sistemas solares termicas

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    4 Clculo cargas trmicas 27

    4 CLCULO DE CARGAS TRMICAS

    1 Cargas de calentamiento del agua caliente sanitaria

    La determinacin del consumo de agua caliente sanitaria y, por tanto, de lacorrespondiente carga trmica, no puede valorarse mediante frmula matemtica alguna.Por ese motivo, el clculo deber establecerse sobre la base de datos estadsticos que

    cubren las necesidades en el momento ms desfavorables de demanda.Estos datos a los que nos referimos atienden a:

    n de habitaciones; n de personas; nivel de bienestar; n de aparatos sanitarios de consumo; clase o tipo de edificio.

    Las necesidades de agua caliente han de determinarse a partir de:

    - Un clculo de la necesidad mxima horaria (hora punta).- Un clculo de la necesidad diaria.

    Para realizar tales clculos, es necesario determinar el consumo de agua caliente de cadaaparato y el consumo por da para distintos tipos de edificios.

    1.1 Clculo de la necesidad diaria

    Partimos de una serie de datos estadsticos. En general se utilizan los siguientes:

    CONSUMO EN VIVIENDAS POR UTILIZACIN DE APARATOS EN FUNCIN DE LA TEMPERTURA

    APARATO CONSUMO (litros) TEMPERATURA (C)Fregadero 20 60Lavabo 6 40Ducha 40 (35) 40 (45)Bid 6 40

    Baera 128 (110) 40 (45)

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    CONSUMO DIARIO EN VIVIENDAS EN LITROS A 45 C

    N habitaciones 3 4 N personas 3 a 5 4 a 7Fregadero 46 57Lavabo 18 23Ducha 46 46Bid 6 11Baera 125 250TOTAL 241 387

    Otra manera de determinar el consumo diario en una vivienda u hotel, es relacionar personas y habitaciones:

    1 HABITACIN = 1,5 PERSONAS1 PERSONA = 57 litros / da a 45 C

    Exclusivamente para hoteles se puede seguir el criterio de la siguiente tabla:

    CONSUMO POR PERSONA Y DA EN HOTELES

    Categora hotel Consumo en litros

    (mnimo mximo)

    Temperatura C

    Lujo 120-150 451 Clase 90 - 120 452 Clase 70 - 90 45

    Otras categoras 50 - 70 45

    Para transformar los consumos o caudales volumtricos ofrecidos en los anteriorescuadros, a distinta temperatura de uso, se deber aplicar la ecuacin de conservacin dela energa:

    ( )fraaguaACSdeseadafraaguaaACSconocidconocido

    necesario TTTT*mm

    = !!!!

    1.2 Clculo de la necesidad mxima horaria (hora punta)

    a) Viviendas

    Aproximadamente el consumo diario equivale a 3 o 4 veces el consumo punta en unahora (relacin vlida para ms de 20 aparatos).Si no, se puede calcular a travs de la siguiente frmula del clculo del consumo horario

    punta:

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    ( ) ( )[ ] 2,1*Y*n*mn*mm 2ducha1 baerah !!!!!! +=

    donde:

    - hm!! es el consumo horario punta en litros / hora;- baeram!! es el consumo baera en litros (normalmente 110 l a 45 C);- ducham!! es el consumo ducha en litros (normalmente 35 l a 45 C);- n1 es el nmero de baeras;- n2 es el nmero de duchas;- Y es el coeficiente de simultaneidad horaria;- 1,2 es el factor corrector por prdidas en tuberas e incrustaciones.

    Las curvas de simultaneidad figuran en los anexos (figuras 12 y 13).

    b) Hoteles

    El clculo horario punta se efecta con la siguiente frmula:

    ( )[ ] Y*n*mm 1 baerah !!!! =

    donde:

    - hm!! es el consumo horario punta en litros / hora;- baeram!! es el consumo de una baera en litros (normalmente 110 l a 45 C);- n1 es el nmero de baeras y duchas;- Y es el coeficiente de simultaneidad horaria.

    Las curvas de simultaneidad figuran en los anexos.

    Las curvas 1, 2 y 3 representan la relacin baeras / camas:

    - curva 1 relacin baeras / camas = 0,5;- curva 2 relacin baeras / camas = 0,3;- curva 3 relacin baeras / camas = 0,15.

    Las habitaciones con camas dobles se consideran como de dos camas.

    Una vez determinado el consumo medio diario, podemos calcular la carga trmicacorrespondiente al agua caliente sanitaria mensual (la que necesitaremos para nuestrosclculos de cobertura solar), mediante la siguiente frmula:

    ( ) n*TT*4187*8,999*mQ fraaguanacumulacidiaa = !!!

    donde:

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    - dam!! es el consumo medio diario (en m3 / s), calculado segn las apartados anteriores;-

    aQ! es el calor mensual necesario (en J/mes);

    - Tacumulacin es la temperatura de acumulacin del A.C.S., en C;- Tagua fra es la temperatura de red del A.F.S., en C (se puede encontrar tabulada en elmapa adjunto en los anexos);- n es el nmero de das del mes en cuestin.

    2 Clculo de las cargas trmicas de calefaccin

    Para dimensionar sistemas de calentamiento por energa solar es necesario valorar lascargas de calefaccin promedio por cada mes.

    Para climas del hemisferio norte, el sistema de los grados/das para valorar las cargasmedias mensuales de calefaccin resulta un mtodo sencillo.

    Este mtodo de clculo se apoya en el hecho de que la cantidad de calor necesaria paramantener la temperatura interior de confortabilidad seleccionada depende principalmente de la diferencia de temperaturas entre el ambiente interior y el exterior.La carga mensual de calefaccin (cQ! ) para una vivienda o edificio se supone proporcional al nmero de grados/das durante el mes, con la temperatura interior constante de 20 C, que es un valor usual de proyecto.

    La carga trmica de calefaccin viene dada por

    c* b*a*Z*K *SQ mgc =!

    donde:

    - cQ! es la carga mensual de calefaccin (en J/mes);- S es la superficie del edificio;- K g es el coeficiente global de prdidas trmicas del edificio;- Zm son los grados/das del mes;- a es el factor de reduccin por temperatura (vara entre 0,6 y 0,85);- b es el factor por reduccin de servicio;- c es el factor por correccin de exigencias calorficas (1,82 para equipos que utilizancombustibles fsiles y 1 para resistencias elctricas).

    El nmero de grados/das para un mes resulta de la suma de grados/das obtenidos paracada da de este mes. Este valor se refleja en las tablas de datos meteorolgicos, proporcionadas por las correspondientes estaciones meteorolgicas.

    El producto S*K g, puede valorarse de dos formas:

    a) a partir de las caractersticas de los elementos constructivos:

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    proyectoderastemperatuentrediferencia proyectodetrmicacarga

    * =gK S

    b) conociendo el consumo medio mensual de combustible para calefaccin y elrendimiento del generador:

    m

    ecombustiblg Z

    *.I.C.P*mK *S =!

    donde:

    - ecombustiblm! es el consumo medio de combustible mensual en kg / mes;- P.C.I. es el poder calorfico inferior del combustible empleado en J / kg; es el rendimiento del generador.

    3 Clculo de las cargas de calentamiento del agua de piscinas descubiertas

    De acuerdo con la normativa en vigor las piscinas descubiertas no han de disponer deequipo convencional para el calentamiento de agua y, en consecuencia, el equipo solar ha de aportar el total de necesidades energticas (cobertura 100 %) durante la temporadade funcionamiento.

    En la determinacin de las necesidades energticas de la piscina han de valorarse las prdidas de calor por radiacin, conveccin y evaporacin, pero tambin la ganancia decalor debida a la radiacin solar incidente sobre el plano del agua. Se desprecian las prdidas por los laterales y el fondo hacia el terreno.

    Las necesidades energticas mensuales de la piscina se valoran mediante la siguientefrmula:

    gananciasnevaporaciconveccionradiacin p QQQQ*S*n*24Q !!!!! ++=

    donde:

    - pQ! es la energa calorfica media mensual (kJ / mes);- n es el nmero de das del mes en cuestin;- S es la superficie del agua de la piscina (m2);- radiacinQ! son las prdidas de calor por radiacin (kJ / h *m2), que se calcula mediante

    ( )acradiacin TT*5,455Q +=!

    donde:

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    - Tc es la temperatura elegida para el agua ( C), normalmente de 18 a 20 C;- Ta es la temperatura ambiente para el da medio de cada mes ( C),y viene como datode las tablas meteorolgicas.- conveccinQ! son las prdidas de calor por conveccin (kJ / h *m2), que se calculan,mediante

    ( )accconveccin TT*K Q =!

    donde:

    - K c es el coeficiente global de prdidas de calor por conduccin conveccin desde lasuperficie de la piscina al medio ambiente. Se calcula a travs de la tabla 4, en funcinde la velocidad del viento que, en general, se considera entre 5 y 10 km / h (kJ / h * m2 *C).- nevaporaciQ! son las prdidas de calor por evaporacin (kJ / h *m2), que se calculan,mediante

    ( )vavpcnevaporaci p p*K *16,0Q =!

    donde:

    - pvp es la presin del vapor de agua saturado en equilibrio con el agua de la piscina.Este valor se deduce de la tabla 5, entrando con la temperatura del agua de la piscina (engeneral se toma el valor para 24 C).- Pva es la presin parcial del vapor de agua en el aire ambiente. Se determina en funcinde la humedad relativa (HR) y de los valores de la tabla 6, correspondientes a la presindel vapor de agua en el aire saturado (pvs), en funcin de la temperatura media ambiente:

    100HR * p p vsva =

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    5 Rendimiento medio en un periodo determinado de los sistemas de calentamiento solar 33

    5 RENDIMIENTO MEDIO EN UN PERIODO DETERMINADO DE SISTEMASDE CALENTAMIENTO SOLAR

    1 El mtodo de las curvas f

    El clculo de la cobertura de un sistema solar, es decir, de su contribucin a la

    aportacin del calor total necesario para combatir las cargas trmicas, y de surendimiento medio en un largo periodo de tiempo, por el mtodo de las curvas f, es eldesarrollado por los profesores Klein, Beckman y Duffie en 1973.

    Es un proceso de clculo suficientemente exacto para largas estimaciones, y no ha deaplicarse a estimaciones de tipo semanal y menos de tipo diario.

    Para desarrollarlo se utilizan datos medios mensuales meteorolgicos, y es perfectamente vlido para determinar el rendimiento o factor de cobertura solar eninstalaciones de calentamiento, en todo tipo de edificios, mediante captadores solares planos.

    Su aplicacin consiste en identificar las variables adimensionales del sistema decalentamiento solar y utilizar la simulacin de funcionamiento por ordenador, paradimensionar las correlaciones entre estas variables y el rendimiento medio del sistema para un dilatado periodo de tiempo.

    2 Identificacin de las variables adimensionales del sistema

    El balance energtico global para un periodo mensual en un sistema de calentamientosolar puede escribirse como

    UQQI auxiliar trmicasT =+ !!

    donde:

    - TI es la energa solar til total obtenida durante un mes;- trmicasQ! es la suma de las cargas de calefaccin y agua caliente sanitaria durante un

    mes;- auxiliar Q! es la energa auxiliar total requerida durante un mes;- U es el intercambio de energa en la unidad de almacenamiento.

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    5 Rendimiento medio en un periodo determinado de los sistemas de calentamiento solar 34

    Este ltimo parmetro es pequeo frente al resto, por lo que se suele considerar cero enel mbito de clculos por tanto podremos escribir la igualdad de la siguiente manera:

    trmicas

    T

    trmicas

    auxiliar trmicas

    QI

    QQQf !!!!

    ==

    donde f es la fraccin de la carga de calentamiento total mensual suministrada por laenerga solar.

    Mediante esta ecuacin no se puede calcular f, ya que la energa solar til es unafuncin complicada de la radiacin incidente, la temperatura ambiente y las prdidastrmicas.

    El factor f puede ser relacionado empricamente con los dos grupos adimensionalessiguientes:

    ( )

    ( )trmicas

    T'R

    trmicas

    aref L'R

    Q N*I***F*AY

    Qt*TT*U*F*AX

    !

    !

    =

    =

    donde:- A es el rea de los colectores solares (m2);- FR es el factor de eficacia captador intercambiador;- UL es el coeficiente global de prdidas del colector (w / m2 * C);- t es el nmero total de segundos en un mes;- Tref es la temperatura de referencia fijada en 100 C;- Ta es la temperatura ambiente media mensual (en C, y viene tabulada en las tablas

    de datos meteorolgicos);- N es el nmero de das del mes;- ( )* es el producto de la transmitancia y la absortancia media mensual.

    Estos grupos adimensionales tienen un significado fsico: Y expresa la relacin entre laenerga absorbida en la superficie de la placa captadora y la carga total de calentamientodurante un mes, y X expresa la relacin entre las prdidas de energa del captador parauna temperatura de referencia y la carga total de calentamiento para un mes.

    Las ecuaciones de X e Y pueden escribirse de nuevo en una forma ligeramentemodificada por conveniencia de clculos:

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    5 Rendimiento medio en un periodo determinado de los sistemas de calentamiento solar 35

    ( )

    trmica

    aref R

    'R

    LR

    Q

    t*TT*F

    F*U*F

    AX !

    =

    ( ) ( )( )

    trmica

    TnR

    'R

    nR

    Q

    N*I****

    FF***F

    AY

    !

    =

    Recordemos que FR *UL y FR *()n se obtienen a partir de los resultados de las pruebasdel colector solar, como se indic en el tema 3, en el punto 2.2. FR /FR se calcula comose describi en el tema 3, punto 3.2. Ta se encuentra tabulado en las tablas de datos

    meteorolgicos. ( )( )

    n** se calcula por el mtodo descrito en el tema 3, punto

    5. TI se calcula segn lo expuesto en el tema 2, punto 2.3, y tema 3, punto 4. Lascargas trmicas mensuales mnimas se calculan segn lo expuesto en el tema 4. Losvalores de la superficie captadora, A, se seleccionan por clculo. Por tanto, todos lostrminos de estas dos ecuaciones se determinan fcilmente a partir de la informacin

    disponible.3 Sistemas solares con colectores planos de lquido

    Para determinar la fraccin f de la carga trmica mensual aportada por la energa solar,es necesario calcular los valores de X e Y para el colector y la carga trmica encuestin. Esto se realiza para cada mes del ao, o para los meses de utilizacin delsistema solar. Para un mes la contribucin solar se obtiene como el producto de f por lacarga trmica correspondiente a dicho mes. La fraccin F de la carga de calentamientoanual, aportada por la energa solar, se obtiene como la suma de contribuciones solaresmensuales divididas por la carga anual.

    La relacin entre X, Y y f viene dada por

    322 Y*0215,0X*0018,0Y*245,0X*065,0Y*029,1f ++=

    para3Y0 y 18X0

    Para generar el mtodo de las curvas f se mantuvieron con valores fijos tres parmetrodel sistema de clculo:

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    5 Rendimiento medio en un periodo determinado de los sistemas de calentamiento solar 36

    a) El caudal volumtrico de fluido por unidad de superficie captadora en el circuito primario o de los colectores solares.

    b) La capacidad de almacenamiento por unidad de superficie captadora.c) La potencia trmica de la unidad terminal con relacin al tamao de la carga de

    calefaccin.

    Si existe una variacin de estos parmetros, influir en el rendimiento del sistema.Vamos a ver estos efectos:

    a) El caudal volumtrico de fluido por unidad de superficie captadora en el circuito primario o de los colectores solares

    El caudal ptimo del captador es infinitamente grande. Sin embargo, la dependencia delrendimiento del sistema con el caudal de lquido es asinttica. Si la velocidad de lacapacidad calorfica del fluido (caudal msico * calor especfico) se incrementa ms allde 50 w/ C por metro cuadrado de superficie captadora, que corresponde a un caudal desolucin anticongelante de 0,015 l/s*m2, slo se consigue un pequeo incremento en elfactor de eficacia del intercambio de calor FR . Un caudal ms bajo puede reducir significativamente la energa extrada del captador, con lo que se reduce el valor de FR .

    b) La capacidad de almacenamiento por unidad de superficie captadora

    El mtodo de las curvas f se ha generado para una capacidad de almacenamiento de 75 l

    de agua por metro cuadrado de superficie captadora. Para estimar el rendimiento delsistema con otra capacidad de almacenamiento se modifica el grupo adimensional X, por el factor de correccin de almacenamiento dado por

    25,0c

    75M

    XX

    =

    para 37,5 < M < 300, donde M es el volumen de agua de almacenamiento en litros deagua por metro cuadrado de superficie captadora.

    c) La potencia trmica de la unidad terminal con relacin al tamao de la carga decalefaccin

    El tamao del intercambiador de calor de la unidad terminal puede afectar de unamanera significativa al rendimiento del sistema de calefaccin. Cuando se reduce eltamao del intercambiador, se debe aumentar la temperatura del agua del acumulador para que pueda ceder el mismo calor al espacio que se quiera calefactar. Por tanto, latemperatura de entrada del agua al captador es mayor y la eficacia de ste se reduce. Elvalor ptimo desde un punto de vista trmico del valor de A*U

    C* min esinfinitamente grande.

    Hay que tener en cuenta que

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    5 Rendimiento medio en un periodo determinado de los sistemas de calentamiento solar 37

    es la eficiencia del intercambiador de la unidad terminal;- C

    min es la menor velocidad de la capacidad calorfica en dicha unidad, que

    generalmente es la del aire de estos intercambiadores;- U*A es el producto del coeficiente global de prdidas del edificio en cuestin (K g) por el rea de cerramientos.

    El rendimiento del sistema es asintticamente dependiente a partir de un cierto valor deeste cociente. Se encuentra que para valores de A*U

    C* min > 10, el rendimiento delsistema es prcticamente el mismo que para valores infinitamente grandes. Y paravalores inferiores a 1, la cada de rendimiento del sistema es apreciable.

    El mtodo de las curvas f utiliz como valor de este parmetro 2. El rendimiento delsistema con otros valores puede calcularse igualmente corrigiendo el adimensional Y,como sigue:

    += AU C

    cmin

    eY

    Y **

    139,0

    *65,039,0

    para valores de 0,5< A*UC* min

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    5 Rendimiento medio en un periodo determinado de los sistemas de calentamiento solar 38

    b) La capacidad de almacenamiento por unidad de superficie captadora.Si existe una variacin de estos parmetros, influir en el rendimiento del sistema,vamos a ver estos efectos:

    a) El caudal volumtrico de fluido por unidad de superficie captadora en el circuito primario o de los colectores solares

    El factor de eficacia de la transferencia de calor en el captador, FR , que aparece en lasvariables adimensionales X e Y, es funcin del caudal de aire que pasa por el colector.La velocidad de la capacidad calorfica del fluido (caudal msico * calor especfico) esmucho menor que en los captadores de lquido. Como consecuencia el valor de FR esmenor. En los clculos de X e Y deben utilizarse los valores de FR corregidos para el

    caudal real del captador. Se realiza mediante

    28,0

    1,10

    = m

    X

    X c

    para 5 < m < 20, donde m es el caudal volumtrico del aire en l/s por metro cuadrado desuperficie captadora.

    b) La capacidad de almacenamiento por unidad de superficie captadora

    El mtodo de las curvas f se ha generado para una capacidad de almacenamiento de0,125 a 1,0 metros cbicos de piedra por metro cuadrado de superficie captadora. Paraestimar el rendimiento del sistema con otra capacidad de almacenamiento se modifica elgrupo adimensional X por el factor de correccin de almacenamiento dado por

    3,0

    25,0

    = V

    X

    X c

    para 0,125 < V < 1, donde V es el volumen de roca de almacenamiento en metroscbicos de roca por metro cuadrado de superficie captadora.

    5 Sistemas para el calentamiento de agua caliente sanitariaLas curvas f, cuando se calculan como en los apartados anteriores, se aplican a sistemasque suministran energa tanto para calefaccin como para agua caliente sanitaria, debidoa que la carga correspondiente a este ltimo concepto es de slo el 20 % de la carga decalefaccin. Por tanto, si utilizamos un sistema que exclusivamente suministre energa para A.C.S., deberemos utilizar otro mtodo o corregir los valores de X e Y.

    El rendimiento de los sistemas de calentamiento solar de agua se ve afectado por latemperatura del agua de suministro (Tagua fra) y la temperatura mnima aceptable deagua caliente (TACS). Puesto que Tagua fra y TACS afectan al nivel medio de temperatura

    de funcionamiento del sistema, y por tanto a las prdidas del captador, es razonableesperar que el grupo adimensional X, que fsicamente representa las prdidas de energa

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    5 Rendimiento medio en un periodo determinado de los sistemas de calentamiento solar 39

    del captador, deba redefinirse de forma que incluya el efecto de las temperaturascomentadas:

    a

    a fraagua ACS c

    T

    T T T

    X

    X

    ++= 100

    *32,2*86,3*18,16,11 .

    donde Ta es la temperatura ambiente media diaria mensual.

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    6 Estudio econmico 41

    6 ESTUDIO ECONMICO

    1 Introduccin

    Mediante el mtodo de clculo presentado hasta ahora en los temas precedentes, podemos determinar la superficie de captadores o colectores solares de una determinadamarca o tipo para que nos cubran un tanto por ciento de la carga trmica de unavivienda. Esta carga trmica es la correspondiente o a la del agua caliente sanitaria, o ala de la calefaccin, o de las dos conjuntamente. Pero no nos determina cul es lasuperficie de captadores ptima desde el punto de vista econmico.

    Por ello nos vemos obligado a realizar, previamente al diseo completo de lainstalacin, un estudio econmico.

    Los mtodos econmicos de anlisis de rentabilidad ms utilizados en ingeniera son:

    1) periodo de amortizacin aparente;2) periodo de amortizacin;3) coste del ciclo de vida.

    Este ltimo es el ms utilizado para analizar la rentabilidad de una instalacin con apoyode energa solar trmica de baja temperatura.

    2 Coste del ciclo de vida

    En este mtodo se supone que la vida media de una instalacin solar es deaproximadamente unos 20 aos (N = 20), y mediante la siguiente frmula:

    ( )

    ++

    ++=

    bancario

    N

    bancario

    comb

    combt i

    ii

    iCcomb InC

    1

    111

    *2

    1*

    se estima la suma global actualizada de costes; es decir, se obtiene un ndice del coste enel da de hoy de una instalacin solar de x metros cuadrados, la financiacin de la cual

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    6 Estudio econmico 42

    se ha realizado mediante prstamo bancario con inters (i bancario), que se devuelvedurante todo el periodo de vida til de la instalacin (N), teniendo en cuenta el ahorro encombustible que se produce en comparacin con una instalacin convencional por combustibles fsiles. Adems se tiene en cuenta el coste (Ccomb) del consumo decombustible y la inflacin anual (icomb) de la instalacin convencional de apoyo.

    En la frmula anterior

    - Ct es la suma global de coste en el da de hoy;- In es el coste estimado de la instalacin solar completa, por metro cuadrado decaptador montado, incluidos los gastos de montaje, intercambiadores de calor, gastos demantenimiento, etc.

    Este coste estimado, se puede calcular por la siguiente frmula emprica desarrollada por Gas Natural S.A.:

    ( ) In Cs A A

    pts= +

    * * 28

    donde:

    - A es el rea de colectores;- Cs es el coste unitario de un colector solar (Mod ROCA 42.685 pts/m2 de captacin).

    El trmino del coste del consumo de combustible de la instalacin convencional secalcula de la siguiente manera:

    a) Se calcula el consumo anual estimado de combustible, si el rea de colectoressolares es igual a cero (A = 0), es decir, de una instalacin convencional queconsuma el mismo tipo de combustible que nuestra instalacin proyectada:

    !! !

    *m

    Q

    Hicombanual

    caldera0 =

    donde:

    - !!mcomb 0 son los kg anuales o metros cbicos anuales de combustible;- !Qanual es la carga trmica anual de calefaccin o agua caliente sanitaria o de ambas,

    en kJ/ao;- Hi es el poder calorfico inferior del combustible, en kJ/m3 o kg de combustible (gas

    natural 51953,3 kJ/m3).- caldera es el rendimiento trmico de la caldera, en general mayor de 0,85.

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    6 Estudio econmico 43

    b) Se calcula el coste de combustible, si el rea de colectores solares es igual a cero (A= 0 m2), es decir, de una instalacin convencional que consuma el mismo tipo decombustible que nuestra instalacin proyectada:

    Ccomb m eciocomb0 0= !! Pr (Pts/ao)

    c) Se calcula el coste de combustible de la instalacin de apoyo convencional de lainstalacin solar, mediante:

    ( )Ccomb Ccomb F = 0 1* (Pts/ao)

    en donde F es la fraccin solar total anual.

    3 Periodo de amortizacin

    Mediante este mtodo se valora en cunto tiempo se amortizar la instalacin. Se puedecalcular a travs de la siguiente frmula:

    n In AC comb

    = (aos)

    donde:

    - In es el coste estimado de la instalacin solar completa, por metro cuadrado decaptador montado, incluidos los gastos de montaje, los intercambiadores de calor, losgastos de mantenimiento, etc.- ACcomb es el ahorro anual de combustible, que se puede calcular como:

    AC Ccomb F comb = 0 * (Pts/ao)

    en donde F es la fraccin solar total anual.

    4 Periodo de amortizacin aparente

    Viene dado por ( )

    ( )( )

    n

    In i i

    AC i

    i

    i

    comb bancario

    combcomb

    comb

    bancario

    0

    11 2

    11

    =

    +

    +

    ++

    log*

    *

    log (aos)

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    7 Caso prctico 45

    7 CASO PRCTICO

    1 Introduccin

    Se presenta una hoja de clculo, en donde se aplican los conocimientos adquiridos enlos temas anteriores.En esta hoja de clculo se calcula la cobertura solar para una carga de agua calientesanitaria de una casa unifamiliar tpica.Los valores que pueden variarse son los que se encuentran sombreados.

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    8 Anexos 47

    8 ANEXOS

    0

    500

    1000

    1500

    2000

    2500

    Z.Ultra.0,4 Z.Visib0,8 Z.Infra1,2

    Radiacin

    Figura 1

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    8 Anexos 48

    Sol en el cenit

    (Rayos directos)

    Sol en el ocaso(Dispersin de rayos)

    Figura 2

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    8 Anexos 49

    Atmsfera

    Figura 3

    Figura 4

    Los autores, 1999; Edicions UPC, 1999.

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    8 Anexos 50

    Figura 5

    Figura 6