Mejoras al CTE en la energía solar térmica

La  opinión de:

Los técnicos de Schüco

Todos los actores del sector de la energía solar térmica han manifestado varias veces su satisfacción y apoyo al HE4 (Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria) del nuevo Código Técnico de la Edificación (CTE). Los ingenieros del sector también nos alegramosde que el CTE incorpore, además, una voluntad de mejora continua y esperamos que en la mayor brevedad posible se reflejen, de alguna forma, los resultados de la investigación y el desarrollo de la tecnología.

Probablemente, una de las cuestiones más urgentes a aportar al CTE son los estudios y experiencia del uso del apoyo en el acumulador solar y del uso de captadores en serie. Este artículo intenta, de forma breve, aportar datos para la mejora de la eficiencia de los sistemas solares.

Apoyo en acumulador solar

En el apartado 3.3.3.2 del HE4, se recomienda no poner el apoyo en el acumulador solar y, por lo tanto, promueve las instalaciones de ACS con dos acumuladores, uno para la energía solar y otro para el apoyo en caso de que no haya un calentador instantáneo.

J.M. Fernández y V. Gallardo1 recomiendan el uso de acumuladores solares verticales, con apoyo en la parte superior, por un motivo de eficiencia energética. Progensa (Censolar)2, por el mismo motivo, lo recomienda también para sistemas pequeños.

El estudio de N. Hanke3, que se resume a continuación, nos aporta datos que confirman la opinión de las referencias (1) y (2), analizando tres configuraciones de sistemas para ACS de tamaño familiar.

Los tres sistemas estudiados sólo se diferencian en la configuración del apoyo. (ver los esquemas en la figura 1)

• Sistema A: Acumulador bivalente, con apoyo de caldera en el serpentín superior.

• Sistema B: Dos acumuladores en serie, con apoyo de caldera en el segundo acumulador.

• Sistema C: Acumulador de inercia, con apoyo de caldera en la parte superior, y una estación de producción instantánea de ACS.

Figura 1

El análisis parte de un consumo diario de 200 litros (a 45ºC) según un perfil de consumo de la agencia internacional de la energía (IEA-Task-26). El sistema solar básico consta de 2 captadores (5 m2 de captación en total) orientados al Sur e inclinados 45º y acumulación solar vertical de 300 litros con buen nivel de aislamiento.

Los datos de radiación solar corresponden a la ciudad de Würzburg que, aunque no sea española, encajaría bien en la zona I según el CTE.

El estudio se ha realizado mediante el software de simulación dinámica TRNSYS, una de las mejores herramientas hoy en día para simular el comportamiento de sistemas solares térmicos.

El ahorro de energía conseguido con cada sistema, es decir, la cobertura solar, se puede observar en la figura 2. El sistema A es el que consigue el mayor ahorro, seguido del C y por último el sistema B (recomendado hasta ahora por el CTE).

El estudio hace un intento de mejorar el sistema B, colocando una bomba recirculadora entre los dos depósitos, para transferir calor del acumulador solar al del apoyo mediante un control diferencial de temperaturas.

En la figura 2 se puede ver que el sistema B mejorado (B2) consigue un mayor ahorro, pero no llega a dar alcance a los otros sistemas.

Figura 2

Colectores en serie

El apartado 3.3.2.2 del HE4, hace referencia a un límite de conexión en serie de captadores, sin especificar en ningún caso el caudal.

La evaluación del rendimiento de un campo de captación está directamente relacionado con su caudal y su conexión serie/paralelo. De este modo podemos saber el caudal específico (litros/hora por m2 de captación). Es decir, para evaluar el rendimiento de una instalación debemos conocer el caudal específico, y no es suficiente con saber si la conexión es serie o paralelo, sino que se debe combinar con el caudal recomendado por el fabricante.

El estudio hace un análisis de sensibilidad del ahorro energético del sistema A en función del caudal específico para determinar su importancia. En la figura 3, se observa cómo el mayor ahorro se produce con caudales bajos (bajo flujo) pero también que no afecta significativamente. El estudio de técnicos del instituto ISFH4 da el mismo resultado.

Figura 3

Censolar (2) recomienda el uso de bajo flujo entre 15 y 20 litros/h por m2 (generalmente con varios captadores en serie) para instalaciones con acumuladores que permitan la estratificación consiguiendo, así, un mayor ahorro energético y ahorros en tubería y bombeo.

Aislamiento del acumulador

El estudio de sensibilidad del ahorro frente a diversos factores, identifica que uno de los parámetros que más influencia ejerce en el sistema solar, tal y como muestra la figura 4, es el aislamiento del acumulador.

Es importante remarcar que muchos programas de dimensionado, como los basados en F-chart, no tienen en cuenta este parámetro.

Conclusiones

• El apoyo en el acumulador solar, al menos en el caso de acumuladores familiares y verticales,produce sistemas solares más eficientes, que ocupan menos espacio y, en el caso del sistema A de menor coste.

• No es útil que el CTE fije un límite en la superficie de captación conectada en serie. El parámetro válido es el caudal específico y los resultados indican que no influye significativamente en la eficiencia del sistema completo. El uso de bajo flujo con un buen acumulador puede, incluso, conseguir mayores ahorros.

• Un acumulador con buen aislamiento no sólo del depósito, sino también de las conexiones, favoreciendo la estratificación, es esencial para obtener un elevado ahorro energético.

Notas:

(1)“Energía solar térmica en la edificación”. José M. Fernández Salgado, Vicente GallardoRodríguez. AMV Ediciones. 2004.

(2) “Sistemas solar térmicos. Diseño e Instalación”. Felix A. Peuser y otros. Progensa (Censolar). 2005.

(3) "Análisis para la optimización de sistemas solares térmicos de ACS de tamaño pequeño". N. Hanke. Fachhochschule Bielefeld. 2005.

(4) " Comparative Measurements of Two Identical Thermal Solar Systems with High-flow and Low-flow Rates". Equipo del ISFH. Publicado en EuroSun2004 (1-236). 2004.

Referencias:

TRNSYS: www.aiguasol.com; www.transsolar.de

Agencia internacional de la energía: www.iea.org

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