En el caso de la producción de ACS, se tiene una potencia instalada de 455 kW y una acumulación de hasta 9 m3. Debido al funcionamiento con acumulación se pueden desacoplar consumo y producción, pudiéndose instalar una potencia menor a la que hubiera sido necesaria si no se contara con acumulación.
Sin embargo, para la prevenir la aparición de la legionella, el agua acumulada ha de cumplir unas ciertas condiciones [29]:
Se han de asegurar los 50 ºC en los puntos más alejados de consumo.
Se han de poder alcanzar los 70 ºC.
Para saber el consumo del total del edificio se ha utilizado la siguiente tabla, presente en el HE4 del CTE:
Tabla 6-19: Demanda de referencia de ACS a 60 ºC, según el HE4 del CTE [7].
Criterio de demanda Litros/día·unidad unidad
Vivienda 28 Por persona
Hospitales y clínicas 55 Por persona Ambulatorio y centro de salud 41 Por persona
Hotel ***** 69 Por persona
Hotel **** 55 Por persona
Hotel *** 41 Por persona
Hotel/hostal ** 34 Por persona
Camping 21 Por persona
Hostal/pensión * 28 Por persona
Residencia 41 Por persona
Centro penitenciario 28 Por persona
Albergue 24 Por persona
Vestuarios/ Duchas colectivas 21 Por persona Escuela sin ducha 4 Por persona Escuela con ducha 21 Por persona
Cuarteles 28 Por persona
Fábricas y talleres 21 Por persona
Oficinas 2 Por persona
Gimnasios 21 Por persona
Restaurantes 8 Por persona
Por tanto, en nuestro caso, vivienda, se consumen 28 l de ACS a 60 ºC por persona y día. Teniendo en cuenta el número de habitantes calculados en el epígrafe “6.1 Determinación de la demanda de calefacción y refrigeración”, se obtiene:
Ecuación 6-7: Cálculo de la demanda de ACS del edificio.
)
Sin embargo, el CTE en la misma exigencia HE4 recoge también un factor de centralización para viviendas multifamiliares que multiplica a la demanda diaria de ACS. Este factor se obtiene de la tabla siguiente:
Tabla 6-20: Factor de centralización para el cálculo de la demanda de ACS [7].
N º viviendas N≤3 4≤N≤10 11≤N≤20 21≤N≤50 51≤N≤75 76≤N≤100 N≥101
Factor de
centralización 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,70
Puesto el edificio de estudio posee un total de 128 viviendas, o lo que es lo mismo, está dentro de la categoría de más de 101 viviendas, el factor de centralización a aplicar sería de 0,7; lo que da un total de 12.858 l al día. Eso corresponde a un total de 385,74 m3 para un mes medio y un total de 4.693,17 m3 al año.
Si ahora se quiere calcular el aporte energético necesario para satisfacer la demanda de ACS, usaremos la siguiente fórmula para calcular el aporte necesario de calor:
Ecuación 6-8: Calor necesario para calentar un flujo de agua hasta 60 ºC.
̇ )
Donde:
: Calor intercambiado [W] ̇: Caudal másico de agua [kg/s]
: Calor específico del agua, 4 180 J/kgK
Siendo cp el calor específico del agua y la temperatura de red la correspondiente a cada
mes, datos obtenidos del “Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja Temperatura” del IDAE:
Tabla 6-21: Temperatura del agua de red y ocupación del edificio [30].
Tred Ocupación (%) Enero 6 100 % Febrero 7 100 % Marzo 9 100 % Abril 11 100 % Mayo 12 95 % Junio 13 85 % Julio 14 70 % Agosto 13 70 % Septiembre 12 85 % Octubre 11 100 % Noviembre 9 100 % Diciembre 6 100 %
En cuanto a la ocupación, dado que no se poseen datos, se ha realizado una estimación de la ocupación. Siendo así, y utilizando la fórmula anterior, se obtiene una demanda de ACS que es la que sigue:
Tabla 6-22: Demanda de ACS.
Mes Demanda ACS (kWh)
Enero 24 827,10 Febrero 22 559,32 Marzo 24 961,46 Abril 24 141,80 Mayo 23 685,02 Junio 20 495,97 Julio 17 431,22
Agosto 17 420,77 Septiembre 20 459,13 Octubre 24 856,96 Noviembre 24 040,67 Diciembre 24 827,10 Total 269 706,52
Esto significa que la demanda energética para ACS es un total de 13,25 kWh/m2 y año. Para calcular el consumo de gasoil a partir de la demanda de ACS se considera un rendimiento del 95 % en la caldera y unas pérdidas del 5 % durante el transporte, obteniendo:
Tabla 6-23: Consumo de energía primaria para producción de ACS.
Mes Consumo ACS (kWh)
Enero 27 509,25 Febrero 24 996,48 Marzo 27 658,13 Abril 26 749,92 Mayo 26 243,79 Junio 22 710,22 Julio 19 314,37 Agosto 19 302,79 Septiembre 22 669,40 Octubre 27 542,34 Noviembre 26 637,86 Diciembre 27 509,25 Total 298 843,79
Esto representa un consumo específico anual de 14,68 kWh/m2.
Para el cálculo de la demanda punta se ha hecho uso de la distribución de la demanda obtenida en dicho edificio, en una media de 10 días. Esta distribución es la siguiente:
Ilustración 6-18: Función de distribución de la demanda de ACS.
Con ello se puede obtener la máxima potencia necesaria para ACS.
Si se coge la demanda de enero o diciembre, que son los meses que tienen un mayor consumo de kWh para producción de ACS debido a que ambos tienen 31 días y una temperatura de red de 6 ºC, se puede obtener la máxima demanda instantánea de ACS.
Dividiendo la demanda entre el número de días y multiplicando por el máximo de la distribución, 0,1, se obtiene que la demanda pico de ACS es de 80,1 kW.
Si se compara este valor con el de la caldera dedicada a ACS (455 kW), se ve que ésta está muy sobredimensionada, por lo que no se tienen problemas en cumplir con la demanda de ACS.
En todo caso, y aunque la demanda sea mucho menor que la potencia máxima de la caldera, es importante señalar que ante un fallo o avería de la caldera, el suministro de ACS quedaría interrumpido. La introducción de un sistema auxiliar para la producción de energía para ACS provocaría mayor seguridad de suministro. Sin embargo, y aunque en el caso de estudio y como se verá más tarde, el CTE no establece una exigencia de aportación solar para producción de ACS, se añadirían energías limpias para la producción de energía
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Horas
y también seguridad de suministro. La rentabilidad de la inversión se estudiará más adelante.
Finalmente, si transformamos los kWh de gasoil en unidades monetarias (€), resulta la siguiente tabla:
Tabla 6-24: Gasto en producción de ACS.
Mes Gasto ACS (€)
Enero 2 338,29 Febrero 2 124,70 Marzo 2 350,94 Abril 2 273,74 Mayo 2 230,72 Junio 1 930,37 Julio 1 641,72 Agosto 1 640,74 Septiembre 1 926,90 Octubre 2 341,10 Noviembre 2 264,22 Diciembre 2 338,29 Total 25 401,72
Se puede ver que el consumo de ACS supera los 25 000 € al año.
Aunque en principio una actuación en la instalación de ACS pueda representar un menor ahorro que sobre otra de las dos instalaciones, tanto calefacción como refrigeración, al estar producida dicha ACS de manera centralizada, permite la instalación de un generador de calor u otros sistemas que reduzcan el consumo de combustible destinado a producir el ACS.
7
ESTUDIO DE POSIBLES SOLUCIONES
Con los datos presentados en el epígrafe 6 se pueden obtener ciertas conclusiones:
Existen grandes pérdidas por transmisión de calor, especialmente en muros.
Existen grandes pérdidas por renovación del aire.
La calefacción es insuficiente para los actuales requerimientos. Convendría utilizar la calefacción de forma diferente. Se hablará de ello más adelante; en el epígrafe de “Conclusiones”.
Las pérdidas por transmisión pueden reducirse mediante un mejor aislamiento; las pérdidas por renovación del aire al venir impuestas por el CTE, no.
Se estudiará la instalación de un sistema de aislamiento, especialmente para los muros. Si quiere aplicarse esta medida, habrá que cumplir con las exigencias del CTE donde se tendrá que tener una demanda inferior a un cierto % sobre el edificio de referencia. Este edificio de referencia posee la misma geometría que el de estudio, pero cambian los valores de las transmitancia de la envolvente; que viene establecida.
Las ganancias de calor por renovaciones y ocupación no pueden modificarse. Las ganancias de calor por transmisión mejorarán con el aislamiento y las ganancias solares dado que el coste de cambiar las ventanas sería muy alto para el previsible ahorro que se tendría, se recomienda no cambiarlas. Se justificará posteriormente con cálculos este comentario.
Se estudiará la instalación de colectores solares en la cubierta para la producción de ACS. La instalación de colectores solares para la producción de ACS aunque no es obligatoria, puede constituir una inversión interesante y rentable.
Se estudiará la sustitución de los quemadores de gasoil que se tienen actualmente en las calderas por otros de gas natural. Debido a la gran demanda de energía para
calefacción, la sustitución de estos elementos puede resultar una inversión interesante.
Esto se debe a que el precio del gas natural es actualmente menor que el del gasoil y por lo tanto, y aprovechando este gran consumo, puede ser rentable realizar esta intervención.