CLIMATIZACIÓN

2. ndice
Í

3. ÍNDICE 9
Capítulo 1:
Introducción a la climatización solar
1.1. La energía solar.......................................................................... 15
1.2. La energía solar y la climatización............................................ 16
1.3. La refrigeración solar................................................................. 18
1.4. En resumen ................................................................................ 19
Capítulo 2:
Conceptos básicos de climatización
2.1. Introducción............................................................................... 23
2.2. I.A.Q., Confort térmico y ventilación........................................ 25
2.2.1. I.A.Q........................................................................... 25
2.2.2. Confort térmico .......................................................... 26
2.2.3. Ventilación.................................................................. 32
2.3. Condiciones exteriores............................................................... 35
2.4. Cálculo de cargas térmicas ........................................................ 38
2.5. Ahorro energético: Aumento o disminución de la
temperatura interior y aumento del gasto................................... 40
Capítulo 3:
Sistemas de climatización
3.1. Introducción............................................................................... 43
3.2. Lazo primario. Equipos de producción de frío y calor.............. 45
3.2.1. Producción de frío...................................................... 45
Ciclo de compresión mecánica de vapor ......................... 45
Ciclo de absorción: Máquina frigorífica de absorción .... 47
Ciclo de adsorción: Máquina frigorífica de adsorción .... 47
3.2.2. Producción de calor.................................................... 48
Combustión en una caldera.............................................. 48
Bomba de calor................................................................ 51
3.3. Lazo secundario. Sistemas de climatización ............................. 53
3.3.1. Sistemas de expansión directa.................................... 56
3.3.2. Sistemas todo-aire ...................................................... 57
3.3.3. Sistemas agua-aire...................................................... 58
3.3.4. Sistemas todo-agua..................................................... 59
3.4. Unidades terminales................................................................... 59
3.4.1. Radiadores.................................................................. 60

4. MANUAL DE CLIMATIZACIÓN SOLAR10
3.4.2. Paneles radiantes ........................................................ 62
3.4.3. Fan-coils..................................................................... 66
3.4.4. Aerotermos................................................................. 68
3.5. Resumen. Elección del sistema de climatización...................... 69
Capítulo 4:
Refrigeración por absorción
4.1. Introducción............................................................................... 73
4.2. Máquina de absorción................................................................ 74
4.2.1. Ciclo de absorción de simple efecto .......................... 77
4.2.2. Ciclo de absorción de doble efecto............................ 79
4.2.3. Ciclo de efecto combinado......................................... 81
4.2.4. Absorción rotativa ...................................................... 83
4.3. Justificación de la elección del sistema bromuro de litio-
agua frente al agua-amoniaco .................................................... 85
4.4. Torres de refrigeración y legionella........................................... 86
4.4.1. Clasificación de las torres de refrigeración................ 86
Torres de circulación natural............................................ 86
Torres de tiro mecánico.................................................... 88
4.4.2. Legionella................................................................... 90
Capítulo 5:
Descripción, montaje y ubicación de componentes y
equipos de la instalación de climatización solar
5.1. Introducción............................................................................... 95
5.2. Sistema de captación.................................................................. 96
5.2.1. Captadores solares...................................................... 97
5.2.2. Estructura soporte....................................................... 107
5.3. Elementos de acumulación, intercambio y circulación............. 110
5.3.1. Depósito de acumulación........................................... 110
5.3.2. Intercambiador de calor ............................................. 113
5.3.3. Bombas circuladoras .................................................. 116
5.4. Material hidráulico..................................................................... 118
5.4.1. Vaso de expansión...................................................... 118
5.4.2. Válvulas...................................................................... 120
5.4.3. Purgadores.................................................................. 122
5.4.4. Tuberías...................................................................... 123
5.4.5. Aislamiento ................................................................ 124

5. ÍNDICE 11
5.5. Sistema de control...................................................................... 126
5.5.1. Sondas de temperatura ............................................... 126
5.5.2. Contador de energía ................................................... 127
5.5.3. Centralita o PLC......................................................... 127
5.6. Equipos de producción de frío................................................... 128
5.7. Unidades de tratamiento y unidades terminales........................ 129
Capítulo 6:
Instalaciones de climatización mediante energía
solar térmica
6.1. Introducción............................................................................... 133
6.2. Tipologías de instalaciones de climatización
mediante energía solar térmica ................................................. 134
6.2.1. Instalación para producción de ACS, clima-
tización de piscina descubierta y apoyo
a la calefacción........................................................... 134
6.2.2. Instalación para producción de ACS, apoyo a
calefacción y producción de frío en edificaciones
de pequeño tamaño..................................................... 136
6.2.3. Instalación para producción de agua caliente
sanitaria, apoyo a calefacción y producción de frío
en instalaciones de tamaño medio.............................. 137
6.2.4. Instalación para producción de agua caliente
sanitaria, apoyo a calefacción y producción de frío
en instalaciones de gran tamaño................................. 138
6.3. Conexión de la instalación solar al sistema convencional......... 139
6.4. Ratios de dimensionado............................................................. 140
6.5. Resumen..................................................................................... 141
Capítulo 7:
Dimensionado de sistemas de climatización
mediante energía solar térmica
7.1. Introducción............................................................................... 145
7.2. Estimación de la demanda de invierno ..................................... 146
7.3. Cálculo de la demanda en verano ............................................. 147
7.4. Dimensionado de la superficie de captación y cálculo
de la fracción solar aportada ..................................................... 149
7.5. Dimensionado de la torre de refrigeración ............................... 154
7.6. Resumen .................................................................................... 157

6. MANUAL DE CLIMATIZACIÓN SOLAR12
Capítulo 8:
Regulación y control de las instalaciones
de climatización solar
8.1. Introducción............................................................................... 161
8.2. Elementos que componen el sistema de regulación y control... 162
8.2.1. Subsistema de entrada................................................ 162
8.2.2. Subsistema centralita/PLC ......................................... 165
8.2.3. Subsistema de salidas o actuadores............................ 165
8.3. Regulación de instalaciones de energía solar térmica .............. 166
8.4. Regulación del equipo de absorción ......................................... 168
8.5. Regulación de las unidades terminales ..................................... 169
Capítulo 9:
Puesta en marcha y mantenimiento de las instalaciones
de climatización solar
9.1. Introducción............................................................................... 173
9.2. Puesta en marcha ....................................................................... 173
9.2.1. Limpieza de redes de distribución ............................. 174
9.2.2. Comprobaciones de la ejecución ............................... 174
9.2.3. Pruebas ....................................................................... 174
9.2.4. Consideraciones sobre la máquina de absorción ....... 176
9.2.5. Llenado de la instalación ........................................... 177
9.3. Mantenimiento .......................................................................... 178
9.3.1. Máquina de absorción ................................................ 179
9.3.2. Mantenimiento antilegionella..................................... 180
Capítulo 10:
Terminología ................................................................................ 185
Anexo 1:
Datos climáticos
1.1. Datos UNE-100001:2001 .......................................................... 193
1.2. Datos de capitales de Castilla y León........................................ 196

7. INSTALACIONES DE CLIMATIZACIÓN MEDIANTE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA 139
El dimensionado del equipo de absorción cubrirá entonces una fracción de la potencia
total de frío demandada por el equipo de climatización (normalmente se selecciona un ter-
cio de la potencia total).
Este tipo de instalaciones tienen la ventaja de no presentar excedentes energéticos al ser
la potencia demandada mayor que la potencia máxima producida mediante el equipo de
absorción y entrar éste a funcionar siempre con prioridad sobre el sistema convencional
de producción de frío.
Al igual que en el caso anterior, se requerirá de la instalación de una torre de refrigera-
ción para el circuito de disipación del equipo de absorción.
Si el equipo convencional de producción de frío seleccionado, que tendrá que proporcio-
nar el grueso de la demanda de climatización, es una enfriadora, la instalación solar tér-
mica sería apoyada por la caldera en la generación del calor precisado por la máquina de
absorción, acoplándose la misma, en paralelo, a la enfriadora.
En cambio, si el equipo convencional de frío es una bomba de calor, la instalación solar
cedería su calor al evaporador de la bomba de calor en el modo de calefacción y trabaja-
rá en paralelo con ella cuando se demande frío como si tratase de una enfriadora.
6.3. Conexión de la instalación solar al sistema convencional
La conexión de la instalación solar al sistema convencional ha de realizarse en el punto
del sistema convencional con la menor temperatura posible, punto que suele coincidir con
el retorno de ésta.
En instalaciones clásicas con único colector de impulsión y otro de retorno, la conexión
del sistema solar debería efectuarse entre el colector de retorno y la caldera mediante una
válvula de tres vías que desvíe el retorno hacia el acumulador solar si éste está más calien-
te que aquel.
En cambio, en instalaciones más complicadas con colectores de retorno secundarios
conectados a un principal, puede ser más conveniente conectar la instalación solar entre
el colector secundario y el principal, más que entre éste último y la caldera.
De esta manera, cuando la máquina de absorción se alimenta directamente de la caldera,
instalaciones de pequeño o mediano tamaño, la conexión de la instalación solar al colec-
tor de retorno de la caldera sería el más aconsejable. Así, la instalación solar apoyará a la
caldera tanto en el ciclo de calefacción como en el de refrigeración: la única diferencia
será la temperatura del retorno de la caldera en ambas épocas.

8. MANUAL DE CLIMATIZACIÓN SOLAR140
6.4. Ratios de dimensionado
La radiación solar diaria media mensual en los meses de verano para las distintas provin-
cias de Castilla y León y planos ligeramente inclinados (entre 25 y 40º) y orientados al
Sur se sitúa entorno a los 7 kWh por metro cuadrado de superficie de captación.
La intensidad media de esta radiación es aproximadamente de 700 W/m2
.
A partir de estos valores, considerando unos rendimientos medios de 0,5 para el capta-
dor en la época estival y un COP de la máquina de absorción variable entre 0,45 y 0,6
Sin embargo, en las instalaciones de gran tamaño, el sistema convencional estará dotado
de una enfriadora para proporcionar el grueso de la climatización del edificio. En este
caso, en el ciclo de calor, la instalación solar estará apoyando a la caldera; mientras que
en el modo verano, proporciona única y directamente el calor precisado por la máquina
de absorción, la cual trabaja en paralelo con la enfriadora convencional.
Figura 6.6
Figura 6.7