Tema: Instalación SUELO RADIANTE+ACS para vivienda unifamiliar

Hola a todos,
Estoy intentando diseñar una instalación solar térmica para un sistema de calefacción por suelo radiante y ACS (es mi primera vez ) para una vivienda unifamiliar en la isla de Mallorca.

• Sistema de ACS: debe abastecer agua calienta para 3 personas con un consumo estimado de 60 litros por persona y día. Teniendo en cuenta temperatura de uso de 45º

• Sistema de suelo radiante: el sistema debe calefactar una superficie aproximada total de 100m2 distribuida de la siguiente forma:

oSalón: 22 m2

oCocina-comedor 21 m2

oHabitación principal: 20 m2

oSala de estar: 7 m2

oHabitación 1: 14m2

oHabitación 2: 15m2

Tanto la temperatura de uso del sistema de ACS como la temperatura de entrada del agua del sistema (temperatura de ida) de suelo radiante es de 45º.

La superficie disponible para instalar los colectores es de 40 m2 (5x8m).
La idea era instalar un grupo de colectores para el agua ACS que irá conectado a un acumulador propio para el ACS.
Por otro lado habrá otro grupo de colectores para el suelo radiante con su acumulador correspondiente. Estos dos acumuladores a su vez irán conectados a otro acumulador combinado (ACS+suelo radiante) de apoyo que utilizará biomasa como energía solar. Algo parecido al esquema adjunto.
Respecto a esta instalación tengo varias dudas:

1. ¿Esta instalación cumple con la normativa? o mejor dicho ¿hay algo en este esquema que incumpla alguna normativa?
2. Los cálculos para el ACS son "razonables": 2 colectores de 2,1 m2 de superficie útil con un acumulador de ACS de 250 litros obteniendo una cobertura de más del 75%.

El problema aparece con los cálculos de la instalación del suelo radiante. Como para tener una cobertura similar a la del ACS la instalación no viable (la superficie de colectores necesarios supera en mucho a la disponible) por superficie disponible y económicamente. Por tanto se plantea que este sistema actue de soporte aportando una media del 10% de la energía necesaria. Aún así la instalación que obtengo es considerable: 10 colectores de 2,1 m2 y un acumulador de 1500 l de capacidad. Mi problema es q no se si estos datos son correctos o son descabellados agradecería la referencia de alguien q tenga experiencia en el tema. Por otro lado no se como obtener la capacidad del acumulador de soporte.

Agradeciría cualquier comentario. Gracias por vuestra atención.
Saludos...

Repito lo mismo que en otro post.

Para calefacción, ahí que tener claro que no se consume agua, sino que lo que se hace es extraer energía, por tanto lo que hay es un consumo energético.
Las necesidades energéticas han de compensar las perdidas térmicas del edificio. Si quieres calcular estas necesidades, en la pagina de “uponor” tienes un manual muy interesante sobre suelo radiante, donde te explica como calcular la carga térmica del edificio con todo detalle.

Que necesidades energeticas tienes para calefacción?

Hola,
Adjunto imagen con los resultados detallados de mis cálculos.
Los totales son:

• Caudal total 1124 l/h
• Carga térmica total: 6536 W

Saludoss..

Para la calefacción mis cálculos me dicen que con 10 colectores (unos 20 m2) el porcentaje de cubrimiento por parte del sistema solar es de un 59,5 %, para la carga térmica que has calculado.

Vamos a realizar un pequeño calculo para el mes de Enero que será uno de los mas desfavorables;

Tienes unas necesidades térmicas medias de 5620,78 kcal/h , si consideramos para este mes un tiempo de 8 horas de funcionamiento de la calefacción tendremos;

5620,78 * 8 = 44960 kcal

Estas kcal seria la energía que necesitas al día, que intentaremos que provenga del sol en la mayor medida posible.

Supongamos un colector de alto rendimiento con una ecuación de rendimiento característica;

η = 0,85 – 3,8*(tº-tºa)/I

Los datos de temperaturas y radiación para Mallorca en el mes de Enero son:

I = 235 w/m2
H = 7,2 MJ/m2 =1720 kcal/m2
Tºa = 12

Como la calefacción es por suelo radiante la tº será de 45º C

El rendimiento del colector será:

η = 0,85 – 3,8*(45 – 12)/235 = 0,316 = 31,6 %

La energía neta que podemos obtener del sol con será:

1720 kcal * 0,316 = 543,52 kcal

Por tanto necesitaremos una superficie colectora de:

44960/543,52 =82,72 m2

Esta superficie seria para cubrir el 100% de la demanda energética.

Si realizas los cálculos para el resto de los meses (periodo de Oct – Mar que suele ser cuando se necesita la calefacción) y haces la media veras que con unos 20 m2 cubrirás un 60% de la demanda energética.

Puedes explicar de donde salen las 1720 kcal. Un saludo.

En Mallorca durante el mes de Enero, la energía solar incidente sobre superficie horizontal es de 7,2 Mega julios.

1 caloría son 4,18 julios

Por tanto 7,2 millones de julios (7200000 julios), serán:

7200000/4,18 = 1722488 calorías

1722488/1000 = 1722,488 Kilocalorías

Un saludo.

Chiwaka, para hacer los cálculos de cargas de calefacción, utilizas la temperatura exterior de diseño para cada mes en concreto?, o por contra la temperatura exterior más restrictiva anual.

En caso de utilizar la temperatura exterior más restrictiva de cada mes, me podrías decir cómo la calculas o de dónde la extraes?

Gracias y un saludo!

Esta es la tabla de temperaturas que manejo.

Un saludo.

Chiguaka, como siempre unas excelentes respuestas, felicidades. Tengo dos preguntas:

1. Solo utilizas el rendimiento del colector, ¿no penalizas las pérdidas con el rendimiento de los intercambiadores ni las pérdidas de tuberías?.

2. La tabla de temperaturas, ¿proviene de norma UNE o fuente de reconocida solvencia?

Gracias.

segun mi experiencia con el suelo radiante por que no probais a calcular con tenperaturas mas bajas en torno a los 32º de impulsion. Yo trabajo con bombas de calor normalmente y de todas las instalaciones realizadas las que mejor funcionan son las que trabajan con temperaturas de 25º mas o menos en retorno que en una bomba de calor serian los 32º en impulsion.tardan un poco mas en calentar en torno a las 48 horas pero tratandose de instalaciones que se mantienen funcionando continuamente durante los meses frios se llegan a mantener con muy poca energia durante esa temporada

Hola Bruno.

A tu primera pregunta, si que tengo siempre en cuenta las perdidas en tuberías, intercambiador exterior si lo ahí, y en el propio acumulador. Estas perdidas suelo estimarlas entre el 5% y el 15%.
Lógicamente para estimaciones rápidas y medias anuales, en mis intervenciones no suelo tener en cuenta estas perdidas ni las ganancias por inclinación de los colectores.

A la segunda pregunta, la tabla proviene de un manual técnico de calefacción, lo que no se es la norma UNE en concreto ya que al final lista todas las normas que se han utilizado para su redacción.

Un saludo.

Muchas gracias ¿puedes dar la referencia bibliográfica del manual?

Por supuesto.

"Manual tecnico de sistemas de calefaccion por suelo radiante"

Uponor Iberia H.S.E.

Ok Chiwaka, veo que utilizas la misma temperatura exterior de diseño para todo el hinvierno, es esto así?

Si es así como lo consideras, no puedes hacer una predicción de aporte solar manteniendo la carga térmica de hinvierno y variando la energía captada por el campo solar utilizando las famosas tablas de radiación.

Gracias Chiguaka por tu respuesta rápida y clara. Un saludo.

Xavimarin,

Con esa temperatura minima calculo la carga térmica más desfavorable que coincidirá con la potencia térmica que nos habrá de dar la caldera.

El resultado será de “X” kcal/h que habremos de multiplicar por las horas de necesidad de calefacción para cada mes en concreto. En Diciembre, Enero y febrero suele ser de 8 horas por tanto se necesitaran X*8 kcal para estos meses que será la energía necesaria para el calculo solar.

Para el resto de los meses las horas de calefacción serán menores y por tanto también las necesidades energéticas.

Las horas de funcionamiento de la calefacción, al menos en mi zona, es un dato que suele facilitar el ente de la energía.

Estos datos son los que utilizo para los cálculos.

Un saludo.

Chiguaka, que opinion tienes del sistema solar termodinamico. ¿Y el uso del suelo radiante para refrigerar? He leido en el foro que da problemas de condensación.