Este documento resume los pasos para calcular una instalación de agua caliente sanitaria y calefacción solar para una vivienda unifamiliar en Tarragona según las normativas vigentes. Se analiza la radiación solar disponible, se calcula la demanda de energía para ACS, y se determina que se necesitan 3 colectores y un tanque de 300 litros para obtener un 60% de cobertura solar. La instalación propuesta utilizará los colectores para precalentar el agua y una caldera de condensación como sistema de apoyo.

2. En esta presentación se explica de manera sencilla los pasos a seguir para el cálculo de una instalación de
agua caliente sanitaria y calefacción según las normativas vigentes en este ámbito. Para ello tomaremos
como modelo una instalación real ya en funcionamiento en una vivienda unifamiliar en Tarragona.
La vivienda en objeto está situada en Tarragona, consta de 6
dormitorios y de una terraza plana no transitable destinada a
la colocación de los colectores con la condición inicial de que
los colectores no provoquen impacto visual ninguno.
g
Ámbito reglamentario
Las normativas que se deben tener en cuenta en Tarragona
capital son dos: el apartado HE‐4 del Código técnico de la
Edificación (CTE) de ámbito estatal y el Decret de
Ecoeficiència d á b
f è de ámbito autonómico.
ó
El cálculo de la instalación tiene que cubrir las exigencias de
las dos normativas vigentes en esa localidad, por lo que se
g ,p q
realizará la instalación según la normativa más restrictiva.

3. CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN
El primer lugar hay que recoger los datos con la energía disponible, es decir, la cantidad de radiación solar
incidente en una zona concreta.
En el caso de Cataluña se tienen en cuenta los datos publicados en el “Atlas de Radiació solar a
Catalunya”. Normalmente se utilizan los datos de radiación medidos sobre una superficie horizontal y a
continuación se corrigen en función de la orientación y la inclinación real que van a tener los colectores
ti ió i f ió d l i t ió l i li ió l t l l t
una vez instalados. Además hay que tener en cuenta los obstáculos arquitectónicos que puedan hacer
sombra sobre los colectores.
El espacio destinado para la colocación de los colectores es una
El i d ti d l l ió d l l t
cubierta plana no transitable de la vivienda.
Además, como requisito indispensable, hay que cumplir con las
exigencias del cliente según las cuales los captadores solares no
g g p
deben ser visibles desde el exterior para evitar un posible impacto
visual en el edificio.
p p p
La opción propuesta consiste en colocar los colectores con 0º de
orientación y 30º de inclinación, tal como indica la siguiente
imagen:

4. ]
CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN
Con el fin de asegurarse de que las pérdidas por orientación e inclinación están dentro de los
límites establecidos, hay que utilizar las siguientes expresiones marcadas en el documento HE4
del Código Técnico:
para 15º < β < 90º
o con:
para β ≤ 15º
≤ 15
donde β = ángulo de inclinación de los colectores
βopt= ángulo de inclinación óptimo (latitud)
α = ángulo de acimut
á l d i

5. ]
CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN
Para el ejemplo estudiado, la inclinación de los colectores es de β =30º, por lo
que se emplea la primera expresión. Teniendo en cuenta que el valor de β opt=
40º y que el valor de α=0º, se obtienen unas pérdidas por orientación e
inclinación de:
valor que está dentro de la normativa.
p p g g
El valor obtenido se puede comprobar en la siguiente gráfica:

6. ]
CÁLCULO DE LA INSTALACIÓN
Para calcular las pérdidas debidas a las sombras hay que tener en cuenta la altura mínima del
sol en Tarragona, que es de 25,43º y la altura del obstáculo, que en este caso es de 30cm.
La distancia a la que se debe colocar la base del colector resulta ser de un mínimo 8,5 metros

7. ]
DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.
Para ello hay que seguir las exigencias de cálculo que plantean las normativas de referencia.
Tal y como se ha indicado anteriormente, para poblaciones sujetas a varias normativas diferentes, se procederá a
su comparación para determinar cuál de ellas es la más restrictiva, pudiéndose hacer un cuadro comparativo.
Por último, una vez elegido el tipo de instalación a aplicar y el producto adecuado, se utilizará la hoja de cálculo
para determinar:
• La cantidad de colectores solares
• El volumen de acumulación solar
Existen diferentes métodos de cálculo,
el más extendido es el f‐chart que
calcula la aportación solar en función
de la demanda total del edificio:
Para el ejemplo que estudiamos
tenemos, según las normativas de
, g
referencia, la siguiente demanda de
energía de Agua Caliente sanitaria:

8. ]
DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.
Se puede apreciar que la más restrictiva es el Decret d’Ecoeficiència, ya
que aunque se deba suministrar 2 litros menos por persona a 60ºC que en
el Código Técnico, se debe proporcionar una fracción energética mayor.
el Código Técnico se debe proporcionar una fracción energética mayor
Así pues, el total de ACS a suministrar mediante energía solar para esta
vivienda será de:
8 personas∙28 litros/persona y día = 224 litros/día a 60ºC
El total de energía necesaria para calentar esta cantidad de agua,
teniendo en cuenta
DEmes = Q * N * (Tacs ‐ Taf) * 1,16 * 10‐3
es de 4.717 Kw/h anuales.

9. ]
DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.
El colector utilizado en la instalación es el colector
CHAFFOTEAUX modelo ZELIOS CF 2.0.
Radiación solar Energía útil
incidente superf. Fracción aportada por
Utilizando el método de cálculo f‐chart se obtiene que, para inclinada EImes solar captadores EUm
obtener el 60% de cobertura solar, son necesarios 3 colectores kWh/m2 mensual f kWh
Enero 84,86 46% 201
de este modelo y 300 litros de acumulación. Febrero 105,69 64% 249
Marzo 151,40 82% 337
Éste colector puede ir conectado en baterías de hasta 6
É t l t d i t d b t í d h t 6 Abril 158,40 88% 338
colectores, pero en caso en que el número necesario fuese Mayo 175,68 95% 366
Junio 185,63 102% 366
superior a 6, se proyectarían varias baterías de captadores lo más Julio 209,04 109% 371
homogéneas posibles, para equilibrar las pérdidas de carga y los Agosto 192,42 104% 379
Septiembre 165,37 95% 356
caudales, obteniendo un funcionamiento óptimo de la
d l bt i d f i i t ó ti d l Octubre 142,99 82% 322
instalación. Noviembre 105,60 62% 246
Diciembre 77,04 42% 182
ANUAL 3.712
La aportación solar resulta ser de una media del 78,7% anual, tal
y
y como indica la siguiente tabla:
g

10. ]
DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.
Y por último el balance energético obtenido es:
Los valores grandes de fracción solar obtenidos
durante los meses de Junio ‐ Agosto son
debidos a que la inclinación de los colectores
favorece los períodos del año con mayor altura
solar (meses de verano).
Según normativa, al no sobrepasar durante más de 3 meses
seguidos el 100% de la demanda y/o no sobrepasar el 110% en
g y p
ningún mes, no es obligatorio disponer de ningún sistema de
disipación de energía para los meses con mayor insolación.
Aún así, para casos como el presente que se encuentran al límite,
se aconseja disponer de un sistema de disipación para evitar
j p p p
sobretemperaturas en la instalación que puedan conllevar daños
en sus componentes.

11. ]
DEMANDA DE ENERGÍA DE AGUA CALIENTE SANITARIA.
En la parte alta de la batería de colectores se deberá
instalar un purgador de aire, con el fin de evacuar las
p g ,
posibles acumulaciones de aire que puedan haber en el
circuito primario de la instalación, así como llaves de
corte a la entrada y a la salida de la batería para poderla
anular en caso de reparación o mantenimiento:
l d ió t i i t

12. ]
ELECCIÓN DEL ESQUEMA A UTILIZAR
Según las características de la vivienda, así
como las necesidades del cliente, se determina
qué tipo de instalación es el más adecuado.
En este caso, el usuario quiere utilizar el agua
precalentada por solar para utilizarla como ACS,
utilizando como sistema de integración o apoyo
una caldera mixta de condensación
CHAFFOTEAUX, modelo TALIA GREEN de 35
Kw, la cual a parte de dar apoyo al ACS, se
encargará de suministrar toda la energía
necesaria a la calefacción.

13. ]
ELECCIÓN DEL ACUMULADOR
Para la elección del acumulador hay que decidir el tipo de intercambio,
es decir, si el intercambio se realizará en el interior del acumulador, con
un serpentín o en el exterior con un intercambiador de placas. Para ello
p p
se ha de comprobar la siguiente expresión:
SINT
≥ 0,15
En nuestro caso SCAP, superficie de captación es: SCAP
SCAP = 3 colectores x 1,8 m2/colector = 5,4 m2
despejando en la ecuación resulta SINT, superficie de intercambio
mínima debe ser:
SINT = 0,81 m2
Para el esquema elegido habrá que buscar un acumulador con el
serpentín de mínimo esa superficie. Sabiendo que en el programa de
p p q p g
cálculo había salido un acumulador de 300 litros y que la superficie de
intercambio mínima ha de ser de 0,81 m2, el interacumulador escogido
será el CHAFFOTEAUX BS1S 300 litros con serpentín.

14. ]
DETERMINACIÓN DEL CAUDAL Y DIÁMETRO DE LA INSTALACIÓN
DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DEL VASO DE EXPANSIÓN
DETERMINACIÓN DEL CAUDAL Y DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DEL VASO DE
DIÁMETRO DE LA INSTALACIÓN EXPANSIÓN
Para calcular el caudal de la instalación se ha El cálculo del vaso de expansión se calcula con la siguiente
de buscar el caudal de trabajo del colector fórmula:
solar. Este valor viene detallado en las donde,
Vn = volumen del vaso de expansión
características específicas marcadas por el Vu = (Vc * e + Vp) * k ; e (Coeficiente de dilatación del fluido) =0,07;
fabricante de los colectores, en este caso el k (Constante de seguridad) = 1,1
caudal recomendado es de 70 l/h por Pi = Presión absoluta inicial del vaso de expansión (Presión de llenado
de la instalación)
colector.
Pf = Presión absoluta final del vaso de expansión (Presión apertura
válvula de seguridad)
El caudal total de la instalación será 210 l/h.
Con este caudal obtenemos un diámetro de En el caso concreto resulta un vaso de expansión de mínimo
tubería de cobre de 18 mm (ver ábaco de las 14 litros, teniendo en cuenta una instalación realizada con
tuberías de cobre), de manera que
tuberías de cobre) de manera que tube a de cob e de 8
tubería de cobre de 18 mm de diámetro y una longitud
de d á et o y u a o g tud
conseguimos que la velocidad del fluido esté equivalente total inferior a 120 metros, con lo que se ha
entre 0,4 y 0,6 m/s. instalado un vaso de expansión de 25 litros en la instalación.

15. ]
ELECCIÓN DE LA BOMBA DE CIRCULACIÓN
Para la elección de la bomba se ha de estimar las pérdidas de carga
presentes en la instalación (18mm de diámetro y 120 metros máximo) y
el caudal de diseño, que en este caso es de 120 l/h.
,q /
En la instalación de referencia se ha instalado una bomba Grundfos
solar de 15x40.
Ivan Recuero
Departamento PreVenta Ariston Thermo Group
proyecto@chaffoteaux.es