Procediment d’aplicació de l’Ordenança Solar de Barcelona Mètode de càlcul energètic utilitzat al software Càlcul OST Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 2 1. Presentació L’estimació de la producció energètica d’una instal·lació d’escalfament d’aigua amb energia solar és un procés en el qual intervenen múltiples factors. Algunes d’aquestes variables defineixen les condicions meteorològiques de l’emplaçament (temperatures, radiació solar, …), altres depenen de les necessitats energètiques de l’edifici (quantitat d’aigua consumida, perfil temporal del consum, temperatures de partida de l’aigua, temperatura desitjada de l’aigua calenta,…) i, finalment, altres consisteixen en la definició de la pròpia instal·lació (característiques dels materials utilitzats, cabals de circulació, tipus de regulació, esquema hidràulic,…) Alguns autors i organismes han desenvolupat mètodes de càlcul simplificats que permeten estimar la producció energètica d’una instal·lació solar a partir d’un nombre molt reduït de variables. El mètode f-Chartés, amb diferència, el mètode simplificat més conegut i emprat pel disseny d’instal·lacions solars. Aquest mètode és el que utilitza el software CALCUL OST per calcular la superfície de captació i la contribució solar de les instal·lacions solars tèrmiques, d’acord amb les dades introduïdes per l’usuari. El software s’ajusta a les indicacions de la Modificació integral de l’Annex sobre captació solar tèrmica de l’Ordenança General de Medi Ambient Urbà de la ciutat de Barcelona, (en endavant, Ordenança Solar), aprovada el 24 de febrer de 2006 i publicada al BOP de data 14 de març de 2006. Aquesta és la raó per la qual tots els paràmetres ambientals, les fraccions exigides, els paràmetres per al càlcul de la demanda, els valors que estableixen les polítiques d’exempcions i, en general, totes les dades utilitzades en el software CALCUL OST, són les recollides a l’esmentada Ordenança Solar de Barcelona. En les pàgines següents es descriuen les operacions i les fonts de les dades utilitzades pel software, que no són altres que el mètode f-chart amb les correccions que explicarem i els paràmetres especificats a l’Ordenança Solar de Barcelona. Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 3 2. El càlcul de la demanda energètica de l’edifici A l’apartat “Dades de la demanda”, aquesta es calcula segons el tipus d’utilització de l’aigua. 2.1. Aigua calenta sanitària Per a establir la demanda energètica per a Aigua Calenta Sanitària (ACS) es parteix del consum estimat d’aigua calenta en litres. Per tal de facilitar el càlcul, l’usuari no introdueix en el programa la demanda en termes d’energia sinó només les característiques d’ús de l’edifici. Els valors que ha d’introduir l’usuari poden ser: habitacions, persones, serveis, llits... depenent del tipus d’edifici. Aquests valors determinaran una demanda basada en el consum d’ACS expressada en litres d’aigua a la temperatura de referència, que l’Ordenança Solar estableix en 60 ºC. El consum d’ACS es calcula multiplicant la dada introduïda per l’usuari pel consum unitari especificat a l’ordenança per a cada cas. Tipus d’ús Consum unitari Habitatges unifamiliars 30 l/persona i dia Habitatges plurifamiliars 22 l/persona i dia Hospitals i clíniques 55 l/llit i dia Hotels **** 70 l/ llit i dia Hotels *** 55 l/llit i dia Hotels ** 40 l/llit i dia Hostals i pensions 35 l/llit i dia Càmpings 40 l/emplaçament i dia Residències geriàtriques 55 l/persona i dia Vestuaris / Dutxes col·lectives 15 l/servei i dia Escoles 3 l/alumne i dia Casernes 20/persona i dia Fàbriques i tallers 15/persona i dia Oficines 3 l/persona i dia Gimnasos 20 l/usuari i dia Bugaderies 3 l/quilos roba i dia Restaurants 5 l/àpat i dia Cafeteries 1 l/dinar i dia Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 4 Així . _i i iQd Dades Consum unitari= (equació 1) on iQd és el consum diari d’ACS a la temperatura de referència (60 ºC) per al tipus d’ús i. Les seves unitats són litres/dia Dades són les dades sol·licitades pel software per calcular la demanda per al tipus d’ús i. Les unitats són diferents segons el tipus d’us (persones, llits, emplaçaments, serveis, alumnes, usuaris, quilos de roba, àpats o dinars) _Consum unitari és el paràmetre que determina la quantitat d’aigua diària necessària per a cada unitat de les dades anteriors, segons el tipus d’ús. Es mesura en: litres/persona i dia, litres/llit i dia, litres/emplaçament i dia, litres/servei i dia, litres/alumne i dia, litres/usuari i dia, litres/quilo de roba i dia, litres/àpat i dia i, finalment, litres/dinar i dia. i És el tipus d’ús. Pot ser habitatge unifamiliar, habitatge plurifamiliar, hospitals i clíniques, hotels ****,... Cal tenir present que en el cas dels habitatges unifamiliars i plurifamiliars, la dada introduïda per l’usuari és el nombre d’habitacions. El software fa la conversió automàtica del nombre d’habitacions en persones que viuen a l’habitatge, d’acord amb les indicacions del punt 1.4 de l’Annex de l’Ordenança Solar: Estudi o habitatge d’1 dormitori 1,5 persones Habitatge de 2 dormitoris 3 persones Habitatge de 3 dormitoris 4 persones Habitatge de 4 dormitoris 6 persones Habitatge de 5 dormitoris 7 persones Habitatge de 6 dormitoris 8 persones Habitatge de 7 dormitoris 9 persones A partir de 8 dormitoris, les necessitats en valoraran com si es tractessin d’hostals. En el cas dels locals ubicats en edificis d’habitatges plurifamiliars, l’ús dels quals es desconegui, la dada introduïda per l’usuari és la superfície dels locals, expressat en m2. La demanda energètica diària en kWh d’aquests locals es calcula de la següent manera: Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 5 0,07.l lDE S= (equació 2) on lDE és la demanda d’energia diària corresponent a l’ACS consumida pels locals. Les seves unitats són kWh/dia 0,07 és la demanda energètica associada al consum d’ACS assignada a cada m2 de local, segons el punt 1.2 de l’Annex de l’Ordenança Solar. Les seves unitats són kWh/m2 i dia. lS és la superfície del local expressada en m 2. Aquest càlcul és equivalent a considerar un consum d’ACS a una temperatura de 60ºC de 1.378 l/dia per cada m² de local. L’equació 2 es pot escriure en termes de demanda d’ACS per a locals com: 1,378.l lQ S= (equació 2 bis) on lQ és la demanda d’ACS a una temperatura de referència de 60ºC dels locals. Les seves unitats són litres/dia. 1,378 és el consum d’ACS que l’Ordenança Solar assigna a cada m2 de local d’ús no definit. Les seves unitats són l/(m2.dia) lS és la superfície del local expressada en m 2. El consum total diari d’ACS es calcula sumant els consums de cada tipus d’ús, inclosa la demanda dels locals l’ús dels quals es desconeix a priori. Així, i i Qtd Qd=∑ (equació 3) on Qtd és el consum total diari d’ACS de l’edifici a la temperatura de referència (60ºC). Les seves unitats són litres/dia iQd és el consum diari d’ACS a la temperatura de referència (60 ºC) per al tipus d’ús i. Les seves unitats són litres/dia i És el tipus d’ús. Pot ser habitatge unifamiliar, habitatge plurifamiliar (inclosos els locals), hospitals i clíniques, hotels ****,... Com ja es veurà a l’apartat 2.4, el resultat obtingut amb aquesta equació és el que permet determinar el valor de la contribució solar mínima per a l’ACS. Ara el software calcula la demanda mensual d’ACS a 60 ºC per a cada mes de l’any, multiplicant la demanda diària pels dies de cada mes. Prèviament, s’ha Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 6 descomptat la demanda diària en l/dia corresponent als locals, valor que s’afegirà posteriorment quan es calculi la demanda mensual d’ACS en termes d’energia. .i iQm Qtd dies= (equació 4) on iQm és el consum mensual d’ACS (sense locals) a la temperatura de referència (60ºC) corresponent al mes i . Les seves unitats són litres/mes Qd és el consum diari d’ACS (sense locals) a la temperatura de referència (60 ºC). Les seves unitats són litres/dia idies és el nombre de dies del més i. Pot ser 28, 30 o 31, depenent del mes. A continuació, el software calcula l’energia necessària per a escalfar la quantitat d’aigua calculada anteriorment iQm des de la temperatura de l’aigua de la xarxa fins a la temperatura de referència de 60 ºC. A tal efecte, s’utilitzen els valors de temperatura de l’aigua freda de xarxa, indicades al punt 1.8 de l’Annex de l’Ordenança Solar. Mes G en er Fe br er M ar ç A br il M ai g Ju ny Ju lio l A go st S et em br e O ct ub re N ov em br e D es em br e A nu al TAF [ºC] 10,27 10,72 12,39 14,15 16,63 19,39 20,91 22,44 21,53 19,07 14,95 11,7 16,18 Taula 1 La fórmula utilitzada és: 3.( ).1,16.10 0,07. . i imes i ACS AF l i DE Qm T T S dies−= − + (equació 5) on imes DE és la demanda energètica mensual per escalfar l’aigua des de la temperatura de la xarxa fins a la temperatura de referència de 60ºC per al mes i. Les seves unitats són kWh/mes. iQm és el consum mensual d’ACS a la temperatura de referència (60ºC) corresponent al mes i . Les seves unitats són litres/mes és la temperatura de referència de l’ACS (60ºC). ACST Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 7 és la temperatura d’aigua freda de xarxa per al mes i. Les seves unitats són ºC. Els seus valors per a la ciutat de Barcelona són els que es recullen a la taula 1. 31,16.10− és un factor de conversió expressat en kWh/kcal 0,07. lS és la demanda d’energia diària necessària corresponent a l’ACS consumida pels locals. Les seves unitats són kWh/dia (veure equació 2) idies és el nombre de dies del mes i. Pot ser 28, 30 o 31, segons el mes 2.2. Aigua calenta per a piscines i usos industrials Per a aquestes instal·lacions, el software requereix que s’introdueixi la demanda energètica mensual expressada en kWh/mes. El càlcul d’aquests valors correspon al projectista. 2.3. Energia total anual requerida En aquest punt ja es pot calcular la demanda total anual d’energia requerida. Aquesta energia és la suma de les energies calculades per a cada utilització. (equació 6) on és l’energia total anual requerida. Les unitats són kWh/any. és l’energia total anual necessària per a la producció d’ACS. S’obté sumant els 12 valors de demanda mensual, calculats a partir de l’equació 5. Es mesura en kWh/any. és l’energia total anual necessària per escalfar l’aigua de les piscines cobertes climatitzades. S’obté sumant les demandes energètiques derivades de l’escalfament de l’aigua del vas de les piscines cobertes de l’edifici corresponents als 12 mesos de l’any.. Es mesura en kWh/any. és l’energia total anual necessària per escalfar l’aigua de les piscines descobertes climatitzades. S’obté sumant les demandes energètiques derivades de l’escalfament de l’aigua del vas de les piscines descobertes de l’edifici corresponents als 12 mesos de l’any Es mesura en kWh/any. iAF T ta tACS tpc tpd tuiDE DE DE DE DE= + + + taDE tACSDE tpcDE tpdDE Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 8 és l’energia total anual necessària per escalfar l’aigua d’usos industrials. S’obté sumant la demanda energètica derivada dels usos industrials corresponent als 12 mesos de l’any. Es mesura en kWh/any. Aquesta demanda energètica total anual es cobrirà en part a través de la instal·lació solar tèrmica i en part a través de l’energia de suport. 2.4. Contribució solar total mínima requerida Cal determinar la contribució solar de cada d’utilització d’aigua. Per a les utilitzacions corresponents a piscines cobertes, piscines descobertes i usos industrials, la contribució solar indicada a l’Ordenança Solar és fixa, Contribució per a piscines cobertes Æ 30% Contribució per a piscines descobertes Æ 100% Contribució per a usos industrials Æ 20% La contribució solar mínima requerida per a l’ACS s’obté a partir del resultat de l’equació 3 i dels valors de les taules següents: 1) L’energia de suport és electricitat mitjançant efecte Joule Taula 2 2) L’energia de suport és una altra Taula 3 Demanda diària total d’ACS, en litres Contribució solar mínima en % 0 – 1.000 60 1.000 – 2.000 63 2.000 - 3000 66 3.000 – 4.000 69 > 4.000 70 Demanda diària total d’ACS, en litres Contribució solar mínima en % 0 – 10.000 60 10.000 – 12.500 65 > 12.500 70 tuiDE Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 9 Una vegada conegudes les contribucions solars mínimes corresponents a cada utilització d’aigua, es pot calcular l’energia solar anual requerida per a cadascuna d’elles. .sACS ACS tACSE f DE= (equació 7) on sACSE és l’energia solar anual requerida per a la producció d’ACS. Les seves unitats són kWh/any ACSf és la contribució solar per a ACS estipulada a l’Ordenança Solar d’acord amb les taules 2 i 3. tACSDE és l’energia total anual necessària per a l’obtenció d’ACS. S’obté sumant les demandes energètiques derivades de la producció d’ACS corresponents als 12 mesos de l’any Es mesura en kWh/any. .spc pc tpcE f DE= (equació 8) on és l’energia solar anual requerida per a l’escalfament d’aigua de piscines cobertes climatitzades. Les seves unitats són kWh/any és la contribució solar per a l’escalfament d’aigua de piscines cobertes climatitzades que l’Ordenança Solar estableix en un 30%. és l’energia total anual necessària per a l’escalfament d’aigua de piscines cobertes climatitzades. S’obté sumant les demandes energètiques derivades de l’escalfament de l’aigua de les piscines cobertes climatitzades de l’edifici corresponents als 12 mesos de l’any. Es mesura en kWh/any. .spd pd tpdE f DE= (equació 9) on és l’energia solar anual requerida per a l’escalfament d’aigua de piscines descobertes climatitzades. Les seves unitats són kWh/any és la contribució solar per a l’escalfament d’aigua de piscines descobertes climatitzades que l’Ordenança Solar estableix en un 100%. és l’energia total anual necessària per a l’escalfament d’aigua de piscines cobertes climatitzades . S’obté sumant spcE pcf tpcDE spdE pdf tpdDE Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 10 les demandes energètiques derivades de l’escalfament de l’aigua de les piscines descobertes climatitzades de l’edifici corresponents als 12 mesos de l’any. Es mesura en kWh/any. .sui ui tuiE f DE= (equació 10) on és l’energia solar anual requerida per a l’escalfament d’aigua per a usos industrials. Les seves unitats són kWh/any. és la contribució solar per a l’escalfament d’aigua per a usos industrials que l’Ordenança estableix en un 20%. és l’energia total anual necessària per a l’escalfament d’aigua per a usos industrials. S’obté sumant demandes energètiques derivades del consum d’aigua per a usos industrials corresponents als 12 mesos de l’any. Les seves unitats són kWh/any. Conegudes aquestes dades, ja es pot calcular la contribució solar total mínima. sac spc spd suist ta ta E E E EEF DE DE + + += = (equació 11) on F és la contribució solar anual de l’edifici stE és l’energia solar total requerida, en kWh/any. taDE és l’energia total anual requerida, en kWh/any. sACSE és l’energia solar anual requerida per a la producció d’ACS, en kWh/any és l’energia solar anual requerida per a l’escalfament de l’aigua de les piscines cobertes, en kWh/any és l’energia solar anual requerida per a l’escalfament de l’aigua de les piscines descobertes, en kWh/any és l’energia solar anual requerida per a l’escalfament d’aigua per a usos industrials, en kWh/any Les dades corresponents a la contribució solar total, l’energia total anual i l’energia solar anual total es poden consultar en la pantalla “Càlculs de la demanda” del software. suiE uif tuiDE spcE spdE suiE Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 11 3. Radiació solar Una vegada definides l’orientació i la inclinació dels captadors, el software calcula la radiació solar mensual incident sobre els captadors. L’energia incident en la superfície de captació és funció de la inclinació i l’orientació dels captadors solars i es determina a partir de les dades disponibles de radiació solar i la superfície de captació, en m². L’Atlas de Radiació Solar de Catalunya inclou dades mensuals de radiació solar sobre superfícies amb diferents inclinacions o orientacions. Les taules corresponents a la ciutat de Barcelona són les que es reprodueixen a continuació (MJ/m² dia). Taula 4 Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 12 Taula 6 Taula 5 Taula 5 Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 13 Taula 7 Normalment, els valors de la inclinació i l’orientació dels captadors no coincidirà amb els valors especificats a les taules 4, 5, 6 i 7. Per aquesta raó el software s’ha programat de manera que resolgui aquest problema. Pel que fa la inclinació, s’ajusta al valor més pròxim de la taula. El rang d’ajust de la inclinació és de ± 2,5º. Per exemple una inclinació de 51º, que està en el l’interval semiobert [47,5º - 52,5º), s’ajustarà a 50º. Pel que fa l’orientació, atès que la taula dóna salts d’angle de 30º en 30º, s’ha dissenyat el software per que faci interpolacions. Donat un angle α d‘orientació dels captadors, es comprova quines són les orientacions immediatament superior i inferior especificades a les taules, anomenades 1α i 2α . Per un mes i determinat, el valor de la radiació incident per a les inclinacions 1α i 2α seran 1iR i 2iR respectivament. El valor de la radiació incident R per a l’angle α s’obtindrà aplicant la fórmula 2 1 1 1 2 1 ( ) .( ) ( ) i i i i R RR R α αα α −= + −− (equació 12) on Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 14 iR és la radiació incident sobre el captador per a un angle α . Les seves unitats són les mateixes que les de 1 2,i iR R 1iR és la radiació incident sobre el captador per a un angle 1α ,en MJ/(m2.dia). 2iR és la radiació incident sobre el captador per a un angle 2α , en MJ/(m2.dia). α és el valor absolut de l’angle d’orientació del captador respecte de la direcció Sud. Es mesura en º 1α és l’angle d’orientació immediatament inferior a α , recollit a les taules de radiació. Es mesura en º 2α és l’angle d’orientació immediatament superior a α , recollit a les taules de radiació. Es mesura en º. Observis que la diferència 2 1( )α α− sempre serà 30º, tret que l’orientació α sigui 0º, 30º, 60º o 90º És important remarcar que cal transformar les unitats d’energia a kWh, utilitzant l’equivalència 1kWh = 3,6 MJ. 4. Aproximació de la corba de rendiment dels captadors a una recta L’Ordenança Solar estableix la necessitat d’especificar els paràmetres de la corba de rendiment dels captadors. L’expressió de la corba de rendiment és la proposada a la norma UNE EN 12975-2: 2 0 1 2. .a x a xη η= − − (equació 13) on η és el rendiment del captador. És adimensional. 0η és el factor òptic. És adimensional. 1a és el coeficient lineal de pèrdues tèrmiques. Les seves unitats són W/(m2.K). 2a és el coeficient quadràtic de pèrdues tèrmiques. Les seves unitats són W/(m2.K2). x és la variable independent. La seva expressió és ( )AMBTm Tx I −= on Tm és la temperatura mitjana del captador en K, AMBT és la temperatura ambient exterior en K, I és la intensitat de la radiació solar incident en el pla del captador en W/m2. Les unitats de x són K.m2/W. Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 15 El mètode f-chart, però, concep la corba de rendiment dels captadors com una recta del tipus ( ) .R n R LF F U xη τα= − (equació 14) on η és el rendiment del captador. És adimensional. ( )R nF τα és el factor d’eficiència òptica. És adimensional. R LF U és el coeficient global de pèrdues. Les seves unitats són W/(m2.K). x és la variable independent, és funció de la temperatura. La seva expressió és ( )AMBTe Tx I −= on Te és la temperatura d’entrada al captador en K, AMBT és la temperatura exterior en K, I és la intensitat de la radiació solar incident en el pla del captador en W/m2. Les unitats de x són K.m2/W. Es pot veure que el mètode f-chart utilitza únicament els paràmetres ( )R nF τα i R LF U . Per resoldre aquesta dificultat, el software calcula 20 punts de la corba de rendiment en la seva forma quadràtica, és a dir, utilitzant els paràmetres 0η , 1a i 2a de l’expressió proposada a la norma UNE EN 12975-2, i busca l’ajust a una recta pel mètode dels mínims quadrats, fent una regressió lineal, el que ens proporcionarà els valors de ( )R nF τα i R LF U . Els 20 punts s’escullen prenent com a valors de x els primers múltiples del valor 0,00625 resultant d’agafar la vintèssima part de: ( ) 100 800 AMBTe T I − = que representa el terme independent de la recta. Una vegada obtinguts els valors de ( )R nF τα i R LF U , ja podem aplicar el mètode f-chart. 5. Càlcul del paràmetre D1 Conegudes les necessitats energètiques de l’edifici, la radiació mensual incident en la superfície dels captadors i les característiques dels captadors, podem aplicar el mètode f- chart. Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 16 Bàsicament, el mètode consisteix en la determinació de la contribució solar o percentatge de la demanda energètica que cobreix el sistema solar a partir de dos paràmetres adimensionals D1 y D2 aplicant la següent expressió: 2 2 3 1 2 1 2 11,029. 0,065. 0,245. 0,0018. 0,0215.f D D D D D= − − + + (equació 15) El procediment de càlcul que utilitza el software per a la determinació de la superfície de captació solar necessària per cobrir una determinada demanda energètica és el següent: • Elecció d’una superfície de captadors solars Sc i d’un volum d’acumulació V inicials • Càlcul del paràmetre D1 • Càlcul del paràmetre D2 • Càlcul de la contribució energètica aportada pel sistema solar f per cada mes de l’any • Càlcul de la producció solar de cada mes de l’any, del total anual i de la contribució energètica anual F • Repetir els càlculs amb diferents valors de superfície de captació solar i de volum d’acumulació, si és necessari, fins assolir la contribució requerida. El paràmetre 1D expressa la relació entre l’energia absorbida pels captadors mesEA i la demanda energètica mensual considerada mesDE . 1 i i i mes mes EA D DE = (equació 16) on és el valor de 1D per al mes i. És adimensional és l’energia absorbida pels captadors en el mes i. Les seves unitats són kWh/mes. es la demanda energètica de l’edifici corresponent al mes i. Les seves unitats són kWh/mes A l’expressió anterior, l’energia absorbida pels captadors, imes EA , es pot calcular mitjançant la fórmula següent '. ( ). i imes C R mes EA S F Rτα= (equació 17) on: és l’energia solar absorbida pels captadors en el mes i. Les seves unitats són kWh/mes. imes EA 1i D imes EA imes DE Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 17 és la superfície dels captadors solars expressada en m2. és l’energia solar incident sobre la superfície dels captadors en el mes i . Les seves unitats són kWh/(m2.mes). és un factor adimensional, que es calcula amb la següent expressió: ' ' ( )( ) ( ) . . ( ) R R n R n R FF F F τατα τα τα    =       (equació 18) on: és el Factor d’eficiència òptica del captador. Aquest factor és característic del captador solar i s’obté a partir dels coeficients de la corba de rendiment, mitjançant la regressió lineal descrita anteriorment. és l’anomenat Modificador de l’angle d’incidència. Per a captadors amb una coberta de vidre, es pot acceptar un valor de 0,96. El software utilitza aquest valor per al càlculs. és l’anomenat Factor de correcció del conjunt captador-bescanviador. En general, es pot acceptar un valor de 0,95. El software utilitza aquest valor per al càlculs. Utilitzant aquestes fórmules, el software calcula dotze valors de 1D , un per a cada mes. 6. Càlcul del paràmetre D2 El paràmetre 2D expressa la relació entre l’energia perduda pel captador mesEP i la demanda energètica mensual de l’edifici mesDE : (equació 19) on és el valor de 2D per al mes i. És adimensional ( ) ( )n τα τα     ' R R F F 2 i i i mes mes EP D DE = 2i D ( )R nF τα CS imes R ' ( )RF τα Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 18 és l’energia perduda pels captadors en el mes i. Les seves unitats són kWh/mes. És la demanda energètica de l’edifici corresponent al mes i. Les seves unitats són kWh/mes Les pèrdues del captador es calculen amb l’expressió següent: (equació 20) on és l’energia solar perduda pels captadors en el mes i. Les seves unitats són kWh/mes. és la superfície dels captadors solars expressada en m2. En els càlculs automàtics recurrents, el software pren com a valor inicial de CS la superfície d’un únic captador. És un factor que es calcula mitjançant l’expressió següent: ' ' . 1000 R R L R R L FF U F F U    = (equació 21) on: és el coeficient global de pèrdues del captador. S’expressa en W/m2.K. Aquest factor és característic del captador solar i s’obté a partir dels coeficients de la corba de rendiment, mitjançant la regressió lineal descrita anteriorment. és l’anomenat Factor de correcció del conjunt captador-bescanviador. En general, es pot acceptar un valor de 0,95. El software utilitza aquest valor per als càlculs. és la temperatura mitjana mensual de l’ambient del mes i, en ºC. En el cas de la ciutat de Barcelona, les temperatures són les següents: imes EP imes DE imes EP CS ' 1 2. .(100 ). . .i i i imes C R L AMBEP S F U T t K K= − ∆ ' R R F F ' R LF U R LF U iAMB T Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 19 Mes G en er Fe br er M ar ç A br il M ai g Ju ny Ju lio l A go st S et em br e O ct ub re N ov em br e D es em br e A nu al TAF [ºC] 8,8 9,5 11,1 12,8 16,0 19,7 22,9 23,0 21,0 17,1 12,5 9,6 15,4 Taula 8 it∆ és el període de temps considerat. S’expressa en hores. En aquest cas, atès que el càlcul és mensual, representa el nombre d’hores del mes i. 1K S’anomena factor de correcció per emmagatzematge i es pot calcular mitjançant l’expressió següent: (equació 22) on V és el volum d’acumulació solar. S’expressa en litres. El software fixa el volum d’acumulació solar de manera que compleixi la condició. (equació 23) Per als càlculs recurrents, el software utilitza com a volum d’acumulació el valor 75. CV S= és el factor de correcció per a instal·lacions de producció d’ACS corresponent al mes i, i es calcula mitjançant l’expressió següent: (equació 24) on és la temperatura mitjana mensual de l’ambient en ºC per al mes i. és la temperatura mínima de consum acceptable. S’expressa en ºC. El software la fixa en 45ºC. 0,25 4 1 75. 75. C C VK S V S − = =   50 100 C V S < < 2 11,6 1,18 3,86 2,32 100 m i i i i ACS AF AMB AMB T T T K T + + −= − iAMB T mACS T 2 i K Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 20 és la temperatura d’aigua freda de xarxa. S’expressa en ºC. Les temperatures d’aigua freda de xarxa fixades per l’Ordenança Solar estan recollides a la taula 1. Utilitzant aquestes fórmules, el software calcula dotze valors de 2D , un per a cada mes. 7. Càlcul de la contribució energètica mensual aportada pel sistema solar - f Una vegada coneguts els valors mensuals dels paràmetres D1 i D2, es pot calcular la contribució solar mensual a partir de l’equació 15: 2 2 3 1 2 1 2 11,029. 0,065. 0, 245. 0,0018. 0,0215.i i i i iif D D D D D= − − + + 8. Contribució solar mensual i anual La producció energètica mensual de la instal·lació solar mesES es calcula amb l’expressió següent: (equació 25) on imes ES és l’energia solar mensual aportada durant el mes i. Les seves unitats són kWh/mes if és la contribució solar del mes i. No té unitats. És un tant per 1, però es sol expressar en % imes DE és la demanda energètica del mes i. S’expressa en kWh/mes La contribució solar anual F és la relació entre la suma de la producció solar dels 12 mesos de l’any i la demanda energètica anual. iAF T 12 1 12 1 i i mes i mes i ES F DE = = = ∑ ∑ . i imes i mes ES f DE= Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 21 9. Pèrdues per acumulació i distribució En alguns esquemes d’instal·lacions solars de producció d’ACS, les pèrdues energètiques en els circuits de distribució i en els dipòsits d’acumulació que formen part de la instal·lació solar poden arribar a ser importants. El software incorpora una correcció dels càlculs realitzats amb el mètode f-chart quan s’utilitza un dels dos esquemes indicats a continuació en sistemes de producció d’ACS en edificis plurifamiliars, que consisteix en la multiplicació de la contribució solar obtinguda per 0,86. Així, si la contribució solar mínima exigida en l’Ordenança Solar per a edifici plurifamiliar és del 60% i s’utilitza un dels dos esquemes indicats, la instal·lació solar s’haurà de dissenyar per arribar a una contribució solar anual del 69,8 % (0,60 / 0,86 = 0,698), calculada amb el mètode f-chart. 10. Càlculs recurrents Quan l’usuari especifica un nombre de captadors, les seves característiques, les dades d’orientació, les d’inclinació i un volum d’acumulació, el software realitza el càlcul seguint el procediment explicat en les pàgines precedents. D’aquests càlculs en resulta una contribució solar que complirà o no les exigències de l’Ordenança Solar. El software, però, independentment de la superfície proposa per l’usuari, també realitza un càlcul per proposar una superfície mínima de captadors i un volum d’acumulació que compleixi les especificacions de l’Ordenança Solar. Método de càlcul energètic utilitzat al software CÀLCUL OST 22 Aquest càlcul es dur a terme utilitzant un sistema de recurrència. Per a això, es parteix dels valors de les característiques dels captadors i, com a condicions inicials, es fan les suposicions següents: 1) La instal·lació només té un captador; per tant la superfície total de captació CS és la superfície unitària del captador. 2) El volum d’acumulació és sempre 75. CV S= Amb aquests paràmetres es realitza la primera iteració del càlcul, el que ens permet conèixer la contribució solar corresponent F . Si la contribució solar és menor que l’exigida, es guarda la CS com a cota mínima minCS i es defineix una nova CS seguint el criteri: 1) Si hi ha una cota màxima, la nova CS serà min 2 MaxC C C S S S += 2) Si encara no hi ha cota màxima, la nova CS serà el doble de la que s’ha utilitzat en la iteració anterior. Si la contribució solar és major que l’exigida, es guarda la CS com a cota màxima MaxCS i es defineix una nova CS seguint el criteri: 1) Si hi ha una cota mínima, la nova CS serà min 2 MaxC C C S S S += 2) Si encara no hi ha cota mínima, la nova CS serà la meitat de la que s’ha utilitzat en la iteració anterior. Es duu a terme una nova iteració amb els nous valors de CS , minCS i/o MaxCS i modificant convenientment el valor del volum d’acumulació. Es fan tantes iteracions com sigui necessari fins assolir que la contribució solar calculada sigui igual a l’exigida per l’Ordenança Solar. Per últim, amb la superfície obtinguda mitjançant aquest sistema recurrent, es calcula el nombre de captadors necessaris, ajustant-lo al valor enter per excés.