d’expansióFixació ambcargols

Brida d’unió a canonada

Conductede circulació del fluid

Brida d’unió a canonada

Figura 12.- Ràcord d’unió de canonades amb “anells” de tefló

Femellade pressió

Femellade pressió

Accessorid’unió roscat

Anell de tefló Anell de tefló

Exemple:Quan les temperatures van ba ixar de ls 0ºCdurant e l mes de desembre de 2001 moltescanonades exter iors es van g laçar i t rencar .A lgunes bater ies de captadors on no h i vahaver prou proporc ió d ’ant icongelant –per

repos ic ions amb a igua o perquè es vaenve l l i r– equ ipades amb ràcords b icòn icsvan quedar l i tera lment desmuntades, però

sense ruptures.

4. Conductes per al fluidtermòfor

Pel que fa a les canonades emprades eninstal·lacions solars, normalment caldrà distingirentre dos circuits: primari, captadors -bescanviador i secundari, acumulador - consum.

1. Respecte al circuit secundari, cal dir que laincorporació de la instal·lació solar no ofereixcap modificació de materials pel que fa aqualsevol configuració amb utilització defonts energètiques convencionals. Per tant,les canonades de connexió a l’acumuladorseran del mateix material que els emprats enla resta de la instal·lació, però evitant elcoure en el cas que la instal·lació dedistribució posterior sigui de ferro per tal deminimitzar la corrosió galvànica.

2. Quant al circuit primari, cal tenir en compteque en determinades ocasions latemperatura de circulació del fluid termòfor,entre captadors i bescanviador, pot arribar atemperatures elevades, fet que produiràesforços considerables sobre les canonades iles seves fixacions degut a les dilatacions, amés d’accelerar-se qualsevol procés decalcificació i corrosió.

Per tant, es recomana la utilització de canonadesdels materials que es detallen en la taula 5, ons’especifiquen algunes de les sevesparticularitats.

Així, a l’hora de l’elecció del material de lescanonades, els conceptes que cal tenir encompte són els següents:

• Les dilatacions provocades per saltstèrmics poden ser importants, de –25ºC a + 130ºC.

• La corrosió tan interna com externadeguda als agents ambientals iatmosfèrics.

• La incompatibilitat entre els materials queintervinguin en el sistema pot provocarcorrosions accelerades del material mésfeble.

Un cop decidit el material que s’emprarà en elcircuit, l’únic paràmetre per definir la canonadaés el seu diàmetre interior. La canonada escollidahaurà de complir amb un requisit principal:produir una pèrdua de càrrega inferior a 40 mmde cda (columna d’aigua).

Per tal de trobar la canonada adient es potemprar l’àbac de càlcul mostrat en la figura 13 ireproduït en l’annex 2, en el que cal introduir ladada bàsica referida al cabal d’aigua quecircularà per la canonada i tirar una línia al valorde pèrdua de càrrega escollit, la línia tallarà l’eixde canonades pel valor de diàmetre necessari.

Com a criteri de disseny, s’ha d’escollir un cabald’aigua de 60 l/h per cada m2 de captador.


3

15

Material Avantatges Desavantatges

Coure Coeficient baix de dilatació Transmissió tèrmica elevadaFacilitat de treball Unions per soldadura emprant aliatgesEconòmic Incompatibilitat amb altres canonades metàl·liquesGran varietat de figures i d’accessoris al mercat Corrosió galvànica

Polipropilè Coeficient baix de transmissió tèrmica Coeficient de dilatació elevatUnions per termofusió Cost econòmic elevatElasticitat mecànica i compatibilitat amb els metalls Precisa d’eines de treball específiques

Taula 5.- Canonades per al circuit primari.

Cal recordar que el diàmetre obtingut en l’àbaccorrespon a l’interior de la canonada que calmuntar, normalment aquest valor no coincideixamb els normalitzats fabricats, per tant caldràcomprovar el valor de pèrdua de càrrega que hihaurà fent servir el diàmetre estàndard mésproper unint aquest valor amb el del cabal dedisseny i prolongant la línia que surti fins tallar elgràfic de pèrdues de càrrega.


3

16

Exemple:En una insta l · lac ió so lar per a la producc iód ’a igua ca lenta san i tàr ia que incorpora doscaptadors so lars p lans amb una super f íc ie

út i l d ’1 ,7 m2 cada un, qu in caba l de d issenyut i l i t zar íem?

Apl iquem l ’express ió següent :

C = Núm. de captadors x Sutilx 1 l / min x m2

I obten im,

C = 2 cap. x 1,7 m2 / cap x 1 l / min x m2

= 3,4 l / minUn cop conegut e l caba l que c i rcu larà pe l

pr imar i , aquest va lor es marca en laco lumna de la dreta (caba ls) de l ’Àbac

( f igura 13) i marquem e ls va lors de pèrduade càr rega màxima admiss ib le (ent re 20 i40 mm de cda) . Un cop ten im e ls punts

marcats sobre les co lumnes cor responentst racem una l ín ia recta

Figura 13.- Àbac de càlcul per a canonades de paret llisa itemperatura de fluid de 60ºC (vegeu l’annex 2).

Font: Instalaciones hidrosanitarias: Editorial Pananinfo.

Diàmetre Espessor de la paret de la exterior canonada [mm]nominal 0,75 1 1,2 1,5[mm] Diàmetre interior resultant [mm]

8 6,5 6

10 8,5 8

12 10,5 10

15 13,5 13

18 16,5 16

22 20 19,6 19

28 26 25,6 25

35 33 32,6 32

42 40 39,6 39

Taula 6.- Relació de diàmetres nominals estàndards iespessors per a les canonades de coure.

Font: NIA, Norma d’Instal·lacions d’Aigua.

4.1. Manipulació del polipropilè

Tot i l’existència de molts materials per a lescanonades del circuit primari, en aquest apartatdescriurem el procés de manipulació delpolipropilè com a exemple de material plàstic debones prestacions, ja que creiem que el coure ésconegut i emprat pels instal·ladors habitualment.

El polipropilè té un bon rendiment econòmic entirades llargues però, en canvi, surt car en salesde calderes, on s’han de col·locar moltsaccessoris. Cal tenir en compte també que estracta d’un material amb un índex elevat dedilatació i que per tant la seva instal·laciórequereix incorporar lires o dilatadors queabsorbeixin aquest efecte, si no les canonadeses corben i donen un acabat a la instal·lació debaixa qualitat.

La unió de barres i accessoris de polipropilè es famitjançant un procés de termofusió a 250ºC. Pera aquesta manipulació s’utilitza una pinçacalefactora que alberga dues matrius: mascle perals accessoris i femella per a la canonada. Alhoras’escalfen l’interior de l’accessori i l’exterior deltub i en pocs segons les superfícies foses espoden unir mecànicament. El refredament esprodueix en pocs segons, passats els quals launió s’ha finalitzat.


3

17

Figura 14.- Procés per a la unió de canonades i accessoris de polipropilè amb termofusió.

1 3

42

Introduïr l’accessori i el tub a les matrius pressionant Separar l’accessori i el tub de les matrius

Mantenir-ho uns segons unit per produir la fusió Unir accessori i tub pressionant durant alguns segons

AccessoriMatriu

Resistència elèctricaMatriu

Tub

5. Aïllaments de lescanonades

5.1. Gruixos mínims dels aïllaments

Per tal de minimitzar les pèrdues d’energiacalorífica en el conjunt del sistema de captaciósolar és convenient col·locar aïllaments tèrmics atots els components del sistema en general i ales canonades en particular.

Aquests aïllaments han de complir la normativavigent. En aquest cas és el Reglamento deInstalaciones Térmicas en Edificios, RITE, através de la Instrucció Tècnica Complementària(ITE 03.12) i l’apèndix 03.1 “Espessors mínimsd’aïllament tèrmic” que dicta els criteris que hade complir l’aïllament de les instal·lacions.

L’apèndix 03.1 presenta les fórmulesmatemàtiques per al càlcul del gruix que han detenir els aïllaments corresponents a canonadesinstal·lades en l’interior de les edificacions fetesa partir de materials amb les següentscaracterístiques:

• Coeficient de conductivitat tèrmica a 20ºC:0.040 W/mK

• Marge de temperatures de treball –35ºC i110ºC

Per aïllaments de materials amb altres valors deconductivitat tèrmica, l’apèndix indica unametodologia de compensació de gruixos (vegeu l’Annex 3).

Si les canonades són a l’exterior, caldrà a mésgarantir les següents característiques delsaïllaments:

• Inalterabilitat a causa dels agentsatmosfèrics així com resistència a laformació de fongs.

• Resistència a la radiació solar del materialaïllant, en cas contrari caldrà cobrir-loadequadament amb fundes o pinturesprotectores.

• Segellat dels passos a l’exterior, eliminacióde ponts tèrmics.

Per tant, alhora de definir l’aïllament ques’aplicarà a una instal·lació s’han d’especificar elsvalors de les següents característiques delmaterial emprat:

• Coeficient de conductivitat tèrmica delmaterial.

• Marge de temperatures de treball segonsel fabricant.

• Coeficient d’absorció d’aigua.

• Gruix nominal escollit en cada zona de lainstal·lació.


3

18

Exemple:En e l següent d iagrama podem veure l ’e fecte a ï l lant

de d i ferents models d ’a ï l laments de canonades a based’escumes e lastomèr iques.

Figura 15.- Pèrdues tèrmiques en canonades de coure en funció del gruixd’aïllament.


Observem com e l fet de posar un a ï l lant de d i ferentsgru ixos provoca una reducc ió cons iderab le en les pèrdues

de ca lor de la canonada i per tant un esta lv i importantd ’energ ia .

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

018 26 60

Sense aïllar

pèrd

ues

(W/m

2 )

Aïllament de 9 mmAïllament de 18 mm

Diàmetre (mm)

• Característiques i sistema de coberta per ala protecció en els trams muntats al’exterior i que restin exposats a la radiaciósolar.

Els valors tabulats d’espessors mínims delsaïllaments recomanats per canonades segons elRITE (λref. = 0.040 W/m.K a 20ºC) són diferentssegons la seva ubicació:

1. En canonades instal·lades a l’interior de lesedificacions (Taula 7)

2. En canonades muntades a l’exterior de lesedificacions

Quan les canonades portadores de fluidstermòfors estiguin instal·lades a l’exterior,l’espessor indicat a la taula 7 s’hauràd’incrementar, com a mínim en 10 mm.

3. En canonades soterrades

Si les canonades són d’exterior però estansoterrades, no serà necessari que es tinguinen compte els valors d’increment de gruixrecomanats.

Si el material d’aïllament té una conductivitattèrmica inferior al valor estàndard indicat en elRITE, λ = 0.040 W/m.K a 20ºC, podem escollirels gruixos de les següents maneres:

1. A partir de les taules d’equivalència que elfabricant especifica en el seu catàleg tècnic.

2. Aplicant els criteris de la normativa (apèndix03.1 del RITE – Annex 3).

5.2. Característiques tècniquesd’alguns materials aïllants

Aïllament d’escuma de polietilè reticulat:

• Coeficient de conductivitat tèrmica a 20ºC:0.036 W/ m.K

• Temperatura de treball: des de -40ºC a+90ºC.

Aïllament d’escuma de resina de melamina:



Aïllament de polietilè expandit:



Aïllament tubular flexible classe M1.




3

19

Diàmetre exterior Temperatura del fluid (ºC)(2)

canonada (mm)(1) 40 a 65 66 a 100 101 a 150 151 a 200

D ≤ 35 20 20 30 40

35 < D ≤ 60 20 30 40 40

60 < D ≤ 90 30 30 40 50

90 < D ≤ 140 30 40 50 50

140 < D 30 40 50 60

Taula 7.- Gruix dels aïllaments per a canonades interiors en funció de la temperatura de treball i el diàmetre de la canonada per unfluid calent.

(1) Diàmetre exterior de la canonada sense aïllar.(2) S’escull la temperatura màxima de xarxa.Font: “Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios” RITE

6. Circuladors

6.1. Descripció general

El circulador o bomba de recirculació, ésl’element de la instal·lació solar tèrmicaencarregat de moure el fluid del circuit primari, od’altres circuits tancats de la instal·lació, comara: el circuit entre acumulador i bescanviadorexterior, anells de recirculació d’ACS, circuits decalefacció, etc.

En el cas particular del circuit primari solar,l’objectiu de forçar aquesta circulació éstransportar el calor des dels captadors solars finsal bescanviador, compensant les pèrdues decàrrega (resistència al moviment del fluid) delsdiferents accessoris que formen el circuit:canonades, vàlvules, derivacions, captadors ibescanviador.

6.2. Característiques del circulador

El circulador esta constituït per dues partsdiferenciades:

• un cos hidràulic, fabricat amb diferentsmaterials (ferro fos, bronze, acerinoxidable) que alberga al rodet d‘impulsió.

• un motor elèctric, fixat al cos hidràulicmitjançant cargols, que acciona al rodetd‘impulsió.

Totes dues parts formen un conjunt compacteequipat amb les corresponents connexions

elèctriques del motor i d‘unió hidràulica a lacanonada mitjançant accessoris roscats o bridesplanes.

Una vegada que la bomba comença a funcionar,el fluid del circuit banya al rotor o eix del motor iels coixinets provocant la seva refrigeració ilubricació. Es per això que a aquests circuladorso bombes s’anomenen de rotor humit, tenint unavida útil molt llarga i pràcticament sensemanteniment.

El material de fabricació del cos hidràulic delscirculadors defineix la seva aplicació en funciódel fluid que transporten, així , fer la distinció delstipus de materials en funció de l‘aplicació.

C i rcu i ts tancats. El ferro fos és el materialmés emprat en la fabricació del cos hidràulic delscirculadors destinats a aquests circuits ja queresulta més econòmic que d‘altres materials. Ellíquid que hi circula és sempre el mateix,generalment aigua amb additius anticalcaris ianticongelants. A més, aquest fluid no és deconsum per tant, no ha de mantenir inalterablesles característiques de l’aigua.

Ci rcu i ts oberts . El bronze i l‘acer inoxidablesón els materials més emprats en circuits oberts.El líquid que hi circula és l‘aigua de consum i pertant les sals que hi porta dissoltes produeixenproblemes de calcificació i corrosió a certsmaterials com, per exemple, el ferro fos. A més,a l’haver d’estar en contacte amb l’aigua deconsum, el material de construcció del rodet hade mantenir inalterables les característiques del’aigua.


3

20

Figura 16.- Secció d’un circulador amb rotor humit.

Coixinet de l’eix

Coixinet de l’eix

Boca d’impulsióBoca d’aspiració Cos hidràulic

Rotor del motor

Eix del motor

Carcassa del motor

Rodet d’impulsió

Estàtor del motor

Pel que fa als motors elèctrics dels circuladors,són del tipus d‘inducció i s‘alimenten ambtensions de 240V de corrent altern monofàsic i/o380V trifàsic amb una freqüència de 50Hz, enfunció de la capacitat de transport del fluid.

Una característica important que tenen elscirculadors és la possibilitat de seleccionardiferents rangs de cabal mitjançant un selectorde velocitat que porten incorporat a la capsa deconnexions del motor. Generalment aquestsselectors disposen de 3 o 4 posicions, depenentdel fabricant, permetent adaptar la bomba adiferents règims de cabal en funció de lespèrdues de càrrega del circuit.

En general, les condicions tècniques que han decomplir els circuladors són:

Temperatura màxima de treball 110ºCPressió màxima del circuit 10 Kg/ cm2

Un aspecte important a tenir en compte per albon funcionament del circulador és comprovarque la pressió a la boca d’aspiració pren unsvalors superiors als mínim recomanats pelfabricant per tal d’evitar sorolls de cavitació i/odanys als coixinets. A títol orientatiu la taula 8mostra una relació de les pressions mínimesd’aspiració amb les temperatures de treball.

Una variant força habitual dels circuladors per acircuits tancats és el de doble motor. Aixòpermet assegurar el funcionament de lainstal·lació reduint les probabilitats de fallada enrelació a un circulador simple. Aquestscirculadors permeten fer la reparació del motordefectuós amb la instal·lació en funcionamentemprant l’altre motor, tot i que suposen unincrement de cost del 50 a 100% en funció delmodel i dimensió.

6.3. Circuladors amb regulacióelectrònica

Els circuladors amb regulació electrònicadisposen d’un controlador electrònic, incorporat ala capsa de connexions del motor, que permetvariar la velocitat d’aquest i aconseguir adaptarel cabal de la bomba a un circuit amb pèrdues decàrrega o de transport energètic variables.

Generalment, a les instal·lacions solarstèrmiques, el circuit primari solar té unespèrdues de càrrega fixes, per tant, aquestatipologia de bombes seria interessant peradaptar el cabal a la radiació disponible, ara bé,el seu cost fa que no siguin gaire freqüents.


3

21

Figura 17.- Bomba circuladora amb doble motor.

Temperatura del líquid t < 85ºC 95ºC

Pressió d’aspiració 0,5 m.c.a 2,8 m.c.a0,049 bars 0,27 bars

Taula 8.- Pressions mínimes d’aspiració dels circuladors.


6.4. Selecció del circulador

Per a la selecció del circulador adient en cadacas cal fer un estudi dels dos paràmetres bàsicsde funcionament del circuit.

• La pèrdua de càrrega que ofereix el circuitcomplert.

• El cabal de disseny.

Un cop definits i/o calculats aquests paràmetres,la selecció del circulador la farem a partir delsgràfics de funcionament que subministren elsfabricants.

Per calcular les pèrdues de càrrega total delcircuit primari cal tenir en compte els següentsconceptes:

• Les canonades ofereixen una resistència alpas de l’aigua que podem anomenarpèrdues primàries que són funció del seudiàmetre i del cabal de pas.

• Tots els canvis de direcció (colzes, Ts, ...)així com els accessoris provoquenalteracions en el flux d’aigua i per tantpèrdues de càrrega que anomenemsecundàries.

Alhora de fer un càlcul de les pèrdues de càrregad’un circuit tancat seguirem el següent procés:

1. A partir de l’àbac (Annex 2), podem obtenirel valor de pèrdues específiques, és a dir, lespèrdues de càrrega per cada metre lineal decanonada.

2. A continuació, convertirem les pèrduessecundàries produïdes pels accessoris enpèrdues primàries a partir de la taula deconversió de l’Annex 4 en la que s’assignauna longitud equivalent de tub a cadaaccessori del circuit.

3. Un cop conegudes les pèrdues de càrregaproduïdes per la canonada i els accessoris,calcularem i sumarem les pèrdues originadesa la bateria de captadors.

4. Finalment, calcularem la pèrdua de càrregatotal del circuit format per captadors,canonades, valvuleria i del bescanviador,sumant els valors parcials trobatsanteriorment.

A partir del valor total de pèrdues de càrregabuscarem el circulador capaç de subministrar elcabal de disseny i vèncer la resistènciaesmentada segons els gràfics subministrats pelfabricant de bombes.


3

22

Figura 18.- Circulador emprat en el primari d’instal·lacionssolars.

Exemple de selecció d’unabomba:

Es vo l d imens ionar una bomba per a forçarla c i rcu lac ió pe l c i rcu i t pr imar i d ’una

insta l · l ac ió fo rmada per 4 captadors so larsp lans d ’ 1 ,7 m2 de super f íc ie amb un

acumulador de 500 l de dob le envo lvent ique té e ls següents e lements que formen e l

c i rcu i t :

Long i tud de canonada: 60 m

Mater ia l de canonada: coure 16 x 18 mm

Valvu ler ia i accessor is : 20 co lzes de 90º ,6 Tes de pas recte, 6 và l vu les de pas i 1 ant i retorn YORK

In ic iem e l cà l cu l determinant e l caba l dec i rcu lac ió de d isseny, a part i r de l reg le decà l cu l d ’1 l /min per cada m2 de captador :

C disseny = 4 captadors x 1 ,7 m2/captador x 1 l /min x m 2 = 6,8 l /min

6,8 l /min = 0.113 l /s = 0.41 m3/h


3

23

Ut i l i t zem l ’àbac per ta l de t robar la pè rdua de cà r rega espec í f ica de la canonada de coure de 16 x 18 mm amb una c i rcu lac ió de 6,8 l /min.

La pè rdua de cà r rega és 24 mm de cada (co lumna d ’a igua)

Ca lcu lem les pè rdues s ingu lars degudes a ls accessor is de l c i rcu i t . En pr imer l loc buscarem lalong i tud equ iva lent de cada t ipus d ’accessor is a part i r de l ’Annex 4:

Accessori Quantitat longitud equivalent [m] Total equivalent [m]

Colzes de 90º 20 0,70 14,00

Te de pas recte 6 0,21 1,26

Vàlvula de comporta de 3/4 6 0,29 1,74

Vàlvula antiretorn York de 3/4 1 3,25 3,25

Bescanviador de l’acumulador 1 2,94 2,94

Total longitud equivalent [m] 23,19

Les pè rdues s ingu lars seran igua l a l producte de la long i tud equ iva lent mul t ip l icat pe l va lor depè rdues espec í f iques que hem t robat a l ’apartat anter ior :

P s ingu lars = 23, 19 m equiva lents x 24 mm de cda / m = 556,56 mm de cda

Les pè rdues l inea ls seran també e l producte de la long i tud rea l de canonada pe l va lor obt ingut depè rdues espec í f iques:

P l inea l = 60 m linea ls x 24 mm de cda / m = 1.440 mm de cda

Per ú l t im ens manca conè i xer qu in és e l va lor de les pè rdues de cà r rega que es produeix a la bater iade captadors . Aquest va lor ens e l pot submin ist rar e l fabr icant i normalment ens e l donen en forma

de grà f ic en que es re lac iona la pè rdua de cà r rega amb e l caba l de c i rcu lac ió .En aquest cas cons iderem que la pè rdua de cà r rega a la bater ia de captadors és de 58 mm de cdaSumant totes les pè rdues obten im la pè rdua tota l de cà r rega, què és e l impediment que haurà de

superar la bomba.

Pè rdues tota ls = Pè rdues s ingu lars + Pè rdues l inea ls + Pè rdues en captadorsP tota l = 556,56 +1.440+ 58 = 2.054,56 mm de cda

A cont inuac ió , es d ibu ixa e l punt de func ionament sobre les corbes de t reba l l d ’un c i rcu lador de lmercat .

Figura 19.- Punt de funcionament d’un circulador. Resolució gràfica.

Com es pot observar en la f igura 19, la insta l · l ac ió de l ’exemple s ’acoblarà cor rectament a lave loc i tat número 2 d ’aquest c i rcu lador en un punt proper a ls 2 ,8 m de cda ja que e l caba l serà una

mica més a l t que e l de d isseny.Ca ldrà , per tant , co l · locar una và l vu la de regu lac ió per tancar e l pas d ’a igua de l pr imar i f ins a justar

la pè rdua de press ió a un va lor suf ic ient com per asegurar e l caba l de d isseny.

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 (Kg)

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 (m/h)

(m)

3

2

1

0

Diferentsvelocitats delcirculador

Punt de treballsegons el càlculde pèrdues

Punt de treballsegonscaracterístiquesdel circulador

32

1

6.5. Ubicació a la instal·lació

En general i a títol de recomanació, la bomba escol·locarà a la línia de retorn, de bescanviador acaptadors, per evitar l’excessiu escalfament delfluid de la sortida de captadors. En tot cas, si esdecidís un altre lloc d’ubicació caldrà tenir encompte els límits de temperatura admissibles perl’aparell i el compliment de les pressionsmínimes necessàries per al seu correctefuncionament.

A les instal·lacions solars amb acumulaciócentralitzada, el circulador s’ubica a la sala demàquines o acumuladors, juntament amb laresta d’equips i elements. Si es donés la situacióque la sala de màquines estigués amb desnivellper sobre del camp de captadors solars, es tindràcura de comprovar que la pressió defuncionament de la bomba sigui la mínimademanada pel fabricant.

Quan s’instal.la una bomba de circulació resultarecomanable equipar-la amb un manòmetre depressió diferencial. Això permet comprovar lespressions manomètriques a les boquesd’aspiració i impulsió de la bomba alhora queobtenir el valor de pèrdua de càrrega real en elcircuit primari comandat pel circulador.

Per tal de poder realitzar una reparació o canvi dela bomba sense necessitat de buidar tot el circuitprimari, caldrà col·locar dues vàlvules de tall a lesconnexions hidràuliques de l’aparell.

6.6. Normatives i documents de referència

A continuació es fa referència a diferents fontsd’informació sobre els circuladors aplicats eninstal·lacions solars tèrmiques.

Normativa: Reglamento de InstalacionesTérmicas en los Edificios, RITE, i lescorresponents Instruccions TècniquesComplementaries.

Catálegs professionals.


3

24

Figura 20.- Col·locació del circulador en circuits primaris.

Figura 21.- Muntatge del manòmetre diferencial en un circulador.

Sala de màquines

Sala de màquines

Acumuladorsolar

Acumuladorsolar

Canonades del circuit primari

Canonades del circuit primari

Canonadad’impulsió

Brides d’unió

Brides d’unió

Cos hidràulicde fundició

Canonadad’aspiració

Aixeta de tall tipus esfera

Aixeta de talltipus esfera

Manòmetre

Conexió elèctricade la bomba

Tub de coure

Motor

Captadors solars

Captadors solars

Bomba decirculació

Bomba decirculació

La pressió del circuit al punt d’ubicació de la bomba serà, com amínim, la mínima indicada pel fabricant per evitar sorolls icavitació.

7. Acumuladors


L’acumulador és l’element de la instal·lació ons’emmagatzema l’energia tèrmica, produïda pelcamp solar, en forma d’augment de latemperatura d’un fluid, bàsicament aigua calentaper l’ús sanitari. Aquest element és necessari ales instal·lació solars tèrmiques degut a que enspermet utilitzar l’aigua calenta en qualsevolmoment del dia independentment del nivellinstantani de la radiació solar.

Un acumulador és un dipòsit fabricat en acer alcarboni o acer inoxidable i equipat amb una sèriede preses laterals per a la seva connexió a laxarxa de subministrament, consum d’aigua icol·locació d’altres elements com ara,termòmetres, termòstats, ànodes de protecció,etc. La superfície exterior del dipòsit incorpora unfolre d’aïllament tèrmic per evitar les pèrdues dela calor cap a l’exterior.

A més, l’acumulador, tant pel cost com per lesseves dimensions adquireix una gran importànciaen el conjunt de la instal·lació. Alhora de fer laseva selecció i d’escollir les proteccions que had’incorporar cal tenir en compte què és unelement clau en la limitació de la vida útil delconjunt.

La qualitat de l’aigua i la temperatura de treballtenen molta relació amb els problemes decorrosió, aquests són els aspectes mésimportants a l’hora d’escollir l’acumulador idealper a cada utilització. Això fa que no siguipossible determinar un material que resulti ser elmés adient a nivell general; l’experiència deltècnic i el seu coneixement de la qualitat del’aigua local pot determinar millor la idoneïtat decada material.

Per tot l’exposat, cal remarcar que la millormanera de mantenir un acumulador en bonescondicions és incorporant els sistemes deprotecció catòdica i efectuant el mantenimentpreventiu per tal de minimitzar els processoscorrosius a que es veu sotmès.

7.2. Tipologies d’acumuladors enfunció de la posició.

Els acumuladors en el mercat són molt diversos,la posició en que van muntats, el material deconstrucció així com la seva incorporació o nod’elements d’intercanvi de calor són elsprincipals paràmetres que es permetran agrupar-los en diferents tipologies.

Classificarem en primer lloc els acumuladorssegons la posició física de col·locació en dosgrups: verticals i horitzontals.

Acumuladors Vert ica ls

La posició vertical de l’acumulador és la méshabitual a les instal·lacions solars tèrmiques al’igual que succeeix amb les instal·lacionstèrmiques convencionals.

L’acumulador en posició vertical, és l’opció mésrecomanable ja que afavoreix l’estratificació del’aigua, acumulant-se la més calenta a la partsuperior i la més freda a la part inferior deldipòsit. Això permet donar un subministreinstantani d’aigua a temperatura de servei senseque tot el dipòsit estigui a aquesta temperatura.


3

25

Figura 22.- Components d’un acumulador.

Ànode deproteccióAïllament

Dipòsit

Folreexterior

Ànode deprotecció

Boca debuidat

Sortida d’ACS Bocad’inspecció

Pota

A-A’ boques auxiliars delbescanviador od’alimentacióde xarxa

recirculació

L’estratificació vertical també permet l’aportacióde calor de suport amb fonts energètiquesconvencionals a la part alta de l’acumuladorsense generar interferència o pèrdua derendiment greu en l’equip solar.

En relació a la capacitat d’acumulació, els volumsmés estàndards per a ús sanitari d’aquest tipusd’acumuladors oscil·len entre 150 i 500 litres, pera habitatges unifamiliars poden arribar a 1000litres quan la instal·lació solar dona servei tambéal sistema de calefacció de l’habitatge i de 1000a 7000 litres per a instal·lacions col·lectives:centres esportius, hotels, hospitals, etc., on lademanda energètica és molt important.

Acumuladors Hor i tzonta ls

Aquesta posició d’acumulador, on predomina ladimensió paral·lela al terra respecte de l’alçadaque ocupa el dipòsit és l’emprada principalmenten els següents casos:

• Equips solars compactes per termosifó jaque permeten millor integracióarquitectònica.

• Grans acumuladors i/o dipòsits d’inèrcia demés de 4.000 l, donada la millor distribucióde càrregues sobre la superfície de suport

• Llocs amb dificultats d’espai on la dimensiólimitant és l’alçada, altells, golfes, baixosd’escales, etc.

Els volums estandarditzat per aquest tipusd’acumuladors oscil·len entre els modelspertanyents a les sèries domèstiques: 150-200-300 i 400 litres, fins als acumuladors de granvolum, arribant als 12.000 l en funció delfabricant i material emprat.

Cal remarcar que en aquesta posició del’acumulador, l’aigua no té capacitatd’estratificar-se per temperatura, fet quecomporta, no poder disposar d’una capa superiord’aigua a la temperatura d’utilització fins que totel dipòsit hagi estat escalfat. Això ho tindrem encompte a l’hora de la selecció i connexió amb elsdiferents sistemes auxiliars.

Aquest darrer concepte fa que tret dels casosanunciats, en la resta d’instal·lacions solars elsacumuladors horitzontals siguin molt poc freqüents.


3

26

Figura 23.- Acumuladors horitzontals emprats en diferents aplicacions solars.

Bocad’inspecció

Aïllament

dipòsit

Folre exterior

Entradade xarxa

Boca debuidat

Sortidad’ACS

Boca auxiliar

Boca auxiliarAnada cap albescanviador

Retorn delbescanviador

Anella peltransport

Recirculació

Figura 24.- Acumulador horitzontal ubicat en unes golfes.

Circuit primariBomba de circulacióGrup de seguretat

Vas d’expansió

Dipòsit solar horitzontal

Aigua freda de xarxaConsum d’ACS

Purgador

Captador solar

Teulada

7.3. Classificació dels acumuladorsen funció del material de fabricació

Els acumuladors es fabriquen principalment ambAcer al carboni i Acer inoxidable.

Acer a l carboni

Els dipòsits fabricats amb acer al carboni idestinats a usos sanitaris estan protegitsinteriorment amb diferents tipus de revestimentsper evitar la corrosió a que es veuen sotmesos al’hora que oferir una qualitat biològica de l’aiguaque subministren. Aquest revestiments interiorspoden ser de:

Galvanitzat en calent per immersió

El galvanitzat en calent per immersió és elsistema més estès i econòmic sobretot per adipòsits amb grans volums d’acumulació. Elprocés consisteix en submergir el dipòsit en unbany electrolític de sals de zinc. Els ions zinc esdipositen a tota la superfície del tanc formantuna capa d’un espessor calculat per a l’aplicacióconcreta. Aquest procés de protecció és elmateix que l’emprat a la indústria metal·lúrgicaper protegir l’acer dels fenòmens de corrosió acausa dels elements climatològics adversos.

Els acumuladors amb aquest tractamentpresenten un bon comportament a nivells detemperatura d’acumulació de 45 a 60ºC. A partirdels 70ºC la precipitació de sals i el caràcter àcidde l’aigua acceleren els processos de corrosió.

Vitrificat de simple o doble capa

El vitrificat consisteix en revestir internament lasuperfície del dipòsit amb una capa líquidaformada per substàncies ceràmiques iposteriorment sotmesa a temperatures al voltantdels 800ºC dins un forn per obtenir lacristal·lització o vitrificació de les mateixes.

Aquest procés és bastant delicat, de manera quela qualitat i propietats finals del revestimentdepèn de la precisió en el control de l’esmaltat.No obstant, el vitrificat és un dels sistemes deprotecció que millors resultats dona en el margehabitual de temperatures d’utilització, 55 a 65ºC.Essent 70ºC la temperatura límit d’utilització perles mateixes raons que els galvanitzats.

Tot i les seves qualitats, les aplicacions delvitrificat queden limitades a volums d’acumulacióde fins a 700 litres, degut al risc de produir-seesquerdes a l’esmaltat per efectes de lesdilatacions de l’acer sobre el que es diposita elrecobriment, el coeficient de dilatació de l’acerés molt més elevat que el de l’esmaltat.

Resines epoxy

Els revestiments amb resines epoxy apareixen enels darrers temps com a variant dels anteriors.Aquests revestiments presenten un boncomportament i s’adapten força bé a volumsd’acumulació elevats degut a que són méselàstics que els vitrificats. Aquests revestimentshan de ser compatibles amb la temperatura detreball i amb l’aplicació d’un sistema efectiu deprotecció catòdica.

Acer inox idable

El comportament anticorrosiu de l’acer inoxidableestà relacionat amb els elements constituentsdel seu aliatge i del procés de fabricació deldipòsit. L’acer inoxidable AISI 316 L, ambtractament de passivitzat i aliatge de Cromo-Niquel-Molibdè, dona bones prestacions davantla corrosió per l’aigua i és el més utilitzat per a lafabricació dels dipòsits d’ACS.

Cal afegir que, els constituents de l’acerinoxidable no garantiran de forma absoluta laseva inalterabilitat envers la corrosió. El procésde fabricació és un pas important perquè elproducte tingui les garanties màximes, degut ales altes temperatures que s’assoleixen a lessoldadures de les diferents parts del dipòsit,aquestes poden perdre la qualitat anticorrosivasinó queden sotmeses sota atmosfera inertdurant la soldadura. Un sistema de protecciócatòdica efectiu al dipòsit durant el seufuncionament ens garantirà la durabilitatd’aquest.

Els dipòsits d’acer inoxidable per a la producciód’ACS estan limitats en els volums de fabricaciódisponibles al mercat, principalment pel seuelevat cost si es comparar amb els materialsabans esmentats. No obstant això, podemtrobar-los fàcilment amb volums que oscil·lendes de 50-60 litres fins als 800-1000 litres decapacitat.


3

27

7.4. Aïllaments dels acumuladors pera ACS

L’aïllament tèrmic de l’acumulador té per objectiuevitar la pèrdua d’escalfor donada la diferenciade temperatures existent entre l’aiguaacumulada , 45 – 60ºC i la temperatura ambientde la sala de màquines que sol ser de 10 – 12ºC,ja que sol ser un espai no calefactat: galeries,patis de veïns, garatges, golfes, etc.

A l’igual que passa amb les canonades el RITEmarca uns espessors mínims d’aïllament per alsacumuladors i dipòsits de la instal·lació emprantcom a estàndard un material amb conductivitattèrmica λ ref. = 0.040 W/m.K a 20ºC.Els valors indicats en la norma s’expressena la taula 9 i varien en funció de la superfícieexterior de l’acumulador.

Aquests valors s’han d’incrementar en 10 mmcom a mínim en el cas d’acumuladors muntats al’exterior, tal i com passa amb els equipscompactes.

7.5. Tipologies dels acumuladors enfunció de la configuració del sistemad’escalfament.

Un dels aspectes que permet classificar alsacumuladors és la seva relació amb la produccióde calor del procés. Així, es poden establir duescategories bàsiques:

Acumulador d’ACS

Dipòsit per l’emmagatzematge d’ACS.L’escalfament de l’aigua es produeixexternament al dipòsit i aquest, es destinaúnicament a emmagatzemar-la.

Acumulador-productor d’ACS

Dipòsit per a la producció i emmagatzematged’ACS. L’acumulació i el sobre escalfament del’aigua es produeixen en el mateix dipòsitmitjançant el bescanviador de calor que portaincorporat.

Aquesta darrera categoria ens porta a una novaclassificació dels acumuladors productors enfunció del tipus de bescanviador incorporat.


3

28

Superfícies de Gruix de l’acumulador [m2] l’aïllament [mm]

< 2 30

> 2 50

Taula 9.- Espessor de l’aïllament per a aparells.

Font: RITE

Figura 25.- Capacitat de producció d’ACS dels acumuladors de doble envolvent.

∆Tp salt tèrmic delcircuit primari

Tep temperaturad’entrada delcircuit primari

∆Ts temperatura desortida d’ACS i latemperaturad’entrada de xarxa(Ts – Tx)

60

50

40

30

20

10

0

1600

1400

1200

100

800

600

400

200

Potè

ncia

(kw

)

Prod

ucció

d’A

CS (l

ts/h

) am

b ∆

t s=

35

°C∆T p=

10

Tep = 80

T ep= 70

Tep = 50

Tep = 90

∆T p=

20

∆Tp

= 3

0

0 1 2 3 4 5 6cabal del circuit primari

(m3/h)

7.6. Acumuladors - productors d’aigua calenta sanitària

Acumulador-productor d ’ACS ambbescanviador de doble paret .

Aquest tipus de dipòsit està format per doscircuits independents on els diferents fluidscirculen sense barrejar-se. El circuit primari, ocircuit d’escalfament, el forma una camisa per oncircula el fluid termòfor procedent del generadorde calor (captadors solars tèrmics, caldera degas o caldera de gas-oil). Una de les paretsd’aquesta cambra forma alhora el circuitsecundari, o circuit d’ACS, on s’acumula l’aiguapel consum sanitari.

Aquesta cambra de doble paret és elbescanviador de calor, comunament conegutcom a “doble paret” o “doble envolvent”. Unsímil del procés d’escalfament d’aquestsacumuladors-producotrs seria el “bany Maria”

Aquesta tipologia d’acumulador és la més adientper a instal·lacions solars de producció d’ACSdomèstica on el volum d’acumulació és inferior a500 litres.

Acumulador-productor d ’ACS ambbescanviador intern de serpent í .

En aquest tipus d’acumulador el bescanviadorestà format per un tub, del mateix material queel dipòsit, corbat en espiral o serpentí. El procésde funcionament és el mateix que el descrit al’apartat anterior, és a dir, el fluid del circuitprimari escalfa el fluid del circuit secundari sensecap mescla entre ells.

Aquesta tipologia d’acumulador són muntatshabitualment com acumuladors de suport a lainstal·lació solar amb escalfament per caldera decombustibles fòssils de fins a 1.000 litres.

Acumulador-productor d ’ACS ambbescanviador intern de doble serpent í .

La diferència entre aquest tipus de dipòsit il’anterior és l‘existència d’un segon bescanviadorde serpentí en el mateix dipòsit. Aquestatipologia de configuració interna del dipòsitpermet la seva utilització amb dues fontsenergètiques d’escalfament: captadors solarstèrmics i generador de calor convencional(caldera de gas-oil, recuperador de calor dexemeneia, etc).


3

29

Figura 26.- Secció d’un acumulador-productor de doble envolvent. Figura 27.- Secció d’un acumulador-productor amb serpentí intern.

Entrada delcircuit primari

Dipòsit d’ACS

Buidat delbescanviador

Sortida delcircuit primari

Boca auxiliar

Folre exterior

Aïllament

Sortida d’ACSEntrada d’aiguade xarxa

Ànode de protecció

Bocad’inspecció de

l’acumulador

Entrada d’aiguade xarxa ibuidat

Serpentíd’escalfamentsolar (circuitprimari)

Dipòsit d’ACS

Recirculació

Boca auxiliar

Boca auxiliar

Folre exterior

Aïllament

Sortida d’ACSÀnode deprotecció

Sonda determometre

Bescanviador

Avancem en aquest punt un aclariment sobrel’ordre de connexions de les dues fontsenergètiques per a aquest tipus de dipòsit:

• La font energètica solar es connectarà alserpentí inferior, amb més superfícied’intercanvi.

• La font energètica convencional, esconnectarà al serpentí superior, ambmenys superfície d’intercanvi.

La integració de dues fonts energètiques en unmateix dipòsit productor beneficia la facilitat demuntatge i resulta més econòmic. Tot i això,caldrà estudiar bé la regulació i control dels dossistemes per tal de que no existeixeninterferències de la font convencional amb la fontsolar, ja que aquest última estaria treballant ambrendiments baixos o quasi nuls tal i com esdescriurà més endavant.

7.7. Ubicació a la instal·lació solar

En general, els dipòsits s’ubicaran en espaisprotegits de l’exterior i adequats a la sevautilització. En els equips solars de termosifó, eldipòsit haurà d’estar convenientment protegit permantenir estables les propietats dels materials,aïllament i envolvent.

En dipòsits ubicats a sala de màquines, aquestahaurà d’estar equipada amb les corresponentsboques de desguàs i disposar d’espai suficientper tal d’afavorir els treballs de manteniment ineteja dels acumuladors.

7.8. Normatives i documents dereferència

Els acumuladors, com a aparells que pertanyen auna instal·lació tèrmica, han de complir amb lanormativa vigent. A continuació es fa referènciaa aquella normativa que te una relació directa,què a més del RITE és:

• Reial Decret 909/2001, de 27 de juliol, pelque s’estableixen els criteris higiénico-sanitaris per a la prevenció i control de lalegionelosis.

• RITE.


3

30

Figura 28.- Secció d’un acumulador-productor de doble serpentí.

Bocad’inspecció

del’acumulador

Entrada d’aiguade xarxa ibuidat

Serpentíd’escalfamentsolar

Serpentíd’escalfamentauxiliarDipòsit

d’ACSRecirculació

Boca auxiliar

Boca auxiliar

Folre exterior

Aïllament

Sortida d’ACSÀnode de protecció

8. Bescanviadors de calor


El bescanviador de calor és l’element de lainstal·lació encarregat de transferir el calorgenerat als captadors solars a l’aigua del dipòsitmitjançant el moviment forçat del fluid termòforsense que hi hagi mescla dels dos fluids, és a dir,amb separació física del fluid que circula pelcircuit primari solar del fluid d’ús al circuitsecundari o de consum.

Les avantatges que presenta una configuració decircuits independents, primari i secundari, són:

• El circuit primari treballa a la pressió adientpels captadors, sense fluctuacionsimportants.

• El fluid emprat en el circuit primari és unlíquid tèrmic amb anticongelant i agentsinhibidors per tal de protegir els captadorsde possibles glaçades i de calcificació.

• La circulació del circuit primari pot ésserregulada amb criteris d’optimitzacióenergètica.

8.2. Tipus de bescanviadors líquid-líquid

Existeixen diverses possibilitats alhora de fer unaclassificació dels bescanviadors de calor, unad’elles és en funció del tipus de fluids de treballemprats:

• Líquid-líquid: Seria el cas d’un serpentí al’interior d’un acumulador.

• Líquid-gas: Seria el cas d’un radiador decalefacció.

• Gas-gas: Seria el cas d’un recuperador decalor per a un sistema de calefacció peraire.

De les tipologies enumerades, la més empradaen els sistemes d’aprofitament de l’energia solartèrmica són els “bescanviadors líquid-líquid”. Ellíquid termòfor que habitualment és aigua mésadditius, circula pel primari i l’aigua de consumcircula pel secundari.

Aquests bescanviadors poden trobar-se dins ofora de l’acumulador depenent de la complexitatde la instal·lació. En funció d’aquesta ubicacióestablim dues categories:

1. Bescanviadors incorporats a l ’acumulador

En instal·lacions petites és aconsellable utilitzarbescanviadors situats dins l’acumulador (serpentío doble paret) ja que són més econòmics.Aquesta tipologia de bescanviadors és la mésutilitzada en les instal·lacions solars tant ensistemes de termosifó com en sistemes forçatsamb capacitat fins a 500 o 1.500 litres.

A l’apartat de les tipologies dels acumuladors-productors, es van descriure els dos tipus méscomuns de bescanviadors incorporats al dipòsit:doble paret i serpentí. A la taula 10 s’ofereix unresum de les característiques comparatives entreaquestes tipologies.

Els materials de fabricació d’aquest tipus debescanviadors son l’acer inoxidable, acervitrificat, acer galvanitzat i el coure, essent els demés àmplia utilització els dos primers.

El bescanviador tipus serpentí, tot i tenir menyssuperfície, al estar submergit en el fluid delsecundari permet tenir millor rendiment que el dedoble paret.


3

31

Taula 10.- Característiques dels bescanviadors incorporats als acumuladors.

Habitual en acumuladors amb capacitat fins a 700 litres

Gran superfície d’intercanvi.

Baixa pèrdua de càrrega.

Rendiment de bescanvi més baix que els tipus serpentí i plaques.

Acumuladors amb cost baix.

Equips força estandarditzats al mercat.

Emprat en acumuladors amb capacitat fins a 1500 litres

Baixa superfície d’intercanvi

Pèrdua de càrrega mitjana.

Rendiment de bescanvi mitjà.

Acumulador amb cost mitjà.

Equips força estandarditzat al mercat.

Font: Intiam Ruai SL

Serpentí

Doble paret

2. Bescanviadors no incorporats a l ’acumulador

A les instal·lacions amb dipòsits superiors als1.500 litres s’hauran d’utilitzar bescanviadorsexterns a l’acumulador ja que, per una banda,permeten obtenir la potència necessària senselimitacions i, per l’altre, els fabricantssubministren aquests acumuladors sensebescanviador incorporat.

Els bescanviadors no incorporats al dipòsit esclassifiquen en dos tipus:

• de feix de tubs

• de plaques.

Els bescanviadors de feix de tubs van ser elsprimers en utilitzar-se a la indústria des de fadècades. Actualment els bescanviadors deplaques els han substituït quasi per complert pera les seves millors prestacions.

A la figura 29, l’element de bescanvi estàconstituït per un paquet de plaques metàl·liques,generalment d’acer inoxidable amb gruixos entre0,4 i 3 mm estampades amb un gravat específicper a que el fluid circuli a gran velocitatprovocant turbulències i augmenti el coeficientde transferència del calor.

Aquest paquet se li dona rigidesa mitjançantdues plaques (bastidors) fixades amb perns decompressió i amb les corresponents connexionshidràuliques pels dos circuits de treball.

El bescanviador de “plaques electro-soldades” ésuna variant de l’anterior, en la qual les plaques no

són desmuntables, si no soldades entre elles,formant una sola peça. Les seves dimensionsencara son més reduïdes que l’anterior i el seucost més baix.

8.3. Característiques tècniques delsbescanviadors

Generalment, els bescanviadors de calor estandissenyats per a condicions de funcionamentdiferents a les que normalment treballa unainstal·lació solar tèrmica.

En sistemes de producció d’ACS amb caldera degas domèstica de 20 kW, un bescanviador deplaques es dissenya a partir d’uns paràmetres defuncionament: Tep, Tsp, Cp, Tes, Tss i Cs.

A les instal·lacions solars tèrmiques elsparàmetres de funcionament són diferents alsemprats en sistemes convencionals, per la qual


3

32

Taula 11.- Característiques dels bescanviadors externs alsacumuladors.

Element extern al dipòsit.

Superfície d’intercanvi molt elevada ambdimensions exteriors reduïdes.

Pèrdues de càrrega grans.

Alt rendiment d’intercanvi.

Requereix dues bombes, fet que incrementael cost del conjunt.

Element estandarditzat al mercat.


Plaques

Figura 29. Bescanviador de plaques desmuntables.

Boca de retorndel primari

Conjunt de plaques de bescanvi

Boca d’entradadel primari

Boca d’entradadel secundari

Boca de retorndel secundari

Pernis decompressió

Bastidors

Circuit primari Circuit Secundari

Tep = 80º C Potència de Tes = 10º CTsp = 60º C de 20kW Tss = 45º CCp = 860 l/h Cs = 491 l/h

Taula 12.- Dades de disseny d’un bescanviador de plaques ensistemes convencionals de producció d’ACS domèstica ambcaldera de gas.

Tep: Temperatura d’entrada al circuit primariTsp: Temperatura de sortida del circuit primariCp: Cabal de circulació al circuit primariTes: Temperatura d’entrada al circuit secundariTss: Temperatura de sortida del circuit secundariCs: Cabal de circulació al circuit secundari

cosa el bescanviador s’haurà de calcular amb elsparàmetres corresponents al sistema solar. Aixòimplica que els salts tèrmics seran més baixos iles temperatures d’operació en circuit primarimes baixes que en un sistema amb caldera.

A la taula 13 es mostren les condicions típiquesde disseny del bescanviador per a sistemessolars tèrmics de producció d’ACS domèstica. Elfabricant del bescanviador haurà de proposar oseleccionar el model més adaptat a aquestescondicions.

Les dades del circuit primari solar depenen de lasuperfície de captador i del salt tèrmic que potassolir mantenint un rendiment òptim. En quantal circuit secundari podem assolir salts tèrmicssemblants o més petits que al primari i maiimposar les mateixes condicions que en unfuncionament convencional amb caldera on calescalfar l’aigua de xarxa, aproximadament demitjana anual 10º C, fins a la temperatura deconsum de forma instantània, 45º C.

Les característiques mínimes de disseny que hade complir el bescanviador per a un sistema solartèrmic són:

• Salt tèrmic màxim al primari de 15 ºC a lamàxima potència de captació.

• Pressió de treball mínima: la de les vàlvulesde seguretat.

• Temperatura de treball de 110ºC.

• Materials compatibles amb els fluids detreball i canonades del circuit primari isecundari.

Per tant, alhora de definir completament elsbescanviador a emprar en un projecte caldrà que

el projectista o fabricant de l’equip determinicorrectament el tipus de bescanviador així comles següents especificacions mínimes:

• Pressió màxima que pot suportar.

• Cabal i pèrdua de càrrega en el circuitprimari.

• Cabal i pèrdua de càrrega al circuit secundari.

• Potència de bescanvi per a les condicionsnominals de funcionament de l’ instal·lació.

• Salt tèrmic al primari per a les condicionsnominals de disseny.

• Salt tèrmic al secundari per a lescondicions nominals de disseny.

8.4. Normativa i documents dereferència

Els bescanviadors de calor, com a aparells quepertanyen a una instal·lació tèrmica, han decomplir amb la normativa vigent.

• “Reglamento de Aparatos a Presión” (RAP)i les corresponents Instruccions TècniquesComplementaries.

• Projecte de norma CEN per EN 12499(pendent d’aprovació) respecte el disseny,protecció, revestiments, posada en marxa,manteniment i inspeccions entre d’altres.

• Normativa UNE ENV referent alsbescanviadors de calor:

UNE ENV 247-93 UNE ENV 305-93UNE ENV 306-93UNE ENV 307-93UNE ENV 308-93UNE ENV 327-93UNE ENV 328-93

Altres documents no normatius:

• Criteris de Qualitat i Dissenyd’Instal·lacions d’Energia Solar per a AiguaCalenta i Calefacció. APERCA

• Manual de dimensionament debescanviadors de diferents fabricants


3

33

Circuit primari Circuit Secundari

Tep = 50º C Potència de Tes = 40º CTsp = 41º C bescanvi segons Tss = 45º C

cabal definit

Cp = l/h segons Cs = s/fabricant el camp de captadors

Taula 13.- Dades de disseny d’un bescanviador de plaques ensistemes solars tèrmics de producció d’ACS


9. Vas d’expansió


El vas d’expansió és un dels elements queasseguren el correcte funcionament de lainstal·lació. És bàsicament un dipòsit quecontraresta les variacions de volum i pressió quees produeixen en un circuit tancat quan el fluidaugmenta o disminueix de temperatura.

Quan el fluid circulant pel circuit tancataugmenta de temperatura es dilata, augmentade volum i omple el vas d’expansió. Quan latemperatura descendeix el fluid es contrausortint del vas d’expansió per tornar al circuit.

La capacitat necessària del vas d’expansió depènde la capacitat total del circuit, de la temperaturade l’aigua i de la pressió a la que es treballa.Aquesta capacitat varia en funció del tipus devas emprat.

9.2. Tipologies de vasos d’expansió

Existeixen dues tipologies bàsiques de vasosd’expansió en el mercat:

Vasos d ’expansió obert : Aquests vasosconsisteixen en un dipòsit de planxa d’acergalvanitzat obert que treballa a la pressióatmosfèrica, tal i com s’aprecia a la figura 30.Actualment, aquest tipus s’utilitza molt pocdegut als inconvenients que presenta, pèrduesde fluid per rebossaments i pèrdues de calor. Pernormativa, la utilització d’aquests elements està

limitada a instal·lacions de potència tèrmicainferior a 70 kW.

Vas d ’expansió tancat: És un petit dipòsitestanc, normalment d’acer. En el seu interiorconté una membrana que el divideix en duesparts, una que està connectada hidràulicament alcircuit tancat de la instal·lació i l’altra que contéun gas, normalment nitrogen. Aquest sistemapermet que, en les dilatacions del fluid delcircuit, la membrana es deformi comprimint elgas i permetent que es mantingui constant lapressió del circuit tancat i, per tant, no esmalmetin les canonades ni els elements de lainstal·lació.

Quan el fluid es refreda, el gas retorna al voluminicial empenyent el fluid fora del vas per tornar aocupar les canonades del circuit.

Els avantatges d’aquesta configuració respecteel vas d’expansió obert són bàsicament:

• Evita les pèrdues per evaporació del fluiddel circuit.

• Evita els riscs de corrosió de les canonadesper contacte amb l’oxigen atmosfèric.

• No és necessari aïllar-los.

• Fàcil muntatge. No és necessari queestigui a la part més alta de la instal·lació.

• El menor cost degut a la fabricació engrans sèries i el material més econòmicemprat.


3

34

Figura 30.- Vas d’expansió obert. Figura 31.- Vas d’expansió tancat.

Aigua

Vas

Flotador

Leva

Tub de seguretat

Tub d’expansió

Tub de desguàs

VentilacióAigua

de xarxa

Aixeta de tall VàlvulaFiltre

Vas metàl·lic Cambra amb gas apressió

Membrana de cautxù

Vàlvula d’omplimentde gas

Boca roscada per ala connexió al circuit

Cambra per al fluiddel circuit

Tapadora

9.3. Ubicació dins del sistema

El vas d’expansió obert al funcionar per vasoscomunicants s’ha de col·locar a la part més altade tot el circuit.

El vas d’expansió tancat es pot situar a la part dela instal·lació que sigui més fàcil, ja sigui permanca d’espai o per accessibilitat. De totesmaneres hi ha dos aspectes a tenir en compte:

• És aconsellable posar el vas d’expansió a lazona d’aspiració de la bomba per evitardepressions en el sí del circuit.

• En una instal·lació amb molta diferència decota entre captadors i sala de màquines ésmillor que el vas d’expansió es situï a lapart més alta del circuit evitant que hagi desuportar pressions elevades que obliguen asobredimensionar el vas.


La normativa que cal consultar és la InstruccióTècnica 02.8.4 del RITE, que fa referència a lesnormes:

• UNE 100.157 : En la que es fixen elscriteris pel disseny d’un sistema d’expansiód’aigua en un circuit tancat.

• UNE 100.155 : On es determina el càlculdel volum d’expansió i les pressions detreball.


3

35

10. Termòstat diferencial

10.1. Descripció General

A les instal·lacions forçades l’element encarregatde transportar l’energia tèrmica produïda alscaptadors cap l’acumulador és la bombad’impulsió o circulador. Ara bé, la bombanecessita d’un element de control que li donil’ordre de posada en marxa quan hagi energiasuficient als captadors perquè es puguiemmagatzemar al dipòsit i l’ordre de parada alcirculador quan el dipòsit arribi a la temperaturaprogramada o no hagi radiació solar suficient percontinuar escalfant el sistema.

Aquest element de control s’anomena”Termòstat Diferencial”, d’ara endavant T D.Sovint el sistema és més complex ja que potarribar a controlar diferents utilitzacions i/ousuaris, activar sistemes de suport, adquirirdades, etc., aleshores l’anomenem Cont ro lSo la r.

10.2. Principi de funcionament

El principi de funcionament del TD es basa encomparar dues mesures de temperatura, ambl’ajut de dues sondes situades, una a la sortidade captadors i l’altre a la part baixa del dipòsit, alcircuit d’ACS o de xarxa. Aquestes mesures escomparen al TD i quan la seva diferència és igualo superior a un valor prefixat per l’instal·ladorl’aparell dona l’ordre de posada en marxa a labomba. L’aturada de la bomba es produirà quanla diferència de temperatures mesurades es situïamb un valor igual o menor que el prefixat al’aparell per l’aturada.

Cal tenir en compte que a efectes d’evitarcontinues commutacions, els termòstatsdiferencials presenten un cicle d’histeresi, similaral dels termòstats d’ambient emprats encalefacció. Si tenim prefixada la posta en marxaquan la diferencia de temperatures sigui de 6 ºCprefixarem que l’aturada de la mateixa no esprodueixi fins que la diferencia sigui 2 o 3 ºC.

A la taula 14 s’ofereixen els valors més usualsaplicats al TD per al control de la maniobra“marxa-paro” del circuit primari d’un sistemasolar simple de producció d’ACS.

Tot i que aquests valors són els més usuals en elcicle de funcionament de la instal·lació,l’instal·lador els podrà variar segons convingui jaque l’aparell disposa d’aquesta opció demanipulació.

Una altra modalitat de funcionament que sovinttenen incorporat alguns TD, és la “FuncióAntigel”, que permet evitar els problemes deglaçada dels captadors quan la temperaturaambient arriba a valors de risc. Quan la sonda decaptadors detecta aquesta temperatura de riscenvia senyal al TD i aquest posa en marxa labomba perquè faci recircular aigua del dipòsitsolar i escalfi als captadors evitant la congelació itrencament de la graella de tubs de l’absorbidor.

A l’igual que les funcions paro-marxa, el valord’activació de la funció antigel es pot prefixar alvalor que s’ajusti a les condicions de congelaciódel fluid termòfor emprat. Cal tenir en compteque la circulació de fluid pels captadors atemperatures baixes produeix grans pèrduesd’energia i que per tant és important ajustar béaquesta funció.


3

36

Figura 32.- Esquema de funcionament bàsic del TD

Sonda del captador Sonda del dipòsit

TD

Bomba

ORDRE ∆t (ºC)

MARXA ≥ 6º C

PARO ≤ 2,5º C

Taula 14.- Valors d’ajust dels termòstats diferencials

10.3. Configuració interna del TD

Els termòstats diferencials, com a elements demaniobra que són, consten de dos circuitsdiferenciats:

• El circuit electrònic de mesura i control

• El circuit elèctric de potència

El circuit electrònic de control és l’encarregat deprocessar les dades de les sondes, contrastar-lesi decidir el tipus d’ordre en funció delsparàmetres prefixats. Aquesta ordre seràexecutada pel circuit elèctric de potència, queestà format generalment per un petit relé de 10A monofàsic, que comanda la bomba.

En relació a les potències de bomba que potcomandar un TD en el circuit de potència, hemde dir que, tot i que solen estar equipats amb unrelé de 10 A, és aconsellable utilitzar aquestasortida per alimentar la bobina d’un contactor ique sigui aquest l’encarregat de comandar a labomba quan aquesta superi els rangs de 600-800W. Així evitarem l’escalfament i avaria delcircuit de potencia de l’aparell.

L’alimentació dels TD es fa, generalment, a unvoltatge de 220 Vca monofàsic i una freqüènciade 50Hz. El quadre elèctric anirà complementatamb un interruptor magnetotèrmic adequat a lapotència de la línia i tot el conjunt estarà protegitper una capsa amb grau de protecció IP 54.

Generalment el quadre elèctric anirà col·locatdins la sala d’acumuladors o sala de màquines dela instal·lació. Si per qualsevol circumstància,hagués de col·locar-se a l’exterior, el grau deprotecció seria IP-65, sempre respectant lescorresponents normatives.

10.4. Ubicació de les sondes detemperatura

La ubicació de les sondes de temperatura a lainstal·lació és un tema clau:

Sonda de col · lectors. És l’encarregada deprendre mesura de la temperatura de l’aigua a lasortida del captador o bateria de captadors.Aquesta mesura és enviada al TD.

Per aconseguir que la mesura de temperaturasigui fiable en el temps, és important que lasonda estigui ubicada dins al tub de sortida delcaptador (immersió). Això es realitza mitjançantla col·locació d’una vaina amb el corresponentaccessori roscat que permeti aquesta ubicaciótal com mostra la figura 34.

Com que les sondes són resistències variablesamb la temperatura, tipus PTC o NTC, ésimportant tenir en compte la distància que hi hades del punt de col·locació de les sondes fins alTD. El valor mesurat pel TD serà correcte quan esdescompta el valor resistiu del cable deconnexió.

La majoria dels equips tenen l’opció de feraquesta correcció a partir d’un menú deprogramació de l’instal·lador. En cas contrari, elfabricant de l’equip ens assessorarà sobre lamanera més adequada de corregir la variació dela lectura provocada per l’excessiva longitud delcable fins l’aparell.


3

37

Figura 33.- Circuits que integren un termòstat diferencial.

Circuit de control Sondes

Circuit de potència

Bomba (I < 10A) Bomba (I > 10A)Contactor

Figura 34.- Col·locació de la sonda de captadors d’immersió.

Al termòstat diferencial

Creu de llautó

Purgador

Captador solar

Canonadade retorn

Accesoriroscat

Sonda

Vaina

Accesori roscar

Sonda de d ipòs i t . Aquesta sonda té lesmateixes característiques que la sonda decaptadors, de fet són dues sondes iguals, iaplicarem els mateixos criteris de muntatge queals captadors (correcció de la lectura en funcióde la distància, forma de col·locació, etc.).

El lloc d’ubicació d’aquesta sonda serà al circuitprimari, a la sortida del bescanviador o bé, alcircuit secundari (ACS) a la part baixa del dipòsittal i com indica la figura 35. Cal tenir en compteque, si ubiquem la sonda a la part mitja deldipòsit o a la part superior d’aquest, correm elrisc de que el termòstat diferencial aturi labomba abans de que tot el dipòsit s’hagiescalfat, perdent eficiència el sistema.

Destacar també la importància de comprovar queles connexions dels cables de sondes sóncorrectes tant en ordre com en execució, aixícom de qualsevol altre component elèctric de lainstal·lació, perquè la informació arribi de formacorrecte a l’equip de control.


La normativa relaciona amb els Termòstatdiferencials i el seu muntatge és:

• Reglament Electrotècnic de Baixa Tensió iles corresponents Instruccions Tècniques.

• Reglamento de Instalaciones Térmicas enlos Edificios, RITE.




3

38

Figura 35.- Opcions d’ubicacions correctes i incorrectes de la sonda al dipòsit solar.

Sortida B

Sonda A

Sortida D

Sortida C

Cap a captadorssolar

De captadors solars

Entrada de xarxa

Sortida d’ACSSondes correctes A i BSondes incorrectes C i D

Figura 36.- Termòstat diferencial amb visualitzador de temperatures i detall del connexionat de sondes.

Teclat de programació

Termòstat diferencial

Pantalla digital

Conexions de les sondes

Sonda captador

Sonda dipòsit Connexions de la bomba Alimentació de la bomba

Alimentació deltermòstat diferencial

Interruptormagnetotèrmic

Capsa de protecció

Alimentació de xarxaelèctrica

11. Comptadors d’energia


Quan es dissenya una instal·lació d’energia solartèrmica, el tècnic es bassa en les dades deconsum d’ACS donades per l’usuari i en laradiació solar de l’emplaçament.

La mesura del consum energètic és de sumaimportància a l’hora de comparar elfuncionament de les instal·lacions executadesamb les previsions de disseny. Aquests valorss’obtenen amb un aparell anomenat “Comptadorde calories”

L’element està format per un comptadorvolumètric o cabalímetre d’aigua calenta equipatamb un emissor d’impulsos, dues sondes detemperatura i una unitat d’adquisició iprocessament de dades.

El comptador volumètric s’encarrega de mesurarel volum d’aigua que circula per la canonada i l’hienvia aquesta informació al processador. De lamateixa forma funcionen les dues sondes detemperatura, situades una a la línia d’aiguacalenta i l’altre a la freda. El processador calcula,a partir d’aquestes dades l’energia i la presentaen pantalla, generalment expressada en kWh.

A continuació s’expressa el càlcul que realitzenels mesuradors per avaluar el consum:

Q = V δ ce ∆t

On: Q és la quantitat de calor necessàriaexpressada en kcal.

V és el volum diari de consum expressaten litres.

δ és la densitat de l’aigua (1kg/l com avalor de referència).

ce és la calor específica de l’aigua(1 kcal/kgºC).

∆t és l’increment de temperaturaexpressat en ºC.

A la figura 38 es mostra un comptadord’aquestes característiques de versió compacte,és a dir, el processador està incorporat al cos delcomptador volumètric. Aquestes versions estandisponibles des de 0,6 m3/h fins a 2,5 m3/h ambracors de connexió hidràulica de 1/2” i 3/4”.

La connexió de l’aparell depèn del tipus de circuithidràulic que es vulgui mesurar, però, com acriteri bàsic, una de les sondes anirà muntat a lacanonada per on circula el fluid més fred i l’altrasonda es col·locarà a la canonada per on circulael fluid més calent.

Es recomana col·locar un filtre a la bocad’alimentació del comptador per tal de protegir-lode l’erosió per partícules en suspensió al fluid,sobretot si està col·locat en la línia d’aigua de xarxa.

Una altra versió del mateix equip és laconfiguració mural, que permet col·locar elprocessador separat del comptador, per exemplepodem fixar el processador a la paret oincorporar-lo a un armari d’instrumental en unlloc accessible per a la seva lectura alhora que elcomptador pot estar ubicat a un llocinaccessible. Sempre caldrà complir els criterisgenerals de muntatge ja esmentats.


3

39

Figura 37.- Dades prèvies en el disseny d’un sistema solartèrmic.

Radiació Consum

Disseny de lainstal·lació

Figura 38.- Elements d’un comptador de calor.

Ràcorconnexióo canonada

Sondes detemperatura

Processador

Ràcor connexióo canonada

Comptadorvolumètric d’aigua


3

40

Figura 39.- Muntatge d’un comptador de calories del tipus compacte i les sondes corresponents sobre les canonades.

Fluid fred

CanonadaFluid calent

Sonda detemperaturadel fluid calent

CanonadaSonda de temperatura de fluid fred

Figura 40.- Muntatge d’un comptador de calories del tipus mural, de les sondes corresponents sobre les canonades i d’un detall de col·locació del visualitzador sobre paret.

Fluid fred

Emisor d’impulsosdel comptador

Comptador volumètricd’aigua

Processador mural

Fluid calent

Sonda de tenperatura del fluid calent

Canonada

Canonada

Sonda detemperaturade fluid fred

11.2. Ubicació a la instal·lació

La posició del comptador d’energia aportada perla instal·lació solar presenta dues opcions opossibilitats:

Opció A. Col·locació de l’equip al circuit primaride la instal·lació solar.

L’equip muntat en el circuit primari mesural’energia tèrmica aportada pels captadors solarssense tenir en compte si hi ha o no consumd’ACS. Aquesta opció ens permet mesurar ambmés exactitud la producció solar, tot i que unapart d’aquesta energia no arribarà a serconsumida degut a les pèrdues tèrmiques decanonades, acumulador i/o circuit secundari(figura 41).

Opció B. Col·locació de l’equip al circuit secundario de consum d’ACS.

L’equip muntat en el circuit secundari avalual’energia solar consumida a partir de l’acumulacióen el dipòsit solar. Aquesta opció ens permetmesurar l’energia realment aportada a l’usuari,però té la limitació de que només és valida encircuits amb energia de suport externa al’acumulador solar. En cas d’equips integrats lamesura de l’aportació solar ha d’ésser feta sobreel circuit primari tal i com mostra la figura 42.

Per a avaluar el rendiment energètic d’unainstal·lació solar completa, amb un sistemaauxiliar convencional inclòs, caldria realitzarmesures en el circuit solar, primari o secundari imesurar alhora l’energia total consumida pelsdos circuits. Això ens permetrà comprovar lesaportacions solars vers les estimacions de càlculi ajustar el mètode de disseny utilitzat.

Sense un equip mínim de mesura no podremsaber si la instal·lació dona els resultats esperatsi/o garantits però, aquest pot representar un costsignificatiu en el pressupost total de lainstal·lació. Això fa que per instal·lacions petitesno sigui habitual la seva col·locació.

Ara bé, segons el tipus d’instal·lació es potsubstituir el comptador energètic per un simplecomptador d’aigua freda col·locat a la líniad’alimentació de l’acumulador amb un costraonable.

En aquest cas, tot i que no es pot realitzar unamesura exacta de l’aportació energètica de lainstal·lació, el fet d’obtenir unes dades reals delconsum d’aigua ens permetria calcularl’aportació de la instal·lació solar i el seurendiment estacional a partir d’una temperaturade referència i dels valors de volum mesurats.

Aquesta opció pot ser la més adient per a petitesinstal·lacions on el cost econòmic d’un equipcalorimètric pot representar fins al 15-18% delcost total, en comparació amb el 2% d’un simplecomptador d’aigua freda.


La normativa aplicable és:

• Reglamento de Instalaciones Térmicas enlos Edificios. RITE; ITE 02.4.2 i ITE 02.13


• Criteris de Qualitat i Dissenyd’Instal·lacions d’Energia Solar per a AiguaCalenta i Calefacció. APERCA.


3

41

Figura 41.- Muntatge d’un comptador en el circuit primari d’un sistema solar tèrmic.

Captador solar

Bomba de circulació Comptador d’energia

ACS de consum

Aigua de xarxa

Sondes detemperatura

Dipòsit solar

Figura 42.- Muntatge d’un comptador d’energia en el circuit secundari d’un sistema solar tèrmic.

Captador solar

Bomba de circulació

ACS de consum

Comptador d’energia

XarxaSonda temperaturad’aigua freda

Sonda temperatura aigua calenta

Dipòsit solar

12. Vàlvules bàsiques iaccessoris de la instal·lació

Generalment, en una instal·lació solar tèrmica elsúnics elements que la diferencien de la restad’instal·lacions generadores de calor són elcaptador solar tèrmic i el termòstat diferencial, laresta d’elements són components estàndards delmercat, essent les vàlvules utilitzades uncomponent més.

Les vàlvules convencionals més utilitzades comaixetes de tall del tipus “esfera”, vàlvulesantiretorn del tipus “clapeta” i “york”, purgadors,separadors d’aire, vàlvules de seguretat, etc.Farem una descripció breu de cadascund’aquests elements i la seva aplicació als circuitsd’aprofitament solar.

Aquestes vàlvules tenen la funció d’aïllarqualsevol element de la resta de la instal·lacióper poder reparar-lo o canviar-lo per un altre denou sense necessitat de buidar tot el circuit, perexemple la bomba, el bescanviador de calor,etc.. També s’utilitzen per tallar el subministred’aigua a la instal·lació.

12.1. Vàlvules d’aïllament o tall de lainstal·lació

El tipus més representatiu d’aquestes vàlvules ésl’anomenat “d’esfera” que rep el seu nom laforma esfèrica de l’element que obstrueix el pasde l’aigua té forma esfèrica, tal i com s’il·lustra ala figura 43. Aquestes vàlvules es fabriquen per auna àmplia varietat de mides i principalment laseva unió a la canonada o a un altre element serealitza amb rosca.

Habitualment s’utilitzen vàlvules d’esfera peraïllar cada bateria de captadors solar, col·locant

una vàlvula a la alimentació i l’altre a la canonadade retorn dels captadors. La bomba de circulacióportarà dues vàlvules de tall, una a cada boca dela bomba. El dipòsit acumulador portarà vàlvulesde tall a cadascuna de les boques de connexióde canonades tant del circuit primari(bescanviador) com del secundari (consums), ien general, a qualsevol element dels dos circuitssusceptible de canvi per avaries. Al capítolde “Configuracions bàsiques de sistemes” espresenten diferents esquemes de connexionat en els que figuren aquestes vàlvules i la sevaubicació.

12.2. Vàlvula antirretorn o de retenció

Aquesta vàlvula s’utilitza per evitar recirculacionsinverses i provocar el refredament del dipòsit a lanit. De fet, aquesta vàlvula deixa circular el fluiden un únic sentit; si per a qualsevolcircumstància el fluid intenta circular en sentitcontrari, la vàlvula es tanca impedint lacirculació.

El tipus més comú de vàlvula de retenció és la de“comporta batent” o “clapeta“ tot i que el tipus“YORK” també està molt estesa. Les dimensionsde la rosca de connexió oscil·len des de 3/8” finsa 4” en tots dos models.

La vàlvula de clapeta té una posició concreta decol·locació perquè la clapeta actuï de formacorrecta, en canvi, la vàlvula tipus YORK potcol·locar-se en qualsevol posició semprerespectant en totes dues el sentit de circulaciódel fluid.


3

42

Figura 43.- Vàlvula d’esfera.

Figura 44.- Vàlvules antiretorn. A) de clapeta; B) de tipus York

A

B

12.3. Purgador

Aquest element s’utilitza per evacuar l’aireexistent en la xarxa de canonades dels circuitstancats tant de calefacció com de refrigeració.Aprofitem aquest punt per recordar laimportància que té l’eliminació de l’aire del’interior de canonades quan aquestes pertanyena circuits tancats. Si no es realitza de maneracorrecte, l’aire provoca un tap a la canonada ievita la circulació lliure del fluid, aleshores, lacalor no es transmet des del generador fins launitat terminal. Això es aplicable igualment a lesinstal·lacions solars tèrmiques i en particular, ales bateries de captadors solars.

El purgador més utilitzat a les instal·lacionstèrmiques és del tipus ”automàtic de flotador”, elcos està fabricat en llautó estampat i el flotadoren plàstic resistent a la temperatura. Disposa deuna connexió roscada per adaptar-lo a lacanonada o element específic i una petita bocade descàrrega de l’aire equipada amb un taproscat.

És important conèixer els paràmetres màxims defuncionament del purgador com són latemperatura i la pressió màximes de treball pertal de no sobrepassar-les i deteriorar-los.Recordem que les temperatures que podenassolir els captadors solars en condicions debona radiació i amb fluid aturat poden ser de 110a 140 ºC i de forma puntual encara superiors,depenent del tipus de captador i això comportaque el purgador es pot veure sotmès a aquestestemperatures.

12.4. Separador d’aire

Aquest element no és massa comú a lesinstal·lacions solars tot i que el seu baix cost i laseva funcionalitat el fan recomanable. La sevafunció és la de provocar la separació de l’airedissolt a l’aigua i la posterior eliminació d’aquestpel purgador que porta incorporat. El material defabricació és, generalment, ferro fos il’acoblament roscat oscil·la des de 3/4” fins a 3”.

12.5. Vàlvula de seguretat

La vàlvula de seguretat és un element importantde la instal·lació solar tèrmica i, en general, aqualsevol instal·lació de generació de calor i fred.A continuació reproduïm la definició d’aquestelement, així com el criteri de selecció segons lanorma UNE 100-157-89 punt 7.2

“La vàlvula de seguretat és un dispositiud’obertura d’un circuit que actua per l’efecte de lapressió o de l’acció combinada de pressió itemperatura. Quan s’assoleixi la pressió de taratde la vàlvula, aquesta obrirà el circuit idescarregarà vapor a l’atmosfera.”

“L’elecció de la pressió de tarat de la vàlvula esrealitzarà de manera que la màxima pressiód’exercici del circuit quedi sempre per sota de lapressió màxima de treball, a la temperatura defuncionament, dels aparells i equips presents alcircuit.”

En conseqüència, serà aconsellable que lavàlvula disposi d’un manòmetre incorporat per talde controlar la pressió de treball del primari solar


3

43

Figura 45.- Purgador automàtic. Vista en secció.

Figura 46.- Separador d’aire. Vista en secció.

alhora que observar les fluctuacions i lapossibilitat de que aquest quedi buit. Unconcepte important a l’hora d’ubicar la vàlvula,és que no ha d’haver-hi cap dispositiu de tallentre aquesta i l’element a protegir.

Les instal·lacions solars tèrmiques disposarand’una vàlvula de seguretat tarada a la pressió de3 bar al circuit primari solar i una altre vàlvulatarada a 6 bar al circuit secundari.

Les vàlvules de seguretat han de portar, entre laboca de descàrrega i el tub de connexió adesguàs, un element que permeti verificarvisualment el seu correcte funcionament durantel procés de posta en marxa i posteriormanteniment de la instal·lació, aquest elementés un embut de llautó preparat a l’efecte.

Per entendre millor el funcionament de la vàlvulade seguretat caldrà definir uns quants conceptesbàsics:

Press ió de t imbre. Pressió màxima a la qualun aparell s’ha sotmès pel fabricant sota lescondicions predeterminades d’assaig.

Press ió de servei . Pressió a la que treballa unaparell o una instal·lació en condicions normalsde funcionament.

Press ió de precinte o tarat . Pressió a laqual la vàlvula de seguretat es dispara. En cap

cas serà superior a la de timbre dels aparellscol·locats en el circuit.

Sobrepress ió . Increment de pressió que esprodueix per sobre de la pressió de tarat, amb lavàlvula completament oberta.

Press ió de tancament. Pressió a la qual estanca la vàlvula una vegada ha desaparegut lacausa que va provocar la seva obertura.

Escapament. Diferència entre la pressió detarat i la de tancament.

12.6. Normativa i documents dereferència.

A continuació es fa referència a la normativa ireglamentació que cal consultar, referent a lesvàlvules de les instal·lacions:

• Reglamento de Instalaciones Térmicas enlos Edificios. RITE i les corresponents ITE,en especial la ITE 02.15. Requisits deSeguretat

• Norma UNE 9100-86. Calderes de Vapor.Vàlvules de seguretat.

• UNE 100157-89. Climatització. Disseny desistemes d’expansió. En concret el punt 7:Dispositius de Seguretat.




3

44

Figura 47.- Vàlvula de seguretat, embut de desguàs imanòmetre.

Boca deconnexió acanonada

Vàlvula deseguretat

Oberturad’inspeccióvisual

Boca de desguás

Embut dedesguàs

Boca deconnexió aembut

Manòmetre

Accionamentmanual per ala verificació

Figura 48.- Gràfic de l’actuació de la vàlvula de seguretat d’uncircuit en funció de la pressió.

Sobrepressió

Pressió deprecinte

Temps

Pressió

Pressió detreball

Pressió detancament

Alliberament

13. Vàlvules complexes de lainstal·lació

En aquest apartat parlarem de vàlvulesespecífiques dels sistemes tèrmics degut a lesseves prestacions particulars, regulació decabals, control de temperatures, derivació delfluid d’un llaç de control a un altre, etc.

L’equilibrat hidràulic és un procés necessari a lesinstal·lacions d’energia solar tèrmica ja quepermet aconseguir una distribució equitativa delscabals als captadors o bateries de captadorsperquè aquests funcionen amb rendimentsòptims.

13.1. Vàlvules reguladores del cabal

No realitzar aquesta operació de calibratge decabals als captadors solars implica unadescompensació dels mateixos i la conseqüènciaserà que uns captadors rebran més fluid qued’altres i, aquest últims treballaran a rendimentsinferiors als primers. Lla manca de cabal fa pujarla temperatura del captador i en conseqüènciadisminueix el seu rendiment.

Més endavant es parlarà amb més detalld’aquest concepte i dels diferents procedimentsper aconseguir un bon equilibrat. De moment,ens centrem en un element especial utilitzatactualment en l’equilibrat: la vàlvula reguladorade cabal.

Aquest tipus de vàlvula està dissenyat perproduir pèrdues de càrrega al fluid fet quepermet adaptar el cabal de la línia al desitjat.Alhora disposa de mecanismes que permeten

verificar el cabal circulant, la pèrdua de càrregaprovocada, la velocitat del fluid, etc.

Actualment existeixen dos tipus de vàlvules peraquesta tasca:

Và l vu les d ’equi l ibrat : Les vàlvulesd’equilibrat són les que permeten obtenir àmpliainformació del punt de funcionament gràcies alseu disseny específic, però necessiten d’unaparell extern per poder visualitzar aquestesdades i realitzar correccions d’ajust, fet queencareix la seva utilització.

Reguladors de cabal : Els reguladors de cabaloperen sota el mateix concepte; provocar unapèrdua de càrrega i la corresponent variació delcabal.

L’aparell permet visualitzar el cabal circulantmitjançant lectura directa d’un petit disc que esdesplaça per una escala graduada enlitres/minut, a partir a l’acció que el tècnicefectua a una petita vàlvula d’esfera incorporadaal mateix regulador.

No cal cap aparell extern per controlar elsparàmetres de circulació del fluid i d’ajust de lavàlvula, el seu baix cost i la facilitat d’operacióles fan molt atractives.

13.2. Vàlvula motoritzada de tres viesde zona

Aquesta vàlvula té la missió de desviar el fluidprincipal a dues zones diferents del circuithidràulic, està formada per un cos hidràulic detres vies i un motor elèctric.


3

45

Figura 49.- Vàlvula d’equilibrat i consola per a la lectura dels paràmetres de funcionament del circuit.

Connexió acanonada

Cos de la vàlvulaConnexió acanonada

Presses par a lamesura de lapressió diferencial

Maneta d’ajust de la vàlvula

Mesurador deparàmetres

Sensors de mesura

de pressióTransductorde senyal

Sentit decirculació

del fluid

El cos hidràulic, que generalment està fabricatamb llautó, te incorporat internament unaexcèntrica que actua com a element de tall d’unade les vies quedant les altres dues obertes per la circulació del fluid. L’escèntrica és accionadaper un motor elèctric alimentat a un voltatge de 220 V.

El motor rep l’ordre d’actuació que prové delsenyal d’una sonda tèrmica situada a la zona quees vol controlar i actua sobre el mecanismehidràulic.

13.3. Vàlvula mescladora de tres vies

Aquest tipus de vàlvula s’utilitza per obtenir uncabal de fluid a una temperatura concreta iconstant mitjançant la mescla de dos fluids adiferents temperatures, fred i calent. Es potutilitzar tant en circuits de recirculació tancatscom a circuits de consum oberts.

El cos de la vàlvula generalment es fabrica enllautó i les connexions roscades solen arribar a2”. Per a diàmetres superiors 50 mm (DN50) ésmés habitual que la unió de la vàlvula a lescanonades es faci amb brides.

El mecanisme de regulació de la vàlvula pot seramb un motor elèctric acoblat a la mateixa,servomotor o amb un element termostàticincorporat.


3

46

Figura 50.- Cabalímetre amb vàlvula de regulació.

Connexió roscada a canonada

Vàlvula d’esferaper l’ajust del

cabal

Cos de llautó

Indicadorde cabal

Visor de vidretrempat ambescala graduadaen litres/minut

Connexió roscadaa canonada

Figura 51.- Vàlvula de zona motoritzada

Cable deconnexió

elèctric

Vía de zona A

Vía comú AB

Vía de zona B

Capçal ambmotor elèctric

Figura 52.- Vàlvula mescladora de tres vies.

Aiguacalenta

Mezcla

Cos de llautó

Capsal deregulació

Aigua freda

14. Fluid termòfor

El fluid termòfor és aquell que circula pelsconductes del col·lector transferint l’energiatèrmica rebuda en el seu pas pels col·lectors auna altra part del sistema, generalment al’acumulador.

• Quan el sistema és obert, l’aigua quecircula pels col·lectors és la mateixa aiguade consum. Els circuits oberts s’utilitzenmolt poc.

• En la majoria de casos s’utilitzen circuitstancats on el fluid termòfor és una barrejad’aigua amb algun altre líquid que actuacom a anticongelant. En aquest cas, l’aiguaque circula pels col·lectors no és lamateixa que s’utilitza per a l’ús domèstic.

Així doncs, el fluid termòfor pot ser de quatretipus diferents:

1. Aigua natural.

2. Aigua amb anticongelant.

3. Derivats del petroli o líquids orgànicssintètics.

4. Olis de silicona.

14.1. Aigua natural

En aquest cas, l’aigua que circula pels col·lectorsés la mateixa que s’utilitza per a l’ús domèstic,sense cap component químic agregat. Aleshorescal assegurar-se de que tots els conductessuporten l’efecte corrosiu de l’aigua escalfada.També caldrà que els materials emprats siguinpermesos per la legislació actual per a laconducció de l’aigua potable. Hi ha alguneslegislacions locals i manuals de referència, queprohibeixen i/o desaconsellen aquest tipus deconfiguració.

14.2. Aigua amb anticongelant

L’opció més generalitzada és la utilització d’aiguaamb additius anticongelants, generalmentalcohols com el etilenlicol i el propilenlicol, com afluids termòfors en els circuits tancats o primarisde les instal·lacions solars.

Quan se li afegeixen altres components a l’aiguacal anar amb compte perquè les propietatsfísiques i químiques de la barreja varien, perexemple, poden fer augmentar les pèrdues decàrrega del circuit i per tant modificar lescondicions de funcionament de la instal·lació.

Principalment hem de tenir en compte lessegüents propietats de la mescla aigua-anticongelant:

1. Toxicitat: Alguns anticongelants són tòxics,per tant, s’haurà d’evitar sempre la barrejad’aquest amb l’aigua de consum. Això es potaconseguir sotmetent el circuit primari (eldels col·lectors), a una pressió menor que eldel circuit secundari. Així, si es produeixalguna fuita dels conductes serà el fluid delsecundari el que vagi cap al primari i no al’inrevés.

2. Viscositat: si s’augmenta la viscositat de lamescla, augmenten les pèrdues de càrregadel circuit.

3. Dilatació: La dilatació també augmenta pertant, s’ha de tenir en compte en dimensionarel vas d’expansió.

4. Estabilitat i durabilitat en el temps.

5. Calor específic: Generalment és inferior al del’aigua pura, fet a tenir en compte en calcularel cabal i en dimensionar, per exemple, elsconductes.

6. Temperatura d’ebullició: Augmenta latemperatura d’ebullició què és un aspectefavorable per a la instal·lació en èpoques deforta radiació i baix consum.


3

47

14.3. Líquids orgànics sintètics iderivats del petroli

Tots els factors que s’han esmentat en l’apartatanterior també han de ser tinguts en compte si elfluid termòfor escollit és un fluid orgànic, sintètico derivat del petroli,. Tanmateix, aquests fluids,en ser combustibles, resulten inflamables i pertant subjectes a risc d’incendi.

14.4. Olis de silicona

Són productes de gran qualitat i força estables. Ala vegada no són tòxics ni són inflamables. Sónperò, de moment, econòmicament noaccessibles ni compatibles amb els fluidsorgànics.

Aquests fluids s’utilitzen en instal·lacionstèrmiques de mitja i alta temperatura.

14.5. Alguns paràmetresrecomanables

En qualsevol cas, tota instal·lació que continguifluid termòfor que estigui composat per unabarreja d’aigua natural amb additius o per algunaltre fluid, convé que mantingui els següentsparàmetres:

• Calor específic més gran o igual que 0.7 Kcal/Kg.ºC

• pH comprès entre 5 i 12.

• Contingut en anticongelant alcohòlic igualo superior al 20 % o per a menys de -6ºC.

• El contingut total en sals solubles siguiinferior a 500 mg/l.

• El contingut en carbonat càlcic o sals decalci sigui inferior a 200 mg/l.

• El nivell màxim de CO2 lliure contingut al’aigua sigui de 50 mg/l.

En cas d’utilització de preparats anticongelants iinhibidors de la corrosió comercials, caldràespecificar la composició, durabilitat encondicions normals i temperatura de proteccióen lloc visible de la instal·lació.


3

48

Figura 53.- Gràfica per al càlcul de la concentració del’anticongelant.

0

-5

-10

-15

-20

-25

-30

-35

-40

Propilenglicol

Tem

pera

tura

de

cong

elac

ión (°

C)

Etilenglicol

0 10 20 30 40 50

Radiació solar

2 RADIACIÓ SOLAR

1 Principis bàsics de la transformació energètica de la radiació solar . . . . . 21.1 Ones electromagnètiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 Dades significatives del Sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Components de la radiació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

3 Descripció del moviment solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.1 Descripció del moviment solar diari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63.2 Descripció del moviment solar anual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.3 Descripció de l’evolució de les ombres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.4 Representació de les ombres en una instal·lació . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4 El potencial solar a Catalunya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.1 Atlas de radiació solar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

5 Mesuradors de radiació . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1. Principis bàsics de latransformació energètica dela radiació solar

1.1. Ones electromagnètiques

L’energia solar arriba a la Terra en forma d’oneselectromagnètiques que es desplacen per l’espaien totes les direccions, aquest efecte és el queanomenem radiació i fa referència a un fenomenfísic vibratori que es representa en forma d’ones.

La quantitat d’energia que transporta qualsevolona és proporcional a la seva freqüència (ritmed’oscil·lació). La freqüència de les vibracionsondulatòries és el número de vegades que esrepeteix la forma d’ona complerta en la unitat detemps. La seva unitat és el hertz (Hz) o també lainversa del temps (s–1). A més freqüència, mésenergia transportada, per tant, major efecte quanimpacte sobre un cos.

Un altre paràmetre característic de les radiacionsés la longitud de l’ona, que és la distànciaexistent entre dos punts iguals d’una ona, perexemple, entre crestes o passos per zero.

Per tant, com més petita sigui la longitud d’ona,més gran serà la freqüència, és a dir, més copses repeteix l’ona en el temps i més energia potser transportada.

Alhora, les radiacions, en funció de la sevafreqüència, tenen més o menys capacitat depenetració en els materials. La llum visible (amblongituds d’ona entre 0,4 i 0,7 µm) no pottravessar parets; en canvi, per aturar els raigsgamma (de longitud d’ona deu mil vegades méspetita) les centrals nuclears s’han de blindar ambparets de formigó i plom d’1 m de gruix.

Radiació solar

2

2

Figura 1.- Longitud d’ona.

λ Longitud d’ona (cm.)

Raigs còsmics

Raig

s Ga

mm

a

Raig

s X

Infraroigs Ones Hertzianes(UHF, VHF, Ràdio,…)

Visible

Violada Blava Verda Groga Taronja Vermella

10–15 10–13 10–11

Utra

viola

t

Visib

le

10–9 10–7 10–5 10–3 105

pm nm kmµm

Figura 3.- Bandes de freqüència i utilitzacions.

Figura 2.- Variació de freqüència.

Exemple:L ’energ ia cont inguda en ones de f reqüènc iain fer ior a la rad iac ió v is ib le ( in f raro ig) amb

prou fe ines ens esca l fa la pe l l . En canv i ,les ones de f reqüènc ia super ior a les onesv is ib les (u l t rav io lada) ens la poden ar r ibar

a malmetre.

Longitud d’ona

Alta freqüencia Baixa freqüencia

Ona curta Ona llarga

1.2. Dades significatives del Sol

El Sol és un estel, al voltant de la qual gira elsistema de planetes en què hi ha inclosa la Terra.El Sol és l’astre més proper al nostre planeta i,per tant, la font principal de llum i escalfor viaradiació electromagnètica.

Algunes dades interessants del Sol:

· Radi del Sol (distància centre-superfície):700.000km, 109 vegades la Terra.

· Massa relativa del Sol: 300.000 vegades lamassa de la Terra.

· Edat aproximada del Sol: 5.000 milionsd’anys.

· Vida estimada aproximada: 8.000 milionsd’anys més.

L’energia irradiada pel Sol procedeix de reaccionsnuclears de fusió en les que àtoms d’un isòtopde l’hidrogen (deuteri) es fusionen formant àtomsd’heli, un procés que implica un granalliberament d’energia, que es transforma enelevades temperatures (milions de grauscentígrads) i que provoca l’emissió d’oneselectromagnètiques en totes les direccionspossibles.

La distància entre el Sol i la Terra és de 150milions de km, com que la llum viatja a unavelocitat de 300.000 km/s, les radiacionsemeses pel Sol triguen 8 minuts en arribar alnostre planeta.

La potència d’irradiació del Sol s’ha estimat en 4 x 1023 kW, aproximadament unes 200 x 1012 vegades la potència de totes lescentrals actualment en funcionament al món.En un segon el Sol irradia més energia de laconsumida per la humanitat en la seva història.

Del Sol, a més de radiació (energia), també ensarriba matèria. Ara se sap que de lesprotuberàncies solars es desprenen núvols deprotons i electrons, el “vent solar”. Unaconstància d’aquesta arribada de partícules ambcàrrega elèctrica és l’espectacle de les auroresboreals i australs.

Radiació solar

2

3

2. Components de la radiació

La constant solar és la potència de radiació solarrebuda sobre una unitat de superfície (m2), en unpla tangent a l’esfera imaginària formada per lacapa externa de l’atmosfera.

El valor d’aquesta constant és:1.353 W/m2

Encara que aquest valor s’anomeni “constantsolar”, no és un valor fix, sinó que variaaproximadament ± 3% en funció de lesvariacions de la distància Sol-Terra al llarg del’any.

Aproximadament, la meitat de la radiació solarincident en l’atmosfera terrestre correspon a labanda de freqüències de la llum visible per l’ullhumà (de 0,38 a 0,78 µm de longitud d’ona);la resta pertany a bandes que no capten elsnostres ulls, principalment infraroges (radiacióassociada a processos tèrmics amb longitudsd’ona superiors a 0,78 µm) i un petit componentde llum ultraviolada que presenta longituds d’ona menors que la radiació visible (inferiors a 0,38 µm).

La radiació solar, en incidir i travessar l’atmosferade la Terra, experimenta tot un seguit deprocessos d’interacció amb la matèria (gasos,pols en suspensió, vapor d’aigua, etc.) queformen la pròpia atmosfera. En qualsevolinteracció entre energia radiant i un cos esprodueixen els fenòmens físics següents:

Ref lex ió . Una part de la radiació no penetrasinó que es desvia cap a l’exterior, com si estractés d’un mirall.

T ransmiss ió . Una part de la radiació travessael cos i pot patir més o menys canvis de direcciói/o velocitat (refracció).

Absorc ió . Una part de la radiació és absorbida iprodueix un escalfament del cos per l’impactesobre els àtoms que componen el material.

ARXIU “fitxa9-fig1.tif”

A partir dels fenòmens de reflexió i absorció quepateix la radiació en incidir i travessarl’atmosfera, podem deduir que només una partde l’energia disponible es pot aprofitar a nivell delmar.

Aquest valor depèn bàsicament de lescondicions climatològiques i de la posició del Solrespecte la Terra. Com més perpendicularitatdels raigs, menys pèrdua d’energia.

De l’energia solar que travessa l’atmosfera i queincideix sobre la Terra, una part important arribaen forma directa, és a dir, que no pateix canvisde dispersió en la direcció; és, per tant, la quepot provocar ombres en els objectes. La restad’energia arriba de manera difusa o dispersa,aquesta última correspon als raigs desviats perles gotes de vapor d’aigua en suspensió.

Com més núvol és el dia més important és laradiació difusa, en canvi com més clar, mésparticipació de la radiació directa.

Radiació solar

2

4

Banda Ultraviolada Visible Infraroja

Longitud 0,01-0,38 0,38-0,78 0,78-1000d’ona (µm)

Percentatge 5% 49% 46%energètic

Potència de 54 662 620radiació (W/m2)

Taula 1. Característiques i distribució de l’espectre de radiacióincident en l’atmosfera extraterrestre.

Figura 4.- Distribució de la radiació solar abans i després de travessar l’atmosfera.

Ultraviolada 54 W/m2

4%

Gamma14 W/m2

1%

Visible 662 W/m2

49%

Infraroja620 W/m2

46%

Ultraviolada 16 W/m2

1,9%

Gamma1 W/m2

0,15%

Visible 360 W/m2

40%

Infraroja513 W/m2

57%

També s’ha de tenir en compte que del total deradiació que arriba a la superfície de la Terra, unapart és reflectida pel mateix terreny i pot serreabsorbida pels objectes més propers.

Cal tenir en compte que si es planeja fer unainstal·lació solar a gran alçada sobre el nivell delmar (refugis de muntanya, repetidors decomunicacions, etc.) a mesura que guanyemalçada disminueix el gruix d’atmosfera travessatper la radiació i, per tant, augmenta l’energiadisponible, ja que minven les pèrdues. En elgràfic següent es quantifica de maneraaproximada aquest efecte.

En la taula següent s’observa com poden quedardistribuïdes les diverses porcions de radiacióincident en un emplaçament en funció de lescondicions climatològiques.

Un altra manera d’apreciar la minva de radiacióproduïda per l’efecte atmosfèric i com esdistribueix al llarg de les diferents bandes deradiació és observant l’espectre de radiació enles dues zones, abans i després de l’atmosfera,tal com mostra la figura 5.

Tot i aquesta variabilitat accentuada pel que fa apossibles valors de la radiació incident en un lloci moment determinats sobre la Terra, s’ha trobatun valor de referència per a la prova d’equips ialtres aplicacions.

Valor estàndard de referència de radiació solar: 1.000 W/m2

Radiació solar

2

5

Exemple:La rad iac ió so lar que ar r iba a un ter ratnevat és ref lect ida i pot incrementar

l ’energ ia que ar r iba a uns captadors ub icatsen e l mate ix ter rat . En canv i , e ls mate ixos

captadors reben menys rad iac ió enabsènc ia de neu.

1300

1200

1100

1000

900

Intensitat màximade Radiació (W/m2)

0 900 1500 2250 3000Alçada sobre el mar (m)

Gràfic 1.- Intensitat màxima de radiació en funció de l’alçadarespecte el nivell del mar.

Condicions Radiació global Percentatgeclimatològiques (W/m2) de difusa (%)

Cel clar 750 - 1000 10 - 20

Parcialment núvol 200 - 500 20 - 90

Tapat 50 - 150 90 - 100

Taula 2.- Distribució de radiació difusa en funció de lanuvolositat.

Figura 5.- Espectre de radiacions emeses pel Sol.

Font: Censolar.

2

1,5

1

0,5

0500 1000 2000 3000

Banda (nm)

Atmòsferaexterior

Dens

itat d

e po

tenc

ia (W

/m2 )

A la superficie de la terra

3. Descripció del movimentsolar

3.1. Descripció del moviment solardiari

La Terra fa una rotació completa sobre si mateixacada 24 hores aproximadament. Aquest fetimplica que des de qualsevol emplaçament unobservador té la sensació d’estar estàtic i quel’univers gira al seu voltant.

Per tant, tot i que sigui la Terra qui gira, ens hemacostumat a dir que és el Sol qui surt al matí perl’est puja fins a la màxima alçada al migdia i espon a la tarda per l’oest.

En aquest capítol continuarem aquestanomenclatura tradicional d’associar el movimentrelatiu del Sol a la Terra.

Posic ió del Sol i intensitat de radiació

La radiació solar és força constant abans queentri en l’atmosfera; en canvi, un cop travessadala franja d’aire que ens envolta, la radiaciómesurada a nivell del mar disminueix força.Aquesta reducció està en funció principalmentde dos paràmetres: l’espessor d’atmosferatravessada, fins al 30%, i la climatologia regnant,fins al 65%.

Respecte de la climatologia no podem ferprediccions fiables que ens permetin avaluar laradiació incident per a qualsevol dia concret del’any, en canvi, mitjançant l’estudi de la“geometria solar” sí que podem conèixer ambexactitud la posició del Sol en qualsevol momentdel dia. Aquest fet ens permet avaluar els anglesd’incidència de la radiació i, per tant, elcomportament de les ombres projectades perobjectes, que juntament amb les mesures deradiació realitzades són la base dels càlculssolars.

Paràmetres pr inc ipals de la posic ió d ’unemplaçament a la Terra

Lat i tud [F] : És l’angle que formen la vertical(perpendicular) del punt geogràfic que esconsideri de la superfície terrestre(emplaçament) i el pla de l’equador.

La dada de la latitud és bàsica per poderconèixer, a través de complexes expressionsmatemàtiques o bé de taules, la resta de dadesreferents a la posició solar.

Longi tud [L] : És l’angle que formen la verticaldel punt geogràfic que es consideri de lasuperfície terrestre (emplaçament) i unaprojecció vertical en un punt geogràfic situat aigual latitud però sobre un eix de referènciaanomenat meridià de Greenwich.

Radiació solar

2

6

Figura 6.- Latitud d’un emplaçament.

Figura 7.- Longitud d’un emplaçament.

Pol Nord

Pol Nord

Latitud

Equador

Paral·lelEmplaçament

Meridià local Meridià deGreenwich

Equador

Longitud

L

Nord magnè t ic [Nm] : És la direcció indicadaper la part magnetitzada d’una brúixola a causade l’atracció que fa el pol magnètic del planeta.

Nord geogrà f ic [N]: És la direcció queindicaria una brúixola si la distribució de massadel planeta fos simètrica, indica la direcció desdel punt d’observació a l’extrem superiorgeomètric del planeta.

Decl inació magnè t ica (δ) : És l’angle queformen la direcció que indica la brúixola i el nordgeogràfic. A causa de la deriva dels continents,la concentració de massa de la Terra va variant,de manera que cada any la declinació varia. Enels mapes dels serveis cartogràfics nacionalssolen estar referenciats la declinació magnèticaabsoluta de la darrera data en què es va mesurari un valor de variació anual a partir de la dataindicada.

A més, la declinació per definició és pròpia decada lloc. A continuació es mostra la declinaciómagnètica a Catalunya segons l’InstitutCartogràfic de Catalunya.

Paràmetres principals de la posició del Sol

Az imut [A] : És l’angle que formen la projecciódels raigs solars sobre el pla tangent a lasuperfície terrestre i el sud geogràfic.

L’azimut 0º correspondrà al moment en què el Solestà exactament sobre el sud geogràfic i indica elmigdia solar. Cal recordar que el migdia solar,12:00 hora solar, s’aproxima a les 13:00 h delnostre horari oficial a l’hivern i les 14:00 h a l’estiu.

L’azimut es pot entendre com l’angle que ha de recórrer el Sol per arribar a estar al sud del’observador o l’angle recorregut des del sud enfunció de si l’observació és abans o després delmigdia.

Alçada so lar [h] : És l’angle que formen elsraigs solars amb l’horitzontal quan arriben a lasuperfície de la Terra.

L’alçada solar varia durant el dia. El Sol surt moltbaix, sobre l’horitzó, assoleix l’alçada màxima almigdia per tornar-se a amagar a la tarda perl’oest. De la mateixa manera cada dia de l’any elSol arriba a una alçada màxima diferent, peròassoleix el valor més alt el dia del solstici d’estiu,proper a 71º, i el mínim el dia del solsticid’hivern, proper als 25º.

Aquests valors són calculables, però a efectesd’utilitzar-los l’instal·lador compta amb l’ajut detaules on trobar fàcilment l’azimut i l’alçada solarper a cada hora del dia en cada mes de l’any.Aquestes taules es poden consultar en l’Annex 1.

Radiació solar

2

7

N magnèticN geogràfic

S geogràficS magnètic

δ

Figura 8.- Declinació magnètica (δ).

Valor mitjà de la declinació magnètica el juliol de 1996.δ = –0º 53,25’Variació anual: 9,32’

A

Sud

Figura 9.- Azimut solar (A)

h

Figura 10.- Alçada solar (h).

En aquestes taules el migdia solar s’indica com ahora 0 i cada valor en la primera columna indicael temps que falta o que passa del migdia.Aquesta coincidència es deu a la simetria de l’arcdescrit pel moviment solar diari. Per a cada mesde l’any obtenim un valor angular d’alçada solardiferent en funció del temps de separaciórespecte del migdia, a l’estiu l’alçada és superiorque a l’hivern.

3.2. Descripció del moviment solaranual

Conceptes bàsics de l ’ò rb i ta terrestre

La Terra gira al voltant del Sol formant una òrbitaeclíptica en la que el Sol és el focus, amb unaseparació màxima el 4 de juliol (afeli) i unadistància mínima el 31 de desembre (periheli),mentre que la distància mitjana entre els dosastres és de 149.600.000 km.

D’altra banda, la Terra gira sobre un eix imaginarique està inclinat 23º 30’ respecte del pla del’eclíptica (òrbita terrestre al voltant del Sol ) és adir, l’eix de la Terra no és perpendicular a la sevaòrbita.

Com a conseqüència d’aquesta inclinació, encada punt de l’òrbita terrestre la geometria de lasituació d’un emplaçament qualsevol respectedels raigs solars és diferent.

Aquest fet fa que els raigs solars hagin detravessar una espessor d’atmosfera canviant,més gran a l’hivern i més petita a l’estiu,circumstància que dóna pas a les estacionsmeteorològiques. L’asimetria que es produeix faque les estacions siguin oposades en els doshemisferis, degut al fet que la radicació solar hiincideix amb angles diferents.

Radiació solar

2

8

Exemple: Troba a la taula decoordenades solars (vegeu l’Annex 1)l’alçada solar i l’azimut per al mes de

juny a les 11:00 i a les 13:00 h (hora solar).

Com que e l migd ia so lar , ind icat com a hora0 a la co lumna d ’hores de la tau la de

l ’Annex, es cor respon amb les 12:00 h (del ’horar i so lar ) les 11:00 h i les 13:00 h queens demana l ’exerc ic i es d i ferenc ien en una

hora de l migd ia o hora 0.Per tant , buscant en la f i la marcada com a

hora 1 i en la co lumna de l mes de juny,t robem les dades següents:

Azimut: 38 Alçada solar: 68Aquestes dades ap l icades donar ien e ls

resu l tats següents:

11:00 h - Azimut: – 38º (38º cap a l’est des del sud). – Alçada: 68º

13:00 h - Azimut: + 38º (38º cap a l’oest des del sud)– Alçada: 68º

Figura 11.- Òrbita terrestre al voltant del Sol.

Figura 12.- Trajectòria solar a l’estiu i a l’hivern on s’aprecia la diferencia pel que fa a l’alçada solar.

Setembre Octubre Novembre

Desembre

Gener

Febrer

Sol d’Estiu

Sol d’Hivern

S

E

N

O

MarçAbril

Maig

Juny

Juliol

Agost

3.3. Descripció de l’evolució de lesombres

Per assolir el màxim aprofitament d’un sistemad’energia solar s’haurà de tenir cura de laincidència de possibles ombres sobre elscaptadors.

Tot i que els captadors tèrmics no sónespecialment crítics a les ombres i per reglageneral no queden inoperants, encara que siguinparcialment ombrejats en un 15 - 30% de la sevasuperfície, cal recordar, però, que aquest fetprodueix evidentment una minva de la producciósobretot si es produeix durant les hores centralsdel dia (màxima insolació). Per tant, s’ha d’haverprevist i, si és possible, cal evitar-ho.

Fó rmules t r igonomè t r iques

Les fórmules trigonomètriques són una einamatemàtica que ens permet relacionar lesdimensions dels costats i dels angles que formenpart d’un triangle rectang le. Un trianglerectangle és aquell que té un angle recte (90º).

En aquest tipus de triangles sempre escompleixen les relacions matemàtiques següents:

Per determinar la possibilitat d’incidènciad’ombres en el captador solar, establirem unprocés de càlcul i dibuix de projecció d’ombres,utilitzant les taules d’alçada i azimut solars quecorrespongui a la nostra latitud (42º N per a laprovíncia de Barcelona). Vegeu l’Annex 1.

Un cop coneixem l’alçada solar i l’azimutcorresponent a la data i l’hora de càlcul, nomésens cal saber l’alçada de l’objecte per poder ferel càlcul de la longitud de l’ombra projectada.

Per calcular-la aplicarem la semblança a untriangle rectangle tal com il·lustra el dibuix il’expressió següents:

l és l’alçada de l’objecte a partir de la cota on escol·locarien els captadors

h és l’alçada solar (angle)

A és l’azimut

Radiació solar

2

9

Hipotenusa

Catet contigu

α

Cate

t opo

sat

sen α =catet oposathipotenusa

tg α = = sen αcos α

catet oposatcatet contigu

cos α =catet contiguhipotenusa

Figura 13.- Ombra projectada per un objecte.

Exemple: Calcular la longitud del’ombra projectada per un arbre de 6

m d’alçada per al mes de febrer de les09:00 h fins a les 12:00 h , hora solar.A part i r de la tau la de coordenades so lars ,

annex 1, t robem les dades següents:

09:00 h A lçada so lar : 21º10:00 h A lçada so lar : 29º11:00 h A lçada so lar : 33º12:00 h A lçada so lar : 35º

Apl icant l ’express ió de la long i tud d ’ombraobt indr íem e ls resu l tats següents:

09:00 h Long i tud de l ’ombra: 15,6 m10:00 h Longi tud de l ’ombra: 10,8 m 11:00 h Long i tud de l ’ombra: 9 ,2 m12:00 h Longi tud de l ’ombra: 8 ,6 m

l’ombra projectada = I

tangent de h

h

A

l

3.4. Representació de les ombres enuna instal·lació

Diagrama d ’ombres

El diagrama d’ombres és una representaciógràfica de l’àrea ombrejada per un objecte en eldecurs de les hores centrals del dia, les horesamb més radiació. La importància d’aquestdiagrama radica en el fet que ens permetprendre una decisió sobre la millor ubicació delscaptadors, sense sorpreses posteriors, captadorsa l’ombra, o bé avaluar l’energia disponible encas que no sigui possible trobar una localitzaciósense ombres.

El primer pas per a la representació del diagramaés dibuixar l’objecte d’estudi en planta, és a dir,com si fos una vista aèria. A continuació, estracen uns eixos de coordenades que coincideixinamb els punts cardinals, eix nord-sud i eix est-oest. També cal determinar l’escala del dibuix.

A partir de les taules solars i de l’expressiómatemàtica de càlcul d’ombres es fan els càlculsrelatius a les hores compreses entre les 9:00 h iles 15:00 h, hora solar. Amb el resultat d’aquestscàlculs es confecciona una taula de dades queens ajudarà a confeccionar el dibuix.

Comencem a dibuixar les dades referents almigdia, 12:00 h “solar”, que serà una projecciódels vèrtex de l’objecte en direcció paral·lela alnord, ja que el sol és al sud en aquell moment. Apartir d’aquesta projecció es fa la resta d’hores,tenint en compte la desviació del sud segons lesdades d’azimut.

Radiació solar

2

10

Exemple: Diagrama d’ombres fet a partir d’un pal vertical d’1 m d’alçada per al mesde gener i latitud 42º, expressant els resultats en una taula de dades i representant-les

en un diagrama a escala.Hora so lar 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00Az imut (º ) 43 30 16 0 16 30 43Alçada so lar (º ) 15 21 26 27 26 21 15Longi tud ombra (m) 3,73 2,60 2,05 1,96 2,05 2,60 3,73

Observem la s imetr ia respecte les 12:00 hora so lar de ls t res paràmetres comparats .L ’ombra ha estat ca lcu lada amb la fó rmula .

Figura 14.- Ombres projectades del pal vertical.

Zona d’ombres

Distància m ínima entre captadors

Una de les aplicacions principals del càlculd’ombres que projecta un objecte és conèixer siuna línia de captadors solars farà ombra o no auna altra que hi ha al darrere, o dit d’un altramanera, calcular la distància mínima decol·locació entre bateries de captadors per evitarque els del davant tapin els de darrere.

Tal com es veu en el dibuix, la distància mínima,entre captadors, és la suma de dues longituds (ai b), corresponents a l’ocupació del primercaptador més la longitud de l’ombra que aquestprojecta.

El càlcul de b (catet contigu) del triangle formatpel primer captador i l’horitzontal del terra seria:

b = l × cos β

Per poder trobar el valor de l’ombra projectadapel primer captador (a) necessitem conèixer unaltre costat (c), que és l’alçada de la partposterior del primer captador.

c = l × sen β

Aleshores, aplicant el valor trobat en l’expressióanterior podem calcular l’ombra projectada ambl’expressió:

a =

Agrupant les expressions anteriors, obtenim unaformula directa per al càlcul de la distànciamínima:

dmin = l × cos β +

On:dmin És la distància entre captadors per

evitar ombres expressada en m. És la suma de a+b.

l És la longitud del captador solar.

h És l’alçada solar a l’hora en què el soles troba al mateix azimut que elscaptadors.

β És l’angle d’inclinació dels captadorsrespecte de l’horitzontal.

l × sen βtg h

ctg h

Radiació solar

2

11

Figura 15.- Ombres entre fileres de captadors.

l

h

a b

dmin

c

β

4. El potencial solar aCatalunya

4.1. Atlas de radiació solar

A Catalunya, l’estudi i la recopilació de dadesdels valors de radiació solar arreu del territoris’inicià a principis dels setanta. Així, ja el 1982 esva publicar el llibre Energia solar a Catalunya:radiació solar i insolació, a càrrec delDepartament d’Indústria i Energia de laGeneralitat de Catalunya, en el qual es recollienles dades de radiació existents en aquell momenten diversos emplaçaments de Catalunya i unestudi teòric sobre el fenomen.

D’aleshores ençà s’han fet diversos estudis i s’haaprofundit molt en el coneixement de l’índex deradiació solar a Catalunya, gràcies sobretot a lainstal·lació de diverses estacions radiomètriques,a la qualitat dels mesuraments i al funcionamentde la Xarxa Radiomètrica de Catalunya l’any1986.

El 1996, l’Institut Català d’Energia delDepartament d’Indústria, Comerç i Turisme de laGeneralitat de Catalunya ja va poder publicarl’Atlas de radiació solar a Catalunya, que recullles dades de radiació global i difusa de lesestacions de la xarxa radiomètrica catalana.

Amb les dades recopilades fins l’any 1997 en lesvuitanta-tres estacions de mesura catalanes s’hapogut confeccionar una nova edició de l’Atlas deradiació solar a Catalunya, actualitzada al 2000.

A Catalunya, com veiem en el gràfic anterior, elsvalors de la radiació solar diària disponible sesituen al voltant dels 4 kWh/m2 sense que hi hagidiferències significatives arreu del territori.

Així, per exemple, aquests valors poden oscil·larentre els 4,3 kWh/m2 de determinades zones dellitoral i els 3,75 kWh/m2 de l’Alt Urgell.

Els resultats, consultables en taules de radiacióglobal mitjana diària a diferents inclinacions, hanestat preparats mitjançant el tractamentestadístic –anàlisi de Fourier– de les dadesenregistrades a cada localització.

En general, quan parlem de radiació solar femreferència a la irradiació global, és a dir, a la

quantitat d’energia rebuda per unitat desuperfície en un temps determinat.

Normalment, aquests valors fan referència al’energia que prové directament del disc solar(radiació directa) i a la radiació denominadadifusa, és a dir, la radiació difosa per l’atmosferaque prové de la resta del cel.

Radiació solar

2

12

Figura 16.- Irradiació solar global diària, mitjana anual, a Catalunya.

Font: Atlas de radiació solar a Catalunya: ICAEN, 2001.

Figura 17.- Atlas de radiació solar a Catalunya.

Font: ICAEN, 2001.

(Kwh/m2)

L’Atlas de radiació solar a Catalunya presenta lesdades de les vuitanta-tres estacions en dosformats diferents:

• Taules de radiació solar global diària sobresuperfícies inclinades per 4 orientacions:0º, 30º, 60º i 90º d’azimut.

• Taules de radiació solar global horàriasobre superfícies inclinades per a 5inclinacions 0º, 30º, 45º, 60º i 90º.

El primer grup de taules ens permet avaluarl’energia disponible en un emplaçament i elsegon grup ens serveix per fer les deduccionscorrectes en cas de tenir ombres persistents enuna franja horària determinada.

També s’inclou un grup de taules de radiaciósobre superfícies verticals d’utilitat en el càlculd’energia incident a través de façanes vidradesper determinar les càrregues tèrmiques delsedificis.

A continuació es presenta com a exemple lataula 3 de radiació global diària sobre superfíciesinclinades a l’estació de Raimat (Lleida) i per aorientació sud (0º). Les unitats d’aquesta taulasón MJ, m2 i dia. Cada columna correspon alvalor del dia mitjà del mes corresponent. Elcontingut complert de l’Atlas de radiació solar aCatalunya es pot consultar en el CD-ROM.

Radiació solar

2

13

Inclinació Gen Feb Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Oct Nov Des Anual

0º 4,92 8,28 13,22 18,64 22,92 24,94 24,13 20,65 15,54 10,14 5,90 3,99 14,47

5º 5,16 8,62 13,61 19,00 23,10 25,04 24,27 20,93 15,93 10,52 6,18 4,20 14,74

10º 5,39 8,92 13,98 19,26 23,20 24,98 24,28 21,16 16,23 10,83 6,44 4,38 14,95

15º 5,60 9,17 14,27 19,43 23,20 24,90 24,24 21,26 16,51 11,09 6,68 4,55 15,10

20º 5,77 9,40 14,48 19,56 23,09 24,66 24,05 21,32 16,68 11,31 6,88 4,69 15,19

25º 5,91 9,58 14,65 19,57 22,94 24,37 23,84 21,28 16,76 11,49 7,04 4,80 15,21

30º 6,03 9,70 14,75 19,50 22,65 23,98 23,49 21,10 16,83 11,60 7,16 4,90 15,17

35º 6,12 9,77 14,77 19,39 22,29 23,45 23,04 20,92 16,79 11,64 7,26 4,97 15,06

40º 6,18 9,80 14,70 19,16 21,88 22,93 22,57 20,61 16,65 11,62 7,33 5,02 14,89

45º 6,21 9,80 14,58 18,81 21,32 22,26 21,95 20,19 16,44 11,58 7,36 5,05 14,65

50º 6,21 9,74 14,42 18,46 20,71 21,50 21,25 19,72 16,20 11,48 7,34 5,04 14,36

55º 6,17 9,62 14,18 18,02 20,06 20,75 20,55 19,20 15,88 11,30 7,29 5,01 14,02

60º 6,10 9,45 13,85 17,47 19,30 19,88 19,73 18,56 15,46 11,07 7,19 4,95 13,60

65º 5,99 9,23 13,44 16,82 18,44 18,92 18,81 17,81 14,94 10,77 7,06 4,86 13,11

70º 5,85 8,97 13,03 16,21 17,64 18,01 17,95 17,12 14,44 10,44 6,89 4,75 12,62

75º 5,70 8,70 12,56 15,51 16,73 17,01 16,98 16,32 13,87 10,09 6,71 4,63 12,08

80º 5,52 8,37 12,02 14,73 15,73 15,93 15,93 15,43 13,23 9,68 6,49 4,48 11,48

85º 5,32 8,01 11,42 13,90 14,81 14,95 14,98 14,56 12,51 9,21 6,24 4,32 10,86

90º 5,08 7,60 10,77 13,11 13,84 13,90 13,96 13,68 11,81 8,70 5,96 4,13 10,22

Taula 3.- Radiació solar global diària sobre superfícies inclinades a l’estació de Raimat (Lleida). Orientació: 60º

Font: Atlas de radiació solar a Catalunya: ICAEN, 2001.

5. Mesuradors de radiació

Per mesurar la radiació global que una superfícierep en un determinat número de dies (o mesos)s’utilitzen uns aparells anomenats piranòmetres,els quals detecten la intensitat de la radiacióincident en cada moment i, acoblats a unordinador, acumulen aquestes dades en eldecurs del temps de presa de mesures.

Un piranòmetre col·locat sobre una superfícieperfectament horitzontal, lliure d’obstacles al seuvoltant que li puguin projectar ombres, rep laradiació total (directa més difusa) de tota labòveda celeste, de manera que permet avaluarl’energia disponible a la zona on s’ha ubicat.

Òbviament, les dades de radiació obtingudes apartir dels piranòmetres han de ser de granfiabilitat, ja que un cop recopilades al llarg delsanys i després d’un intens procés matemàtic iestadístic donen lloc a les anomenades taules deradiació solar.

Un altre mètode per mesurar la radiació ha estattradicionalment l’heliògraf, que consisteix en unaesfera de vidre que, orientada al sud, concentraen la part posterior els raigs de sol directes finsal punt que aquest feix concentrat crema o fareaccionar una banda de paper tèrmic.

El paper tèrmic dels heliògrafs està graduat enhores, de manera que per la simple lectura dequantes marques de paper han reaccionat a laradiació es pot saber el nombre d’hores de soldirecte que hi ha hagut en un dia sencer.

A partir de dades experimentals i de correlacionsmatemàtiques es pot fer una analogia entrehores de sol i radiació incident en funció del’època de l’any i de la latitud de l’estació demesura.

Un altre element de precisió menor emprat en lamesura de la radiació solar són les anomenadescèl·lules calibrades; es tracta de cèl·lulesfotovoltaiques que un laboratori acreditat haposat a prova, il·luminant-les amb sol artificial iestablint una relació proporcional entre radiaciórebuda i producció elèctrica.

Tot i ser menys precís, el baix cost de lescèl·lules les fa ideals per emprar-les com acomprovadores del bon funcionament de lesinstal·lacions, de manera que col·locant unad’aquestes cèl·lules es pot contrastar laproducció de les instal·lacions amb la radiaciórebuda.

Radiació solar

2

14

Figura 18.- Piranòmetre.

Font: Institut Nacional de Meteorologia.

Figura 19.- Heliògraf.

Font: Institut Nacional de Meteorologia.

Muntatge d ’un mesurador de radiaciósolar a part i r d ’una cè l · lu la cal ibrada

Si es connecta una cèl·lula solar fotovoltaicacalibrada a un galvanòmetre, un mesuradoranalògic o bé a un data logger o un sistemadigital d’adquisició de dades, podrem mesurar elcorrent que aquesta genera. Com que laintensitat generada és proporcional a la radiacióincident podem trobar amb facilitat el valor deradiació solar mesurat.

La versió més simple i transportable per conèixervalors instantanis de radiació és la primera de lescitades anteriorment.

Un cop fet el muntatge caldrà exposar-lo al soldirecte en un dia clar i procedir a l’ajust de lamanera següent:

· Establir com a valor de fons d’escala1.000 W/m2, modificant els valors del’escala graduada existent en el mesuradord’origen.

· Repartir els valors de radiació en intervalsfins a arribar a 0 en l’origen.

· Col·locar el mesurador amb la cèl·lula endirecció perpendicular a la radiació solar.

· Mesurar amb un amperímetre (de baixaimpedància) la intensitat que ens dóna lacèl·lula en aquell moment.

· Calcular la radiació actual en funció de larelació particular de la cèl·lula (segons elcalibratge).

· Connectar la cèl·lula al circuit de mesurapermanent.

· Actuar sobre la resistència variable finsajustar l’agulla indicadora en el valor deradiació calculat.

Radiació solar

2

15

Figura 20.- Esquema elèctric del mesurador de radiació de cèl·lula calibrada.

Cèl·lula solarcalibrada

Resistencia ajustable

Galvanòmetre

solartermica - fototèrmic - energies renovables · 2016. 7. 18. · campanyes per promoure’n la...

Documents