Dimensionado de una instalación de captación de energía solar térmica para suministro de ACS en hotel de 3 estrellas

Abstract

La finalidad de este proyecto radica en dimensionar una instalación para dar suministro de agua caliente sanitaria mediante energía solar térmica a un hotel de tres estrellas con una capacidad de ocupación de 70 personas y que se encuentre ubicado en la localidad de Tarifa (Cádiz). Esta alternativa para el suministro de agua caliente sanitaria resulta muy interesante por ser una energía limpia y rentable al encarecimiento diario de los combustibles de los sistemas de calentamiento de aguas convencionales. Podemos hablar de dos tipos de instalaciones solares térmicas. El primer tipo son las instalaciones de tiro natural en la cual la circulación del fluido encargado de absorber la energía calorífica en los captadores se produce por la diferencia de densidad producida por el gradiente de temperatura en dicho fluido entre la zona mas fría (el acumulador) y la mas caliente (el captador); dicha relación puede invertirse durante las horas nocturnas por el enfriamiento del captador, pero para evitar que se invierta el flujo, produciendo un enfriamiento del agua caliente almacenada, se utiliza una válvula anti-retorno. El segundo tipo son las instalaciones de tiro forzado, en la cual la circulación del fluido absorbedor se produce por la impulsión de una bomba. En este caso la instalación será de tipo forzada, debido tanto al volumen de caudal requerido como a la distancia diseñada entre el equipo de captación y los dispositivos de almacenamiento del agua calentada, por lo que se necesita una bomba de impulsión que se encargue de hacer circular el fluido entre los captadores solares y los intercambiadores de calor. Otra forma de clasificar estas instalaciones es diferenciando entre calentamiento directo o indirecto. En la primera la captación se produce haciendo pasar directamente el agua a calentar a través del captador solar, mientras que en las de tipo indirecto se utiliza un fluido absorbedor mezcla de agua y anticongelante en el circuito primario que pasa por los captadores, y se separa físicamente del agua caliente sanitaria de consumo mediante un sistema de intercambio de calor (intercambiador externo de calor o intercambiador en el interior del acumulador). Es importante mencionar que las de tipo directo no están permitidas por la normativa actual, tal y como viene reflejado en la el punto 3.7 del pliego de condiciones técnicas para instalaciones de baja temperatura, por lo que nuestra instalación objeto de diseño es de tipo indirecto, lo cual significa que no se hace pasar directamente el agua a calentar por los captadores solares, sino que ésta se calienta a través de un intercambiador de calor que le traspasa la energía térmica recogida en el fluido calo-portador. En este caso se trata de propilenglicol (al 20% en volumen), fluido anticongelante, con el cual nos aseguramos una protección de posibles heladas que pudieran provocar roturas por el aumento de volumen del agua en las conducciones y los captadores. El diseño se ha realizado comparando diferentes modelos y marcas de todos los equipos para conseguir una instalación eficiente con precios competitivos para el mercado, exigiendo en todo momento unos niveles de calidad adecuados para el caso. La instalación diseñada para garantizar el suministro de agua caliente sanitaria está compuesta por los siguientes equipos: un grupo de captación de la energía solar formado por captadores solares térmicos de placa plana con estructuras soporte para superficie plana, conectados con la valvulería necesaria para su correcto funcionamiento, como son las llaves de corte, válvulas de seguridad y purgadores; la tubería de circulación de primario, la cual será de cobre, con diámetros exteriores de 35, 28 y 22 milímetros, según sea el caudal que circule por ella (no hay que olvidar que la tubería debe estar protegida por una coquilla aislante adecuado para asegurar la mínima perdida térmica durante el recorrido por la tubería); los interacumuladores (llamados así por incluir interiormente los intercambiadores de calor ya mencionados), que se encargan de almacenar el agua caliente sanitaria para que durante cortos periodos sin producción solar, ya sea por inclemencias meteorológicas o por el transcurso de la noche, se pueda abastecer de ACS a los consumidores; la bomba de recirculación, ya que al ser de circulación forzada también ha sido necesario incluir este elemento para la circulación del circuito primario; un aerotermo, para evitar problemas de sobrecalentamiento en los meses mas calurosos; y un vaso de expansión, para amortiguar la presión frente al aumento de ésta por aumento de la temperatura. Todos lo equipos mencionados están especialmente diseñados para soportar condiciones de funcionamiento de instalaciones solares, tanto por el uso de liquido anticongelante en el circuito primario (aquel que uno los captadores con los intercambiadores) como por condiciones de temperatura y presión, así como para cumplir con toda la normativa actual sobre este tipo de sistemas.