sauron.etse.urv.essauron.etse.urv.es/public/propostes/pub/pdf/676pub.pdf · projecte de control...

DEPARTAMENT D’ENGINYERIA ELECTRONICA ELECTRICA I AUTOMATICA

PROJECTE DE CONTROL D’UNA VIVENDA AMB ENERGIA SOLAR TERMICA, FOTOVOLTAICA I

CONTROL DE PERSIANES

AUTOR: ROGER GELONCH VILAMAJO TUTOR: JOSE RAMON LOPEZ LOPEZ

Tarragona, Novembre de 2004

Projecte de control d’energia solar tèrmica, fotovoltaica i de persianes. Índex

Escola Tècnica Superior d’Enginyeria ROVIRA I VIRGILI

1/4

Índex general

1. Memòria descriptiva. Pàg.

1.1 ACS i calefacció. 1.1.1 Antecedents. 1/174 1.1.2 Introducció. 1/174 1.1.3 Objecte del projecte. 1/174 1.1.4 Situació. 2/174 1.1.5 Titular. 2/174 1.1.6 Descripció general del sistema. 3/174 1.1.7 Possibles solucions i solució adoptada. 11/174 1.1.8 Posta en marxa i funcionament. 169/174 1.1.9 Prescripció tècnica. 173/174

1.2 Energia fotovoltaica.

1.2.1 Antecedents. 1/38 1.2.2 Introducció. 1/38 1.2.3 Objectius. 2/38 1.2.4 Diagrama de blocs. 2/38 1.2.5 Mòdul persiana. 25/38 1.2.6 Prescripció tècnica. 33/38 1.2.7 Posta en marxa de la instal·lació. 34/38 1.2.8 Entrega de la instal·lació. 34/38 1.2.9 Operacions de manteniment. 35/38



2/4

2. Memòria de càlcul.

Pàg. 2.1 ACS i calefacció.

2.1.1. Càlculs de les necessitats calòriques. 1/29 2.1.2. Càlcul de les pèrdues de calor per transmissió. 1/29 2.1.3. Càlcul del numero d’elements. 7/29 2.1.4. Càlcul del diàmetre de les canonades. 8/29 2.1.5. Càlcul de la pèrdua de calor horari en canonades. 10/29 2.1.6. Càlcul de la potència del generador. 12/29 2.1.7. Rendiment mínim del combustible. 12/29 2.1.8. Selecció del cremador. 12/29 2.1.9. Càlcul de les característiques hidràuliques del circulador. 12/29 2.1.10. Càlcul del dipòsit d’expansió. 13/29 2.1.11. Càlcul de la xemeneia. 16/29 2.1.12. Càlcul de les necessitats a cobrir d’ACS. 16/29 2.1.13. Càlcul dels paràmetres de la superfície col·lectora. 17/29 2.1.14. Càlcul de la intensitat útil. 18/29 2.1.15. Càlcul de la superfície de col·lectors necessària. 18/29 2.1.16. Càlcul dels valors dels components electrònics. 20/29 2.1.17. Amortització econòmica. 27/29

2.2 Energia fotovoltaica.

2.2.1. Potència i temps per a instal·lacions fotovoltaiques d’il·luminacions d’edificacions. 1/21

2.2.2. Càlcul dels consums mitjans diaris. 1/21 2.2.3. Càlcul de la secció del conductor. 3/21 2.2.4. Càlcul de la capacitat de l’acumulador i el número de pannells

necessaris per a habitatge tot amb energia fotovoltaica. 3/21 2.2.5. Càlcul de la capacitat de l’acumulador i el número de pannells

necessaris per a habitatge amb il·luminació fotovoltaica. 7/21 2.2.6. Elecció del nombre de bateries d’acumulació. 9/21 2.2.7. Regulador de càrrega. 10/21 2.2.8. Càlcul de la capacitat de l’acumulador i el número de pannells

necessaris per a habitatge tot amb energia fotovoltaica amb factor d’utilització k = 0.6. 10/21

2.2.9. Càlcul de la capacitat de l’acumulador i el número de pannells necessaris per a habitatge amb il·luminació fotovoltaica amb factor d’utilització k = 0.6 i dies d’autosuficiència n = 7. 13/21

2.2.10. Elecció del nombre de bateries d’acumulació. 16/21 2.2.11. Regulador de càrrega. 16/21 2.2.12. Distribució i protecció dels circuits elèctrics. 16/21 2.2.13. Solució adoptada. 17/21 2.2.14. Càlcul de les caigudes de tensió. 18/21 2.2.15. Font d’alimentació. 19/21



3/4

Pàg.

2.3. Disseny i serigrafia. 1/15

2.4 Microcontrolador i codi de programa.

2.4.1 Descripció. 1/30 2.4.2 Codi del microcontrolador. 20/30 2.4.3. Comentari del programa. 28/30

2.5 Annexos.

Annex 1. L’energia del Sol. 1/9 Annex 2. Càlcul de les necessitats calòriques mitjançant

el coeficient de transmissió k. 1/4 Annex 3. Estudi de radiacions. 1/22

3. Plec de condicions.

3.1 Fontaneria. 1/22 3.2 Calefacción y ventilación. 9/22 3.3 Electricidad. 18/22

5. Pressupost.

5.1. Quadre de preus. 2/25 5.2. Amidaments. 21/25 5.3. Disseny i serigrafia. 24/25 5.4. Pressupost. 25/25



4/4

4. Relació de plànols. LAMINA

4.1 Emplaçament. 1/26 4.2 Localització. 2/26 4.3 Alçat i secció. 3/26 4.4 Planta baixa. 4/26 4.5 Primera planta. 5/26 4.6 Segona planta. 6/26 4.7 Equipament planta baixa. 7/26 4.8 Equipament primera planta. 8/26 4.9 Equipament segona planta. 9/26 4.10 Esquema ACS primera planta. 10/26 4.11 Esquema ACS segona planta. 11/26 4.12 Esquema calefacció primera planta. 12/26 4.13 Esquema calefacció segona planta. 13/26 4.14 Detall sala de màquines. 14/26 4.15 Detall bastidor col·lector ACS i fotovoltaic. 15/26 4.16 Esquema circuit elèctric planta baixa. 16/26 4.17 Esquema circuit elèctric primera planta. 17/26 4.18 Esquema circuit elèctric segona planta. 18/26 4.19 Esquema circuit col·lector, ACS i calefacció 19/26 4.20 Esquema circuits exteriors (lluminositat, temperatura i persiana). 20/26 4.21 Esquema de circuits exteriors. 21/26 4.22 Esquema control col·lector (control PIC 16F84). 22/26 4.23 Esquema control col·lector (control entrades PIC 16F84). 23/26 4.24 Esquema control col·lector (control sortides PIC 16F84). 24/26 4.25 Esquema elèctric. 25/26 4.26 Distribució d’energia elèctrica. 26/26




1. MEMORIA DESCRIPTIVA

AUTOR: ROGER GELONCH VILAMAJO TUTOR: JOSE RAMON LOPEZ LOPEZ Tarragona, Novembre de 2004

Projecte de control d’energia solar tèrmica, fotovoltaica i de persianes. Memòria descriptiva ACS i calefacció


1/174

1.1. Memòria descriptiva ACS i calefacció.

1.1. 1.- Antecedents. L’aprofitament energètic he estat una preocupació per part de les diferents civilitzacions. Des

de fa moltes generacions l’home ha intentat aprofitar l’energia procedent del sol. Aquesta s’ha aprofitat per a diferents finalitats, ja sigui escalfar aigua, generar calor, descongelar entre d’altres.

S’observa com en civilitzacions anteriors a la nostra, i en llocs càlids ja s’utilitzava l’aigua

per tal de refrescar l’ambient en els patis de les cases. L’aigua calenta també s’ha utilitzats en banys públics.

Aquests diferents efectes produïts per part de l’acció dels sol, s’han anat millorant amb el pas

del temps degut a l’aparició de nous elements i materials que ha fet possible una evolució en el temps de materials, tècniques, rendiments i costos.

Els primers elements per tal d’aconseguir un escalfament de l’aigua varen ser molt primaris,

qualsevol recipient o recinte per emmagatzemar aigua a la qual hi tocava el sol era suficient. Amb el pas dels anys s’han anat construint o fabricant objectes més adequats que en permetien un augment de rendiment.

1.1.2. Introducció.

Amb la realització del present projecte, es pretén utilitzar un mètode ecològic amb energies alternatives per a l’escalfament de l’aigua mitjançant captadors tèrmics. Això permetrà l’utilització de l’energia solar i evitar en la mesura del que sigui possible unes fonts d’energia no respectuoses amb el medi ambient, com pot ser el cas de : combustibles fòssils, gas, electricitat. Es preveu estalviar l’aigua al màxim i per tant un maltractament de la mateixa mitjançant la recirculació de la mateixa quan la temperatura no sigui la requerida per a l’ús en qualsevol punt d’utilització de l’ACS. També es contempla el fet de poder baixar les persianes de forma automàtica mitjançant una cèl·lula de llum.

En definitiva, el projecte pretén aplicar una idea innovadora en un muntatge ecològic,

mitjançant un control per mitjà d’un microcontrolador.

Per a aquest efecte s’utilitzaran elements adequats existents en el mercat que puguin satisfer les necessitats requerides. Les energies convencionals en cap cas seran menys tingudes i s’utilitzaran com a energia de suport en cas de no ser suficient l’energia solar captada per part dels diferents col·lectors i pannells.

1.1.3. Objecte del projecte. L’objecte del present projecte és el càlcul i realització del sistema de calentament i

distribució d’aigua calenta sanitària (ACS), aquesta s’escalfarà mitjançant plaques solars tèrmiques.



2/174

Per tal de dur a terme aquest projecte s’han realitzat els següents procediments:

- Càlcul de les necessitats calòriques.

- Càlculs dels elements captadors i emissors necessaris.

- Disseny del circuit captador i distribuïdor.

- Elecció dels components adequats per al correcte funcionament.

- Edició de planos i esquemes.

- Redactat del manteniment de la instal·lació. Per tal de minimitzar el mal aprofitament de l’aigua, és realitzarà la instal·lació d’un circuit

tancat que permetrà la circulació de l’aigua de tal manera que, l’ACS sortirà a la temperatura adequada tot just es requereixi d’aquest servei; això ens permetrà estalviar l’aigua que es perd en el període que transcórrer entre que surt freda fins a l’instant en que surt calenta. S’implementarà la funció de baixar les persianes automàticament quan es faci fosc si l’usuari autoritza aquesta funció.

Per la realització del control s’utilitzarà un microcontrolador. Aquest permetrà controlar les

diverses funcions que es requereixen per al control de la calefacció, l’ ACS i baixar les persianes en funció de la llum a l’exterior.

1.1.4 Situació. La realització d’aquest projecte es realitzarà al carrer Prat de la Riba num. 174 de la localitat

de Juneda. Aquesta vila està situada a la comarca de Les Garrigues, província de Lleida. La localitat de Juneda es localitza al peu de la N-240 (nacional de Tarragona a Sant Sebastià

i Bilbao), al quilòmetre 73. Es troba a cinc quilòmetres de Les Borges Blanques i a disset de Lleida. L’habitatge es troba situat a cinquanta metres de l’escola municipal pública Manuel Ortiz i a

dos-cents cinquanta metres de l’estació de trens de la mateixa localitat. 1.1.5 Titular. El titular de l’obra es Promocions Climahabit, amb NIF 54389675-F, amb seu social al carrer

Pere Quart amb número 15 3er 4a, de la localitat d’Alcoletge província de Lleida amb codi postal 25136. El numero de telèfon es el 973574593.

El sol·licitant es el senyor Jaume Martí Torres, amb NIF 34582159-C, amb domicili al carrer

Prat de la Riba número 174 de la localitat de Juneda.



3/174

1.1.6. Descripció general del sistema. Per a la realització del projecte es dissenyen una sèrie de blocs, aquests blocs resumiran les

diferents parts de que consta el projecte. Aquests blocs estan pensats des de camp fins al control, cada bloc representarà una funció

concreta del sistema, aquests blocs poden estar formats per diferents elements, sensors i actuadors. El diagrama mostrarà el funcionament de forma genèrica del sistema amb el corresponent

diagrama.

Figura 1. Els blocs del sistema. Els diferents blocs utilitzats son: · CAPTACIO.

Aquest bloc permet captar l’energia solar. Aquest sistema permetrà captar l’energia procedent del sol mitjançant la utilització de captadors solars adequats, amb un sistema de recirculació del fluid caloportador, amb la inclusió d’un sistema per tal d’evitar que el fluid es congeli per sota dels -10 ºC. Aquest sistema d’anticongelat permetrà que el fluid caloportador torni al circuit captador quan la temperatura exterior sigui superior els 0 ºC.

Per dur a terme aquest muntatge es requereix tres pannells col·lectors solars, un intercanviador, un dipòsit acumulador, dos circuladors i tres electrovàlvules de tres vies. Els circuladors i les electrovàlvules seran controlades pel sistema de control.



4/174

· CALEFACCIO I ACS.

Aquest bloc s’encarrega de l’emmagatzematge i de la distribució de l’energia captada. Aquest sistema s’encarrega d’obtenir l’aigua de l’intercanviador i recircular-la cap a l’acumulador d’ACS. També comprendrà l’escalfament de l’aigua per mitjà de la caldera i per distribuir-se cap als elements emissors. Tindrem l’entrada d’aigua de la ret publica. Aquest sistema permetrà distribuir l’ACS en funció de la necessitat de l’usuari i mantenir l’aigua sempre a una temperatura d’uns 50 ºC per tal d’evitar la pèrdua d’aigua des del punt d’escalfament fins al del subministre, ja que si aquesta fos freda, l’usuari deixaria sortir l’aigua fins que aquesta fos òptima per a l’ús. Per dur-ho a terme es farà recircular l’aigua per mitjà d’un electrocirculador. Aquest bloc s’encarregarà de mantenir la temperatura general de la casa per sobre d’una temperatura designada per l’usuari. Mitjançant un escalfament de l’aigua a la caldera, aquesta aigua recircula i escalfa els emissors, aquest fet permetrà augmentar la temperatura ambient de la casa.

Per a portar a terme aquestes necessitats es requereix d’un intercanviador, d’una caldera, una electrovàlvula de tres vies, tres circuladors, un dipòsit d’acumulació d’ACS, i amb els corresponents radiadors.

· INDICACIO. Indica l’estat dels diferents elements, així com un correcte funcionament del mateix. S’instal·laran diverses senyals visuals de l’estat del sistema. El sistema captador i el sistema de distribució tindran els diferents leds indicadors en el cas de funcionament correcte. En cas d’anomalia, aquest romandrà apagat.

· SENSOR

Aquest sistema està comprés per tots els sensors ja siguin de temperatura o de nivell, mitjançant els quals s’actua sobre la resta d’elements. Totes aquestes senyals s’utilitzaran com a entrada al sistema de control, i mitjançant el control s’actuarà sobre l’element en concret. Per tal de dur a terme el mencionat anteriorment, serà necessari: · Per a la part de captació: un sensor de temperatura del pannell en contacte amb fluid caloportador per tal de detectar en qualsevol moment la temperatura. Tres sensors de nivell, per tal de corregir el nivell de fluid en funció de la senyal que se n’obté. Un interruptor per tal de poder parar el sistema captador. I la senyal que ens indicarà el buidat del fluid caloportador. · Per al sistema de distribució tenim: quatre sensors de temperatura, tres que capten la temperatura del fluid i un d’ambient. Una senyal d’aturada que permetrà deturar el sistema de distribució. I un interruptor que permetrà pujar la temperatura del circuit superior a 80 ºC per evitar la legionel·la.



5/174

· CONTROL. El microcontrolador rep els diferents senyals en funció de l’estat de la variable i actua en funció de l’estat dels diferents senyals. Aquest sistema controlarà tot el procés del circuit, així com actuarà sobre els diferents actuadors en funció de les entrades llegides anteriorment. D’aquesta manera s’actuarà sobre el circuit amb una gran rapidesa. Ja que cada segon es completaran diversos cicle de programa que contemplaran l’analisis de l’estat dels sensors i l’actuació sobre els diferents elements.

Les diferents variables a controlar es reflexen a continuació:

NOM DEFINICIO ENTRADA o SORTIDA

ST1 Sensor de temperatura del fluid caloportador ENTRADA SN1 Sensor nivell alt del fluid caloportador al col·lector ENTRADA SN2 Sensor nivell baix del fluid caloportador al dipòsit acumulador ENTRADA SN3 Sensor nivell baix del fluid caloportador al col·lector ENTRADA

Tº EXT Temperatura exterior indicant -10 ºC ENTRADA P Parada d’emergència de tot el bloc ENTRADA

B1 Senyal per activar el circulador i fer circular el fluid caloportador de l’intercanviador al col·lector

SORTIDA

B2 Senyal per activar el circulador per retornar el fluid al circuit quan la temperatura exterior sigui superior a 0 ºC.

SORTIDA

EV2 Senyal per activar o desactivar la electrovàlvula 2 SORTIDA EV3 Senyal per activar o desactivar la electrovàlvula 3 SORTIDA EV4 Senyal per activar o desactivar la electrovàlvula 4 SORTIDA L1 Senyal indicativa de l’estat de funcionament. SORTIDA

Taula 1. Relació de senyals que tenen relació amb el sistema captador d’energia tèrmica. A continuació es relacionen les senyals que tenen relació amb el sistema de distribució, així

com ACS i calefacció.



6/174

NOM DEFINICIÓ ENTRADA o

SORTIDA STI Sensor de temperatura de l’aigua a l’intercanviador. ENTRADA STA Sensor de temperatura de l’aigua a l’acumulador. ENTRADA

STACS_1 Sensor de temperatura de l’aigua calenta sanitària. Planta 1 ENTRADA STACS_2 Sensor de temperatura de l’aigua calenta sanitària. Planta 2 ENTRADA

STE Sensor de temperatura ambient a l’edifici. ENTRADA PSALM Pulsador per evitar legionel·la. ENTRADA

P Parada d’emergència de tot el bloc ENTRADA TSALM Sensor temperatura per arribar l’aigua a 80 ºC. Per evitar legionel·la. ENTRADA

CAL Senyal per activar la caldera en cas de que sigui necessari SORTIDA B3 Senyal per activar el circulador i circular l’aigua per l’intercanviador

o de la calefacció cap a l’acumulador. SORTIDA

B4 Senyal per activar el circulador i circular l’aigua de l’acumulador cap al circuit ACS.

SORTIDA

B5 Senyal per activar el circulador i circular l’aigua de la calefacció cap als elements emissors.

SORTIDA

EV1 Senyal per activar o desactivar la electrovàlvula 1. SORTIDA L2 Senyal indicativa de l’estat de funcionament. SORTIDA

EV_1 Senyal per activar l’electrovàlvula per al control de ACS planta 1. SORTIDA EV_2 Senyal per activar l’electrovàlvula per al control de ACS planta 2. SORTIDA

Taula 2. Senyals relacionades amb el sistema de distribució. Aquestes entrades i sortides seran actives a nivell alt ‘1’ a 5 V. I no actives a nivell baix de

‘0’ a una tensió de 0V.

Figura 2. Esquema del circuit a controlar.



7/174

· Control del sistema de captació mitjançant col·lectors.

Per al sistema de captació de l’aigua calenta mitjançant col·lectors, s’utilitzen diferents

sensor de controls, així com diferents actuadors. A la sortida de l’últim col·lector hi trobem un sensor de temperatura, ST1. Aquests sensor

dona un senyal actiu a nivell alt ‘1’, a 5 V, quan la temperatura del fluid caloportador es superior a 50 ºC. Quan la temperatura es inferior a 50 ºC la senyal obtinguda del sensor està a nivell baix ‘0’, 0V.

Al dipòsit intercanviador hi ha habilitat un sensor de temperatura STI a la sortida, com en el

cas de la sortida de l’últim col·lector. Aquest sensor indicarà si la temperatura a la sortida de l’intercanviador es suficientment alta amb un ‘1’, 5 V, o pel contrari, si es insuficient, donarà un ‘0’ amb 0 V. Aquest sensor estarà graduat a 50 ºC, considerant aquesta temperatura com a òptima per a una utilització en ACS. Aquesta temperatura o una superior permetrà una mescla amb aigua de la ret en el moment d’utilització.

A la sortida de l’últim col·lector solar, tenim una vàlvula de seguretat que obrirà el circuit en

cas d’emergència per sobrepressió del fluid caloportador, aquesta pot està provocada per un mal funcionament de la regulació de l’entrada de l’aigua de la ret per mitjà de les vàlvules de retenció, o bé per un augment de la temperatura del fluid caloportador que circula pels col·lectors amb el conseqüent augment de pressió.

A la part inferior de l’últim col·lector i part més baixa del circuit s’hi instal·larà una

electrovàlvula EV4 que s’utilitzarà en cas de buidat d’emergència del fluid caloportador per una temperatura inferior a -10 ºC mitjançant el senyal del sensor de temperatura exterior. Aquesta electrovàlvula de 3 vies, permetrà al fluid caloportador circular cap al dipòsit acumulador del fluid caloportador mitjançant els diferents accionaments.

S’instal·la una bomba, B1, de circulació del fluid caloportador. Aquesta bomba permetrà la

recirculació del fluid un cop sortit de l’intercanviador i cap als col·lectors, també ajudarà en el moment del buidat dels col·lectors.

La electrovàlvula de tres vies, EV2, permetrà el pas a través seu per tal d’aconseguir la

correcta recirculació de l’aigua, però també permetrà el buidat del circuit cap al dipòsit d’acumulació del fluid.

La electrovàlvula de tres vies, EV3, permetrà la recirculació del fluid pel circuit en

condicions normals, o un cop buidat el circuit de fluid caloportador permetrà omplir-lo de nou. A la sortida del dipòsit d’acumulació del fluid caloportador s’hi instal·la una bomba, B2,que

permetrà el bombeig de fluid caloportador des del dipòsit cap al circuit i col·lectors, aquesta bomba omplirà el circuit fins a rebre una senyal d’un sensor de nivell, SN1, ubicat en el lloc més alt dels col·lectors solars, prop del purgador. Aquest sensor tindrà la finalitat doble de indicar quan el circuit ha quedat reomplert després d’haver estat buidat i es fica el sistema en marxa de nou; i mantenir el nivell del fluid caloportador durant el normal funcionament del circuit.

El dipòsit acumulador de fluid caloportador disposarà d’un sensor de nivell, SN2, indicatiu

de baix nivell. Aquest donarà un senyal quan el nivell sigui inferior a un mínim que el buidat del circuit no permeti omplir-ho. Donarà una senyal visual indicativa de que es pot omplir el dipòsit amb fluid caloportador.



8/174

A la sortida on està ubicada la electrovàlvula EV4 de buidat d’emergència s’hi instal·larà un

sensor de nivell, SN3, que indicarà quan el circuit col·lector està buit, i per tant donarà una senyal per tal de parar la bomba B1.

El sistema de captació de ACS es podrà parar en qualsevol moment, prop de la caldera

s’ubicarà un endoll el qual permetrà que el sistema es pari, permetent un buidat manual si es desitja, o reparar l’aparell que estigui avariat.

Per tal de tenir totes les senyals controlades s’utilitzarà un 74174 que conté 6 biestables D,

amb Clear directe comú, aquest component ens permetrà obtenir els valors de les diferents entrades prèviament borrades mitjançant un Clear i assignats els valors a cada biestable mitjançant un CK que permetrà assignar a cada sortida Q, el valor de l’entrada D. Aquest valor podrà ser utilitzat per comprovar l’estat actual del sistema i actuar sobre les diferents sortides amb conseqüència.

Figura 3. Esquema del sistema captador. · Control del sistema de calefacció i ACS. El sistema de calefacció es independent del d’ACS. L’aigua del circuit del sistema de

calefacció es escalfat mitjançant la caldera. Aquesta es propulsada mitjançant una electrobomba de circulació, B5. Per tal d’obtenir el màxim rendiment a l’aigua escalfada en la calefacció, si alguna habitació no es previst que estigui habitada, es pot tancar la clau de pas, per tal d’evitar les pèrdues de calor que es produirien en va, o si més no, reduir el cabdal a través de l’emissor per tal de mantenir una temperatura mínima. L’aigua calenta sanitària s’obtindrà dels col·lectors solars sempre i quan aquest fet sigui possible, en el cas en que els col·lectors no puguin subministrar l’aigua a la temperatura adequada, aquesta mancança serà suplementada mitjançant l’ajuda de la calefacció.



9/174

A la sortida de l’intercanviador tenim un sensor de temperatura, STI, que permetrà decidir si

la temperatura es suficientment alta a una temperatura mínima de 50 ºC. Per tal d’acumular l’aigua calenta al dipòsit acumulador, l’electrobomba B3, permet de

bombejar l’aigua procedent de l’intercanviador si la temperatura es suficient o bé de la calefacció, quan la temperatura de l’aigua procedents dels col·lectors no es suficient. Per tal d’obtenir l’aigua calenta procedent de l’intercanviador o de la calefacció, l’electrovàlvula EV1, permetrà aquesta commutació.

Quan la temperatura de l’aigua de les canonades de ACS baixi per sota una temperatura de

consigna 50 ºC, el sensor de temperatura STACS_1 i STACS_2, per a cada planta, ho indicarà.

Per tal que l’aigua circuli per les canonades de ACS o per tal de donar el servei necessari, la electrobomba B4, farà circular l’aigua bé per donar servei o bé cap al dipòsit acumulador. Aquesta senyal combinada amb les de STACS_1 i STACS_2, habilitaran que s’obri l’electrovàlvula de la planta en la que la temperatura sigui inferior a la de consigna. Això s’aconseguirà mitjançant una porta AND amb la senyal de B4 i la del respectiu sensor de ACS per a cada planta.

A la sortida de l’acumulador s’hi instal·larà un sensor de temperatura, STA, aquest permetrà obtenir la temperatura de l’aigua al dipòsit d’acumulació, si la temperatura es suficient 50 ºC, o si no, l’aigua escalfada haurà de procedir de la calefacció. En diferents llocs de l’habitatge s’hi instal·larà sensors de temperatura STE, regulats a la temperatura requerida per al lloc on s’instal·la, aquests termòstats de temperatura es regularan en funció de les necessitats. S’utilitzarà un interruptor ubicat en una zona accessible per tal d’aturar el sistema de calefacció, PC, en cas d’avaria, emergència o buidat del circuit. També tenim per al circuit de ACS un interruptor, TSALM, per tal de que en el moment de polsar-lo al circuit d’ACS s’hi obtingui una temperatura de 80 ºC per tal d’eliminar la legionel·la. Per tal de controlar el funcionament de la caldera, tindrem el senyal CAL, que indicarà la necessitat o no del funcionament de la calefacció per a l’escalfament de l’aigua. Per tal d’indicar el correcte funcionament del circuit a controlar, la senyal L1, indica mitjançant un led el correcte funcionament.

Es contemplarà la possibilitat de prémer un polsador i fer pujar la temperatura fins a una temperatura mínima de 80 ºC, per tal de poder eliminar la legionel·la, TSALM.

Per al control del sistema de la calefacció tindrem els següents actuadors:

Per tal de controlar les sis senyals corresponents a entrades i les sis senyals corresponents a sortides, s’utilitzarà per a l’emmagatzematge dels diferents valors a aplicar sobre els diferents actuadors, s’utilitzarà un 74174 que conté 6 biestables D, amb Clear directe comú, aquest component ens permetrà obtenir els valors de les diferents entrades prèviament borrades mitjançant un Clear i assignats els valors a cada biestable mitjançant un CK que permetrà assignar a cada sortida Q, el valor de l’entrada D.

S’observen a l’esquema del circuit, els tres col·lector solars, amb els diferents elements que

ho controlen. Tenim un circulador WIKING 6, que serà el que mitjançant un control i en funció de la temperatura de l’ACS i dels sensors de nivell del fluid caloportador. En aquest circuit es troben dues electrovàlvules de tres vies, que permetran el buidat del fluid caloportador cap a un dipòsit quan la temperatura sigui inferior als -10 ºC. El circulador ubicat a la sortida del dipòsit d’emmagatzematge del fluid caloportador i que permetrà retornar el fluid caloportador al circuit serà un WIKING 4



10/174

regulat correctament, aquest circulador permetrà que durant un normal funcionament del circuit, el circulador pugui afegir fluid caloportador quan el sensor de nivell indiqui que falta fluid caloportador. La electrovàlvula de la sortida més baixa del col·lector solar permetrà el buidat total de tots els col·lectors.

El fluid caloportador en un funcionament normal intercanviarà la calor rebuda del sol en un

intercanviador amb el sensor de temperatura adequat per tal de funcionar l’intercanvi de calor per a una temperatura adequada.

A la sortida de l’intercanviador hi ha una electrovàlvula la qual, en funció de la temperatura,

discriminarà entre rebre l’aigua dels col·lectors solars o de la calefacció i l’hi permetrà el pas cap al dipòsit d’acumulació ACS. En el circuit d’ACS hi ha diferents sensors els quals donaran la senyal a un electrocirculador quan la temperatura de l’aigua en algun punt del circuit es inferior a la necessària, i permetrà mitjançant el circulador que augmenti la temperatura, d’aquesta manera la temperatura de l’ACS sempre serà la d’ús, evitant una pèrdua d’aigua desmesurada cada cop que s’hagi d’utilitzar.

El sistema de calefacció anirà sempre depenent de la calefacció, els diferents sensors

indiquen quan la temperatura en una zona està per sota de la fixada com a referència. Es important per part de l’usuari final un correcte ús de la temperatura, així com baixar la temperatura de consigna dels termòstats quan aquesta sigui elevada o d’una zona de pas. En les habitacions que no s’hi habiti, es recomana regular el comandament de pas d’aigua del radiador per tal de limitar-lo a mantenir una temperatura mínima i evitar tenir l’habitació a una alta temperatura sense ser habitada.

Figura 4. Esquema circuit distribució ACS i calefacció



11/174

1.1.7. Possibles solucions i solució adoptada. 1.1.7.1. Diferents esquemes d’instal·lacions. 1) Buidatge automàtic. Aquest sistema utilitza aigua com a fluid de transport. La prevenció de congelació i

trencament del col·lector es realitza mitjançant el buidat de l’aigua continguda en els col·lectors. Aquest buidatge es pot fer manual o automàtic mitjançant una vàlvula selenoide que s’obra quan s’arriba a una temperatura mínima prefixada.

El mètode manual pot ser acceptable per aquelles zones en la que les temperatures menors de

0º C són escasses al llarg de l’any i fàcils de preveure. En els altres casos es preferible la vàlvula encara que això augmenti lleugerament el cost.

Tant el col·lector com la canonada ha d’estar degudament inclinada per tal de facilitar el

buidatge per gravetat. En aquest tipus d’instal·lació no es necessita intercanviador de calor, ja que el fluid tèrmic es

aigua potable la qual es pot utilitzar directament. Aquest fet ens abarateix el projecte i ens millora el rendiment global.

Per una altra part ens trobem en que al buidar el circuit l’aire ens produirà una acceleració de la corrosió del col·lector. S’haurà d’instal·lar col·lectors d’alumini. Es realitzarà una despesa important d’aigua en cas de tenir varis col·lectors i que les temperatures siguin baixes freqüentment.

Figura 5. Esquema del buidat automàtic.



12/174

2) Autodrenatge. Per tal d’evitar la despesa d’aigua de la instal·lació de buidatge automàtic, s’ha dissenyat un

circuit de forma que l’aigua continguda en els col·lectors caigui per gravetat al propi tanc d’acumulació.

El tanc d’acumulació estarà situat per sota dels col·lectors. S’ha d’instal·lar un intercanviador

de calor, ja que tot el sistema es trobaria a la pressió de la ret i els col·lectors no es drenarien. La bomba s’ha de dimensionar tenint en compte que es tracta d’un circuit obert, per tant, ha

de ser capaç de vèncer tant les pèrdues del circuit com la diferència d’altura entre el tanc i els col·lectors.

Figura 6. Esquema del circuit d’autodrenatge. 3) Circuit tancat. Es el mètode més utilitzat. Per evitar la congelació del fluid dels col·lectors, s’utilitza un

fluid amb anticongelant que circula en circuit tancat entre el col·lector i el tanc d’acumulació. Degut a que el fluid no es potable, aquest no pot entrar en contacte amb l’aigua a utilitzar,

per tant, s’utilitzarà un intercanviador de calor que pot anar incorporat en el propi tanc d’acumulació o instal·lat fora del tanc de forma auxiliar. En aquest cas, l’aigua potable ha de circular entre el tanc i l’intercanviador, aquest fet exigeix la presència d’una bomba que ha d’estar convenientment connectada al control.

Aquest sistema es l’adequat quan els col·lectors poden tenir problemes de corrosió, ja que el

fluid tèrmic a part de l’anticongelant pot portar additius anticorrosius que limitin els processos de corrosió interna a que estan sotmesos els col·lectors solars.

El fet de ser un circuit tancat, permet que la bomba que ha de fer circular l’aigua sigui més

petita que en el casos anteriorment mencionats.



13/174

Figura 7. Esquema del circuit tancat. 4) Termosifó. Va ser el primer sistema que es va muntar en un sistema de calentament d’aigua, degut a la

simplicitat del mateix. No s’utilitza cap tipus de bomba per fer circular l’aigua, es basa en col·locar el col·lector

solar per sota del tanc d’emmagatzematge de forma que l’aigua calenta en el col·lector es mogui per si sola pel fet de ser menys densa que la resta de l’aigua del circuit.

Aquest tipus de muntatge està especialment indicat per a zones amb el clima temperat. Una

gran avantatge es que no necessita manteniment ni energia elèctrica. Te una limitació i es que necessàriament, el fons del tanc ha d’estar, com a mínim, 50 cm.

per sobre del límit superior del col·lector solar.

Figura 8. Esquema del circuit de termosifó.



14/174

5) Solució adoptada. Per a la instal·lació a projectar s’opta per la instal·lació de circuit tancat. Aquesta instal·lació

constarà del conseqüent fluid amb anticongelant per tal d’evitar la congelació del fluid dels col·lectors. Aquest no pot entrar en contacte amb l’aigua a utilitzar. Caldrà utilitzar un intercanviador de calor que pot anar incorporat en el propi tanc d’acumulació o instal·lat fora del tanc de forma auxiliar. Evitarà en gran mesura la possible corrosió. La bomba de recirculació serà més petita ja que es tractarà d’un circuit tancat.

1.1.7.2. Mètode d’escalfament. 1) Radiadors. Es tracta d’un sistema que utilitza elements emissors de calor. Aquests elements, es situaran

a prop de l’entrada d’una font de fred, com pot ser una finestra, una vidriera, una porta. El número d’elements en el radiador aniran en funció de la superfície i l’altura del recinte,

així com de la capacitat d’aïllar l’interior de l’exterior i per tal d’evitar el màxim possible la pèrdua de temperatura. Per a aquest efecte, es aconsellable que les finestres siguin el més petites possibles i evitar en la mesura del que sigui possible, evitar les grans vidrieres, que ens provocaran calor a l’estiu i fred a l’hivern.

2) Terra radiant. Es tracta d’un sistema a base d’un circuit que es disposa per terra, d’aquesta manera, el

circuit escalfa el terra i a partir d’això s’escalfa la resta de la casa. Aquest sistema, requereix d’una gran despesa d’energia tèrmica per començar a escalfar; de

la mateixa manera, per deixar d’escalfar es requereix que es dissipi tota l’energia emmagatzemada en el terra.

Aquest mètode no es adequat quan es necessiti escalfar l’habitatge de forma ràpida. No es

adequat quan l’estada a l’edifici sigui breu i intermitent. Tampoc es aconsellable per a les zones on la temperatura es manté força constant al llarg de l’hivern.

Es difícil detectar una fuita i solucionar-la pot representar un cost molt alt. Permet dissenyar

el circuit per zones, per tant, es podran escalfar les zones de la casa que s’hagin d’habitar i deixar sense escalfar la zona on no s’habiti en aquell moment.

3) Solució adoptada. En aquest cas la solució adoptada es la de la utilització d’aparells radiadors envers del terra

radiant. Aquest s’instal·laran de forma indicada anteriorment. El nombre necessari d’elements per habitació serà calculat en la memòria de càlcul. Amb els radiadors no ens caldrà molta energia tèrmica per tal de començar a escalfar, i l’escalfament serà més ràpid, si bé per al refredament de la casa també es realitzarà de forma més ràpida. La localització de les avaries i reparació de les mateixes serà molt més ràpid i barat que en el cas del terra radiant. Algun estudis mèdics discrepen del benefici de tenir molta escalfor a la planta dels peus.



15/174

MODEL Cotes en mm Capacitat

aigua Pes en kg Cada element

en kcal/h. Cost

JET60 570 500 97 0.44 1.45 147 108.9 10.20 JET70 670 600 97 0.52 1.76 172 125.6 12.20 JET80 770 700 97 0.60 1.99 187 142.2 13.40

(1) (2) Taula 3. El radiador d’alumini model JET te les següent característiques :

(1) Emissió calorífica en kcal/h per a ? t = 60 º C. (2) Emissió calorífica en kcal/h per a ? t = 50 º C.

? t = (T. Mitja radiador - T. Ambient) en º C. 1.1.7.3. Transmissió de calor a la caldera. Per a suplir possibles mancances a l’hivern, serà necessari un sistema d’escalfament d’aigua

auxiliar, mitjançant una calefacció. La transmissió de calor d’un cos o ambient a un altre es realitza quan existeix una diferencia

de temperatura entre ambdós cossos. En una caldera, hi trobem principalment tres zones que es troben a diferent temperatura,

aquestes són: la cambra de combustió, les parets del circuit de fums i l’aigua, per tant hi haurà un intercanvi de calor de la zona més calenta a la més freda.

Aquesta transmissió es realitza de tres formes diferents : · Radiació. La radiació es la que emet la flama sense estar en contacte amb les parets. · Convecció. La convecció es deguda al desplaçament de les molècules dels gasos de combustió en tot el

seu recorregut. · Conducció. La conducció es la que transmet la flama al incidir sobre la superfície de la cambra de

combustió. La gran part d’aquest calor (excepte el que es perd per la sortida de fums), es absorbit per les

parets de la cambra de combustió i les del circuit de fums, a partir d’aquest moment, mitjançant conducció i convecció passa a l’aigua de la caldera.

La cambra de combustió es la part de la caldera on es crema el combustible. La temperatura

que arriba la flama pot ser de fins a 1800 ºC, encara que depèn, principalment del combustible utilitzat i la relació combustible-aire. El circuit de fums es el camí que han de recórrer els fums a través de la caldera, des de la cambra de combustió fins a la cambra de fums. El circuit de fums dependrà del disseny de l’equip, provocant una major o menor sinuositat del circuit de fums. La temperatura a la sortida de la caldera dependrà també del combustible utilitzat i del tipus de



16/174

cremador (atmosfèric o mecànic) podent oscil·lar entre 125 ºC i 240 ºC. La caixa de fums es la part de la caldera on conflueixen els gasos de combustió en el seu recorregut final, d’aquí mitjançant un tram de connexió es condueixen cap a la sortida de fums.

1) Mètode de càlcul dels factors.

Per efectuar-se el càlcul de les necessitats calòriques d’un edifici, s’ha de determinar les

pèrdues de calor per transmissió en parets, finestres, terres, sostres, portes i les pèrdues per infiltració d’aire a cadascun dels locals que componen l’edifici. Caldrà afegir uns complements per orientació nord, intermitència i per dos o més parets del local amb accés directe a l’exterior.

Per tal de calcular les necessitats calòriques de cada edifici, utilitzarem el mètode dels tres

factors. Aquests tres factors es multipliquen a la superfície del local, i estan basats en les característiques i situació del edifici.

Factor A. Aquest factor varia en funció de l’ús al que es destina l’habitabilitat del local, de

l’emplaçament en el context de l’edifici i del regim de calefacció que s’utilitzi en l’edificació.

En el càlcul del factor A, ens podem trobar diferents casos: 1. Edificació amb calefacció:

Per a edificis amb calefacció en totes els apartaments i amb règim de funcionament a nivell

individual, tenim que el factor A tindrà un valor pel que fa a l’edifici situat en una planta intermitja.

Funció del local Valor factor A Menjador i sala d’estar 76

Dormitori 67 Cuina 62

Bany exterior 71 Bany interior 53

Rebedor 53 Distribuïdor 27

Taula 4. Taula del factor A per a edifici en planta intermitja. Pel que respecte als edificis situats en planta baixa o en contacte amb el terreny o ultima

planta sota coberta.





Taula 5. Taula del factor A per a edifici en planta sota coberta.



17/174

2. Edificació sense calefacció. Per a edificis sense calefacció i amb regim de funcionament a nivell individual, tenim dues

possibilitats. En el cas del local en planta intermèdia.





Taula 6. Edificis sense calefacció i amb règim de funcionament a nivell individual amb planta intermitja. En els pisos situats en una planta baixa en contacte amb el terreny o en una ultima planta

sota la coberta, tenim :

Funció del local Valor factor A

Menjador i sala d’estar 106 Dormitori 97

Cuina 92 Bany exterior 101 Bany interior 83


Taula 7. Factor A per a pisos situats en una planta baixa en contacte amb el terreny o en una ultima planta sota la coberta. 3. Edificació amb calefacció central. Pels edificis amb calefacció integral i amb règim de funcionament a nivell central. Tenim

dos casos, el primer es el cas d’un pis situat en una planta intermèdia d’una bloc amb més de dos plantes.





Taula 8. Factor A per a pis situat en una planta intermèdia d’una bloc amb més de dos plantes. En el cas d’un bloc, el pis situat en planta baixa o en una planta baixa amb contacte amb el

terreny o en un últim pis sota coberta. En aquest cas tindrem un factor A :



18/174

Funció del local Valor factor A

Menjador i sala d’estar 78 Dormitori 69

Cuina 64 Bany exterior 73 Bany interior 55


Taula 9. Factor A per pis situat en planta baixa o en una planta baixa amb contacte amb el terreny o en un últim pis sota coberta. 4. Edificació amb calefacció central. Per a edificis unifamiliars d’una sola planta i amb règim de funcionament a nivell central.

Per a un edifici situat en planta baixa i en contacte amb el terreny.





Taula 10. Factor A per edificis unifamiliars d’una sola planta i amb règim de funcionament a nivell central. Factor B. Aquest factor es usat com a coeficient corrector, i s’aplica en funció de la

temperatura de l’exterior de l’edifici. A continuació trobarem una llista de les províncies espanyoles amb les corresponents temperatures exteriors que ens serviran per trobar el factor corrector. Consultar taula 11 i 12.

Temperatura ºC

+ 5 + 4 + 3 + 2 + 1 0 -1 -2 -3 -4 -5

Factor B 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 Taula 11. Taula per obtenir el valor del factor B en funció de la temperatura mitja.

Factor C. Aquest factor regula les necessitats a partir del tipus de construcció, basant-se en

l’antiguitat i l’estat de l’edifici.

En el cas d’edificis de construcció actual, amb murs exteriors amb aïllament tèrmic, vidres en cambra d’aire, entre d’altres, tenim que aplicar un factor C igual a 1.

En el cas d’una edificació antiga amb l’aïllant regular, murs exteriors amb cambra d’aire i

vidres senzills, s’haurà d’aplicar un factor C igual a 1.20.

En el cas d’edificacions molt velles, sense aïllament ni cambra d’aire, s’ha d’aplicar un factor corrector de 1.44.



19/174

Província Temperatura ºC

Província Temperatura ºC

Àlaba -4.0 La Rioja -1.2 Albacete -4.2 Les Palmes 12.4 Alacant 3.1 Lleó -6.0 Almeria 5.0 Lugo -2.0 Astúries -0.2 Lleida -5.0

Àvila -6.0 Madrid -2.3 Badajoz -1.0 Màlaga 3.9 Balears 3.0 Múrcia -1.0

Barcelona 1.6 Navarra -5.0 Burgos -6.4 Orense -3.0 Caceres 1.0 Palència -6.0 Cadis 1.5 Pontevedra 0.4

Cantàbria 3.5 Salamanca -5.7 Castelló 2.0 Segòvia -6.0

Ciutat real -4.1 Sevilla 1.0 Córdoba -0.8 Soria -7.0 Cuenca -7.0 Tarragona 1.0 Girona -3.0 Tenerife 10.0

Granada -2.0 Terol -6.7 Guadalajara -4.0 Toledo -4.0 Guipúscoa -1.0 València 0.4

Huelva 1.0 Valladolid -5.0 Osca -5.0 Biscaia -0.2 Jaén 0.0 Zamora -6.0

La Corunya 3.4 Saragossa -2.9 Taula 12. Temperatura exterior mínima.

2) Mètode de càlcul de les pèrdues per transmissió de calor.

El valor de les pèrdues de calor per cada transmissió es determina mitjançant la formula: Qt = S · k · ? T On : Qt = quantitat de calor en kcal/h. S = superfície em m2. k = Coeficient de transmissió de calor en kcal/h·m2·ºC. ? T = Diferència entre la temperatura interior i l’exterior (Ti-Te). Aquest valor k tant sols es aplicable a parets de construcció homogènia.



20/174

Local Temperatura Bany 20

Menjador 20 Dormitori 15

Habitacions de servei 18 Aseos 18

Sala d’estar 20 Vestíbuls i passadís 18

Soterrani 13 Taula 13. Temperatures interiors recomanades en habitatges. La temperatura exterior mínima a adoptar en el càlcul de calefaccions per a la localitat de

Juneda serà de -5 ºC per a un tipus de calefacció normal, segons UNE 24045. Càlcul de les pèrdues en l’habitatge. Per tal de determinar les pèrdues per transmissió utilitzarem les formules anteriors. Aquestes

formules s’utilitzaran per a calcular les pèrdues en cada paret de forma individual. Tenim unes parets amb les següents característiques pel que respecta a l’habitatge de: 1.5 cm de guix + 5 cm de totxana buida + 12 cm de totxana buida + 2 cm de rebossat,

aquesta paret te un coeficient de transmissió k de 1.35. Per al terra del garatge tenim un coeficient de transmissió k = 2.00, corresponent a un terra

sense aïllar. La temperatura exterior del terra es de 4 ºC. Per que respecta a les finestres, tenim un coeficient de transmissió k = 3.2 corresponent a finestres amb doble vidre, amb una cambra d’aire de 12mm. metàl·lica. Per a les portes metàl·liques en contacte a l’exterior tenim un coeficient de transmissió de k = 5.00, mentre que si està en contacte a un local sense calefacció, el coeficient de transmissió k es 3.9. Tenim que per a una teulada formada de guix, forjat ceràmic, cambra d’aire, rasilla, morter ciment, rasilla, morter ciment i la teula, un coeficient de transmissió k de 0.91.

Càlcul de les pèrdues per infiltració d’aire. Aquestes pèrdues es calcularan segons la següent forma: Ql = V · Ce · Pe · ? · ? t

Ql = Quantitat de calor en kcal/h.

Ce = Calor específic de l’aire 0.24 kcal/kg ºC.

Pe = Pes específic de l’aire sec 1.24 kg/m3 a 10 ºC i 1.205 a 20 ºC.

? = nº renovacions /hora (0.5 en general excepte menjador-estar i bany que es pot utilitzar 1).

? t = Diferència entre la temperatura interior i l’exterior (ti-te).

V = Volum en m3. Càlcul de les pèrdues de calor totals.



21/174

Per determinar les pèrdues totals de calor utilitzarem la següent formula:

Q = (Qt + Ql) · (1 + F) On:

Q = Quantitat de calor total en kcal/h.

Qt = Quantitat de calor total per transmissió.

Ql = Quantitat de calor total per infiltració d’aire.

F = Suma de suplements. Per a la realització del càlcul de les pèrdues totals de calor hem de tenir en conté dos paràmetres a aplicar pel que respecta a l’apartat de suplements, aquests dos paràmetres son: per intermitència, reducció nocturna(0.05) i més de dos parets a l’exterior (0.05). Per tant la suma de suplements ens dona un total de F = 0.1.

1.1.7.4. Classificació de les calderes. Segons el material utilitzat per a la seva construcció, les calderes poden classificar-se en: · Calderes de ferro fos. Formades per elements de ferro fos acoblats entre si mitjançant mangitos i tirants d’unió. · Calderes d’acer. Fabricades amb xapa d’acer i soldades elèctricament. Segons el tipus de combustible trobem que es poden classificar en: · Calderes de combustibles sòlids. Aquestes calderes poden cremar llenya o carbó i la seva combustió es genera en les graelles

de la caldera. La flama serà més o menys intensa segons l’aire que entra a través de la porta reguladora de tir. Aquesta porta es pot regular automàticament, instal·lant un regulador de temperatura de l’aigua de la caldera. Les calderes que funcionen amb combustibles sòlids, l’aire que necessiten per la combustió prové de mode natural de la succió o tir que exerceix la pròpia sortida de fums. Per a que aquestes calderes funcionin correctament es fonamental que el tir de la base de la sortida de fums sigui ≥ 3mm.

Per tal d’obtenir un tir adequat, es important dimensionar i executar correctament la sortida

de fums. Si la sortida de fums te defectes, es manifestarà per la dificultat d’arribar l’aigua a 60-70 ºC de temperatura. Es podrà millorar netejant-la, aïllant-la tèrmicament i finalment augmentant l’altura de la sortida de fums.

Les dimensions de la sortida de fums aniran en funció de l’altura i la calefacció elegida

segons la taula llistada més endavant.



22/174

L’altura de la sortida de fums per a calderes de poca potència, serà de 5 a 6 metres com a mínim. Es convenient disposar d’un registre per la neteja de la sortida de fums de la caldera. En aquest tipus d’instal·lació el circulador de la calefacció es preferible instal·lar-lo en el retorn de la instal·lació i pròxim a la caldera, d’aquesta manera estarà menys exposat a les inèrcies tèrmiques.

Per tal d’evitar que l’aigua de la calefacció pugi excessivament de temperatura en el cas de

que el circulador deixi de funcionar per falta de tensió elèctrica o per avaria, es recomanable instal·lar un equip d’antiembalament, de funcionament automàtic.

Aquest equip d’antiembalament, ha de funcionar quan la temperatura de l’aigua arribi a 97

ºC, llavors la sonda de temperatura obra la vàlvula de descàrrega tèrmica, permetent la circulació d’aigua freda de la ret que absorbirà l’excés de temperatura de l’aigua de la calefacció. La vàlvula es tancarà automàticament quan la temperatura descendeixi.

Figura 9. Esquema calefacció. També es pot fer treballar un o dos emissors en forma de termosifó, es a dir, un o dos

emissors que funcionaran independentment del circulador i que ajudaran a dissipar l’excés de temperatura quan el circulador no estigui operatiu, per efecte termosifó, l’aigua calenta pujarà cap a l’emissor provocant la circulació. S’ha d’advertir que en calefaccions de combustible sòlid, el control de la combustió es força difícil.

Es recomanable instal·lar dipòsits d’expansió tancats amb la corresponent vàlvula de

seguretat de ½”. Com a equips antiembalament tenim de la casa ROCA RADIADORES,S.A. els equips AE 0 i AE 1.



23/174

Altura sortida de fums 5 m. 10 m. 15 m.

CALDERA

Secció dm2

Diàmetre o costat quadrat

cm

Secció dm2


cm

Secció dm2


cm

FORESTAL

4

22.5

2.8

19

2.8

19 P-10-3 P-10-4 P-10-5

2.4

17.5

2.4

17.5

2.4

17.5

P-30-5 P-30-A-5

2.5

18

2.5

18

2.5

18

P-30-6 3 20 2.5 18 2.5 18 P-30-7

P-30-A-7

3.4

21

2.8

19

2.8

19 P-30-8 4 22.5 2.8 19 2.8 19 P-30-9

P-30-9-A

4.7

24.5

3.3

21

2.8

19 NGO-50/20

NGO-50/20GT NGO-50/20GTA

2.8

19

2.5

18

2.5

18 NGO-50/25

NGO-50/25GT NGO-50/25GTA

3.1

20

2.5

18

2.5

18 NGO-50/35

NGO-50/35 GT

3.7

22

2.8

19

2.5

18

NGO-50/40 NGO-50/40GT

NGO-50/40GTA

4.5

2.4

3.3

21

2.8

19 NGO-50/45

NGO-50/45 GT

4.8

25

3.7

22

3.1

20 NGO-50/55

NGO-50/55 GT

5.8

27

4.6

24

3.7

22 LAIA-20 GT 2.8 19 2.5 18 2.5 18 LAIA-25 GT

LAIA-25 GTA

3.1

20

2.5

18

2.5

18 LAIA-30 GT

LAIA-30 GTA

3.7

22

2.8

19

2.5

18 LAIA-35 GT 4.3 23.5 3.3 21 2.8 19 LAIA-45 GT

LAIA-45 GTA

4.8

25

3.7

22

3.1

20 LAIA GTI

LAIA GTI-R LAIA GTI-I

3.1

20

2.5

18

2.5

18

GO-50 GTI GO-50 GTI-R

2.4

17.5

1.8

15

1.8

15

GAVINA GT GAVINA GTI

GAVINA GTI-R GAVINA GTA

2.4

17.5

1.8

15

1.8

15

Taula 14. Secció i diàmetre en funció de l’altura i de la caldera.



24/174

· Calderes policombustibles. Aquest tipus de calderes pot utilitzar qualsevol tipus de combustibles (sòlid, gas-oil o gas).

Normalment s’ofereixen en el mercat preparades per cremar combustibles sòlids, però es poden adaptar fàcilment per utilitzar gas-oil o gas mitjançant un equip de transformació. Quan treballen amb sòlids, s’ha de tenir en compte l’indicat en l’apartat anterior de calderes per a combustibles sòlids.

Les calderes policombustibles es comercialitzen es dues versions, aquestes són :

1) Calefacció.

2) Calefacció més aigua calenta sanitària (mixta). 1) Calefacció. En la versió de calefacció, l’equip de transformació per gas-oil i gas, consta generalment de:

porta de cremador, pantalla pas de fums, quadre de comandament i interruptor de seguretat. L’interruptor de seguretat es situa a la porta del cremador. La missió d’aquest es la de deixar sense tensió elèctrica el cremador en el cas de que s’obri la porta, impedint l’accionament accidental del cremador.

De calderes policombustibles versió carbó i gas-oil per a calefacció tenim els models P-10 i

P-30. 2) Calefacció més aigua calenta sanitària (mixta). La versió mixta, la caldera proporciona dos serveis, el de calefacció i el d’aigua calenta

sanitària. Aquestes calderes surten equipades amb un dipòsit d’acumulació, quadre de comandament i circulador per produir aigua calenta sanitària. L’equip de transformació d’aquesta versió, per utilitzar gas-oil o gas, consta de : porta de cremador, pantalla pas de fums, quadre de comandament i interruptor de seguretat.

Els models per a calefacció més aigua calenta sanitària policombustibles en versió gas-oil

tenim el model P-30-A. Per a calderes adaptades per a combustibles líquids, el circulador de la calefacció es pot

realitzar indistintament en l’anada o en el retorn. · Calderes de gas-oil. Són calderes d’un elevat rendiment degut a que el disseny es especificat per utilitzar aquest

combustible. Es poden trobar en tres versions:

1) Caldera i grup tèrmic sols calefacció.

2) Grup tèrmic mixt per a calefacció i ACS.

3) Grup tèrmic mixt per a calefacció i ACS amb acumulació.



25/174

1) Caldera i grup tèrmic sols calefacció. Aquest grup incorpora a part de la caldera, el cremador, el circulador i el quadre de

comandament. Calenta l’aigua sense acumular-la en un tanc tant sols per a calefacció ja sigui per a terra tèrmic o calefacció. Es produirà la posta en funcionament del cremador, quan es detecti la senyal del termòstat.

D’aquest grup tenim el model NGO-50 GT. 2) Grup tèrmic mixt per a calefacció i ACS. Aquest grup es generador que a més a més de calefacció produeix aigua calenta sanitària

instantània mitjançant un intercanviador. Aquest grup s’entrega amb tots el accessoris muntats en la caldera, es a dir, cremador, circulador, dipòsit d’expansió, vàlvula de seguretat i intercanviador productor d’aigua calenta sanitària. En aquest grup quan es necessita ACS s’haurà de produir al moment, per tant no serà instantània.

El model LAIA GTI es un grup tèrmic mixt de gas-oil. 3) Grup tèrmic mixt per a calefacció i ACS amb acumulació. Aquest grup difereix del grup tèrmic mixt per calefacció i ACS per l’acumulació que es

realitza en un dipòsit acumulador en la producció d’ACS. Els dipòsits poden estar situats en la part superior o inferior de la caldera o en un lateral de la mateixa. D’aquesta manera disposarem d’una gran quantitat d’ACS quan sigui necessària, un cop escalfada tant sols requerirà un petit manteniment de la temperatura inversament proporcional a la qualitat de l’aïllament tèrmic .

El model de la casa ROCA, SA. per a grup tèrmic mixt per a calefacció i ACS amb

acumulació es el NGO-50 GTA. Els grups tèrmics de línia blanca estan pensats per anar situats entre els mobles de la cuina.

· Calderes de gas. Aquestes calderes que utilitzin gas com a combustible poden ser murals (penjades a la paret),

de peu (instal·lades o recolzades al terra) o convectors murals de gas. 1) Calderes murals a gas. Les calderes murals a gas són generadors compactes que es comercialitzen totalment

equipades amb els accessoris i controls necessaris per obtenir un funcionament automàtic i d’elevades prestacions. Es poden classificar de diverses maneres :

Segons l’encesa:

· Piezoelèctric.

· Elèctric.



26/174

Segons control de flama:

· Termopar – cremador pilot.

· Ionització. Segons cambra de combustió:

· Tir natural.

· Cambra estanca i tir forçat. Segons els serveis:

· Calefacció.

· Calefacció i ACS.

· Calefacció i ACS per acumulació. Encesa piezoelèctrica. Son calderes amb un sistema d’encesa que es produeix per cada impacte entre peces de

metall - ceràmica – metall. El sistema Piezoelèctric, s’utilitza majoritàriament per l’encesa de cremadors pilot de les calderes que s’equipin amb cremadors atmosfèrics.

Encesa electrònica. Aquestes calderes disposen d’un tren de guspires que es produeixen mitjançant un petit

circuit electrònic per acció manual i automàtica. Control de flama per termopar. La majoria de les calderes murals que s’han comercialitzat disposen d’un control de flama

termopar. Consisteix en un metall que al calentar-lo es capaç d’emetre una corrent elèctrica que s’aprofita per excitar una electrovàlvula que obri o tanqui el pas de gas-oil.

Control de flama mitjançant sonda d’ionització. Es tracta de calderes generalment electròniques amb un sistema de seguretat de major

rapidesa de resposta que el sistema termopar. Caldera de tir natural. Són calderes murals que agafen l’aire del propi ambient on estan emplaçades i l’evacuació

dels gasos de la combustió s’ha d’efectuar mitjançant la depressió que exerceix el conducte d’evacuació.



27/174

Tipus d’evacuació de gasos:

Evacuació de gasos per xemeneia individual.

Conductes d’evacuació col·lectives tipus shunt.

Evacuació de gasos per conducte horitzontal a l’exterior de la façana.

Evacuació de gasos per conducte vertical a l’exterior de la façana.

Figura 10. Detall xemeneia tipus shunt.

Figura 11. Detall xemeneia individual.



28/174

Figura 12. Detall xemeneia exterior horitzontal. · Calderes amb cambra estanca i tir forçat.

Són calderes que consisteixen en tenir una cambra estanca de combustió tancada, es a dir,

l’aire per la combustió entra a la cambra de combustió per depressió que exerceix l’extractor electromecànic quan expulsa els gasos de combustió a l’exterior.

Les calderes murals a gas poden ser muntades en diferents esquemes: 1) Calderes de sols calefacció. Aquesta caldera únicament efectua el servei de calefacció per a l’habitatge.

Figura 13. Esquema hidràulic calefacció.



29/174

2) Calefacció i ACS instantània. Són calderes que proporcionen dos serveis, com poden ser calefacció i ACS. Té prioritat la

producció de ACS sobre el servei de calefacció. L’aigua que es va a consumir, passa a través de un intercanviador que té la pròpia caldera i es escalfada instantàniament.

Figura 14. Esquema calefacció i ACS. 3) Calefacció i ACS per acumulació. En aquesta caldera a part dels components indicats anteriorment, comuns a totes les calderes

murals, es subministren amb dipòsit acumulador. La producció d’aigua calenta sanitària s’efectua per acumulació.

Figura 15. Esquema calefacció i ACS.



30/174

· Calderes de peu a gas. Les calderes de peu per gas incorporen, un cremador atmosfèric, la línia de gas i el quadre de

control. Generalment aquest tipus de calderes estan formades d’elements de ferro fos. Hi ha models que a part de calefacció generen ACS en producció instantània i en acumulació. En les calderes a gas, la connexió d’aquesta amb la xemeneia es recomana que sigui d’un metall llis i resistent a la corrosió. L’altura vertical mínima del conducte de fums amb connexió a la caldera es de 20 cm. En les calderes amb cremadors atmosfèrics, el diàmetre de la xemeneia serà igual o major que el diàmetre de connexió de la caldera.

Els models de calderes de peu a gas són el G-30 i NG-100 GTA. · Convectors murals de gas. El convector mural de gas, és un producte format per una caldera i emissor. Engloba ambdós

elements: primer una caldera, ja que té una cambra de combustió estanca, amb un cremador atmosfèric governat per un termòstat i una encesa mitjançant piezoelèctric. Per un altre costat, l’emissor que transfereix el calor generat en la combustió, al local.

Un model de convector mural NC-3000. · Calderes d’energia elèctrica. En aquestes calderes, l’energia que s’utilitza es l’electricitat, aplicada directament a unes

resistències que escalfen l’aigua de la caldera. Incorporen, a l’igual que les calderes murals a gas, tots els accessoris necessaris per a un funcionament automàtic i permeten adaptar la seva potència a les necessitats de l’habitatge.

· Càlcul de la potència del generador.

A la caldera te lloc l’intercanvi de calor entre el que emet el combustible cremat i el fluid calefactor que el rep. La potència de la caldera es determina segon la següent fórmula: P = ( ) aQlQ ⋅+ On : P = Potència caldera en kcal/h. Q = Potència instal·lada en radiadors kcal/h Ql = Pèrdues de calor per canonades kcal/h.

a = Augment per inèrcia, de 1.1 a 1.2. · Solució adoptada.

La solució adoptada per aquest apartat es una caldera de gas-oil amb grup tèrmic mixt per a

calefacció i ACS amb acumulació. Es decanta per l’elecció de calefacció a base de gas-oil, ja que es la font de generació més accessible, ja que el gas no està disponible. La caldera ha de ser capaç de proporcionar aigua calenta per a calefacció i per a acumulació A.C.S. L’evacuació de fums es farà mitjançant xemeneia vertical a l’exterior de la façana.



31/174

1.1.7.5. Instal·lació i selecció de calderes. 1) Instal·lació de calderes. Excepte en les calderes pensades per anar a la cuines, s’hauran de preveure espais suficients

al seu voltant per facilitar les operacions de neteja i manteniment. En ambdós casos el lloc de la instal·lació ha d’estar ben ventilat. Quan la potencia de la caldera sigui superior a 50 kW (43000 kcal/h), es precís disposar d’una sala de calderes.

La connexió de la caldera a la ret de distribució (anada i retorn) ha d’efectuar-se de manera

que en cas de necessitat pugui realitzar-se ràpidament la seva desconnexió. 2) Selecció de calderes. Per a la selecció de la caldera s’ha de tenir en compte els següents punts :

Tipus de material desitjat.

Serveis de calefacció i/o ACS.

Tipus de combustible a utilitzar en la combustió.

Necessitats calorífiques de l’habitatge. La caldera seleccionada es el model GT1.05 de la casa FERROLI. Les característiques

d’aquesta caldera son les següents:

· Potencia tèrmica útil: 27000 k/cal o 31.5 kW.

· Potència tèrmica: 29700 k/cal o 34.5 kW.

· Cabdal de combustible: 2.86 kg/h

· Angle d’injecció: 60º

· Pressió de la bomba: 12 bar.

· Cremador recomanat: SPATIO 1R

· Tensió d’alimentació: 220 V 50 hz.

Per a l’elecció de la potència de la caldera, un cop realitzats els càlculs necessaris, s’aplicarà un factor del 15% per a les possibles pèrdues. Aquestes pèrdues es poden reduir si la canyeria s’aïlla correctament.

1.1.7.6. Xemeneies i cremadors. 1) Xemeneies. La xemeneia d’una calefacció te per missió l’evacuació dels gasos procedents de la

combustió cap a l’exterior. La xemeneia s’ha d’encarregar de crear en la cambra de combustió de la caldera la depressió necessària per al correcte funcionament. Les característiques més importants d’una xemeneia són l’altura i la secció. En l’extrem superior s’ha de tenir una altura suficient per evitar que estiguin sotmeses a turbulències que dificultin el tiratge per la proximitat d’edificis i obstacles. La seva construcció ha de ser vertical i evitar angles inferiors a 60º.



32/174

Càlcul de la xemeneia. La xemeneia te la missió d’evacuar els gasos de combustió procedents de l’habitatge. Al

mateix temps, el tir que produeix facilita l’entrada de l’aire necessari per la combustió. El tir de la xemeneia s’origina per la diferència de pesos específics de l’aire exterior i dels

gasos de combustió, i per tant més intens quan alta es la xemeneia encara que depèn de les resistències que ofereixen els conductes de fum de la caldera i de les característiques constructives de la pròpia xemeneia.

( )YgYaHT −⋅=

On: T = Tir xemeneia en mm c.a. H = Altura vertical en metres. Ya = Pes específic aire exterior en kg/m3. Yg = Pes específic gasos combustió en kg/m3.

Taula 15.Valors del tir per metre lineal de xemeneia a una temperatura exterior a 25 ºC.

Temperatura mitja fums Tir xemeneia en mm c.a./m 200 ºC 0.44 225 ºC 0.48 250 ºC 0.51 275 ºC 0.54 300 ºC 0.57 350 ºC 0.62

El tir es major com més elevada sigui la diferència de temperatures entre la de l’aire exterior

i la dels gasos. En una xemeneia sobredimensionada o construïda amb material inadequat que no asseguri la seva estanqueitat, es produiran infiltracions d’aire fred que disminuiran el tir i el rendiment de la combustió, amb el conseqüent malbaratament d’energia.

Càlcul de la secció Es determina mitjançant la fórmula:

hPKS ⋅= On: S = Secció en cm2. P = Potència caldera en kcal/h. h = Altura reduïda en metres. k = Coeficient = 0.03 per a solids. 0.02 per a líquids. 0.008 a 0.014 per calderes sobrepresionades. Aquesta fórmula contempla la presència dels conductes per la unió de la caldera amb la xemeneia, canvis de secció i direcció entre d’altres, que han de ser considerats per evitar errors de dimensionat. Per aquests conceptes, l’altura real vindrà reduïda en:



33/174

0.5 metres per canvi de direcció o T.

0.5 metres per canvi de secció

1 metre per cada metre de tram horitzontal.

1 metre per cada m.m. de pèrdua de càrrega de la caldera.

Per tant, l’altura reduïda de la xemeneia es determina per:

( )pLnHh ++⋅−= 5.0 h = altura reduïda.

H = altura real.

n = número de colzes.

L = longitud horitzontal.

p = resistència caldera 2 - 4 mm. (1)

(1) 2 mm. fins 160000 kcal/h.

3 mm. fins 320000 kcal/h.

4 mm. més de 320000 kcal/h.

La resistència ‘p’ sols ha de considerar-se per calderes amb habitatge en depressió. Per tant, per tal d’obtenir el valor de l’altura tenim que : L’altura real ‘H’ te un valor de 12 m. El numero de colzes ‘n’ es 1. la longitud horitzontal ‘L’ es de 0.5m. Pel que respecta a la resistència de caldera ‘p’ es de 1mm. ( ) ( ) 925.05.01125.0 =++⋅−=++⋅−= pLnHh m. Pel que respecta a la secció, tenim que: 67.16692500002.0 =⋅=⋅= hPkS cm2. Càlcul del conductor horitzontal La secció del conductor horitzontal es determina segons la formula: ( )( )16.0 +⋅⋅= HLSE On: E = Secció en cm2 del canal horitzontal.

S = Secció vertical cm2.

L = Longitud horitzontal m. L < H/2

H = Altura xemeneia m.



34/174

2) Cremadors. Són els aparells dissenyats per poder cremar el combustible líquid o gasos de forma segura i

totalment automàtica. Poden ser de dos tipus : Mecànics. Atmosfèrics. · Mecànics. Els cremadors mecànics són aquells en que l’aire necessari per a la combustió s’introdueix a

la caldera a una certa pressió produïda per un ventilador, que incorpora el propi cremador. El funcionament d’aquests cremadors és automàtic, la posta en marxa i l’aturada s’efectuen segons la demanda de calor de la caldera (termòstats). Aquesta informació la rep el component principal del cremador, la caixa de control, i de les ordres oportunes als elements del cremador actuant en una ordre preestablert.

Abans de cada encesa, la caixa de control fa funcionar el ventilador i s’efectua una ventilació

forçada de la cambra de combustió, evitant d’aquesta manera, una possible acumulació de gasos, que podrien ser perillosos quan es genera l’encesa.

· Cremadors mecànics a gas-oil. En els cremadors mecànics a gas-oil, el combustible surt polvoritzat a alta pressió, a través

d’una boquilla, produint-se la mescla necessària de gas-oil i aire per a una perfecta combustió. El sistema de seguretat en contra el fallo de la flama es mitjançant fotoresistència. La fotoresistència és un element de control òptic de la flama. És sensible quan incideix la llum sobre ella, la resistència es fa menor i deixa passar la corrent excitant un relé que transmet a la caixa de control el senyal d’existència de la flama i permet el seu funcionament.

Un model d’aquest cremador és el CRONO. · Cremadors mecànics a gas. En els cremadors mecànics a gas, el combustible surt pel cabeçal de combustió mesclant-se

amb l’aire introduït pel ventilador en la proporció adequada, produint-se una flama homogènia i estable. Existeix una seguretat total contra el defecte o falta de flama mitjançant una sonda de ionització. Aquesta sonda està constituïda per una barnilla d’acer resistent a les altes temperatures, un aïllant de porcellana (per on es fixa el cabeçal de combustió del cremador) i un born destinat a la connexió del cable conductor d’unió amb l’amplificador. Entre la flama, la sonda i el propi circuit cremador, s’estableix un circuit elèctric.

La sonda detecta la presència de flama per mesura de la corrent d’ionització creada entre

ambdós. Aquesta corrent, arriba fins a l’amplificador i excita el relé detector de flama permeten el funcionament del cremador.

Un model de cremador mecànic a gas es el PR. · Cremadors atmosfèrics a gas. Els cremadors atmosfèrics a gas, són aquells en que la pressió del gas s’utilitza per efectuar

l’aspiració de l’aire necessari per a la combustió. L’element de seguretat d’aquests cremadors es generalment un termopar i en alguns models la sonda de ionització.



35/174

3) Instal·lació de cremadors mecànics. Les calderes han de portar els cremadors que indica el fabricant i la instal·lació del cremador

es molt senzilla. En la canyeria d’aspiració del combustible dels cremadors a gas-oil es convenient instal·lar, a més a més de la vàlvula de peu, una clau de pas i un filtre. En el cas de calderes de fins a 50.000 kcal/h tenim:

· Vàlvula de peu de 3/8”.

· Clau de pas de 10/12 mm. de diàmetre.

· Filtre de 3/8”.

· Canyeria de coure de 10/12 mm. de diàmetre. Generalment la bomba del cremador és suficient per efectuar l’aspiració del combustible des

del dipòsit. Es posarà un grup de pressió, quan el desnivell existent entre els fons del dipòsit i el cremador superi els 3,5 m. Tots els cremadors poden cremar des d’una quantitat mínima fins a una màxima de combustible que depèn d’una boquilla de polvorització en els cremadors de gas-oil i de la pressió del gas en els cremadors de gas.

Tant els cremadors de gas-oil com de gas, s’adapten perfectament a les calderes de

calefacció individual domèstica. Potències dels cremadors: Mecànics a gas-oil: Model Potència kcal/h Min. Màx. KADET-TRONIC 2R 10000 25000 KADET-TRONIC 3R 16000 30000 KADET-TRONIC 5R 25000 51000 CRONO 2L 12000 23000 CRONO 3L 16000 32000 CRONO 5L 13000 51000 Mecànics a gas: Model Potència kcal/h Min. Màx. PR-3G 9500 30000 PR-5G 20000 50000 En els cremadors de gas-oil, per tal d’augmentar la potència, s’haurà de cremar més o menys

combustible, per això, n’hi haurà prou en substituir la boquilla. Hi ha diferents tipus de boquilla, aquesta va en funció de l’angle de polvorització del combustible i aquests angles són : 30º , 45º , 60º i de 80º.

Per a calderes de poca potència es recomana un angle de 60º. En les cares de l’hexàgon de cada boquilla, s’hi troben unes inscripcions on s’indica el

cabdal horari de combustió i l’angle de polvorització. Els cabdals estan referits a una pressió de 7 kg/cm².



36/174

A 7 kg/cm² –> 3,78 litres/h. A 10 kg/cm² -> 4,5 litres/h. A 12 kg/cm² -> 5 litres/h.

Figura 16. Detall pulveritzador de combustible. En els cremadors de gas s’ha d’instal·lar la linea de gas, juntament amb una clau de pas. La

linea de gas consta de :

Electrovàlvula de regulació.

Regulador de pressió.

Electrovàlvula de seguretat.

Pressostat de gas.

Filtre.

Figura 17. Detall esquema gas. · Electrovàlvula de regulació. Obre i tanca el pas del gas segons les ordres que reben del cremador.



37/174

· Regulador de pressió. Regula la pressió del gas, per tal de que aquesta sigui constant. · Electrovàlvula de seguretat. Dobla l’acció de tancament de la electrovàlvula de regulació al parar el cremador. · Pressostat de gas. Controla que la pressió del gas sigui suficient per al funcionament correcte del cremador. Si

la pressió del gas descendeix per sota del valor que ha estat regulat, no permet el funcionament del cremador.

· Filtre. Evita que les impureses contingudes en el gas, poden dipositar-se en els seients de les

electrovàlvules. Totes les calderes que poden funcionar amb cremador mecànic a gas-oil es poden equipar amb un cremador mecànic a gas.

4) Solució adoptada. La solució adoptada serà la d’una xemeneia exterior vertical, amb les condicions expressades

de crear en la cambra de combustió de la caldera la depressió necessària per al correcte funcionament. Amb una correcta secció i altura.

El cremador serà mecànic a gas-oil, model SPATIO 1R de la casa FERROLI.. Amb les

següents característiques:

Tipus min mig Max. Cabdal

combustible 1.2 3.6 4.8

Potencia tèrmica 14.2 42.7 56.9 Pressió en

cambra max. 0.60 0.60 0.36

A 83 E 80

Calentador 110 kW Transformador

d’encesa 8 kV

20 mA. Motor 75W 0.68 A 2750 rpm

Combustible Gas-oil max 20ºC: 1.5E Alimentació

elèctrica

220V 50 Hz Taula 18. Característiques cremador mecànic SPATIO 1R. 5) Consum del cremador.

Per al correcte acoblament d’un cremador a un generador s’ha de considerar fonamentalment la potència i les característiques de la cambra de combustió d’aquest. Un cop elegit el cremador, en funció de la potència requerida per la instal·lació, s’haurà de determinar el valor de kg/h o l/h de combustible a cremar.



38/174

kg/h o l/h = η⋅PCI

P

On:

P = Potència generador en kcal/h.

PCI = Poder calorífic inferior del combustible. ? = Rendiment del generador. El poder calorífic del gas-oil serà entre 8800 kcal/l i 10200 kcal/kg.

CALDERA MODEL POT. UTIL

kcal/h. CREMADOR

GAS-OIL BOQUILLA

G.P.H. CREMADOR

GAS P-10 P-10-3 10000 CRONO 2-L 0.4 CRONO 4-G P-10 P-10-4 14000 CRONO 2-L 0.4 CRONO 4-G P-10 P-10-5 18000 CRONO 2-L 0.6 CRONO 4-G P-30 P-30-5 25000 CRONO 3-L 0.75 CRONO 4-G P-30 P-30-6 30000 CRONO5-L 0.85 CRONO 4-G P-30 P-30-7 35000 CRONO 5-L 1 CRONO 8-G P-30 P-30-8 40000 CRONO 5-L 1.10 CRONO 8-G P-30 P-30-9 45000 CRONO 5-L 1.25 CRONO 8-G

P-30 A P-30 A-5 25000 CRONO 3-L 0.75 CRONO 4-G P-30 A P-30 A-7 35000 CRONO 5-L 1 CRONO 8-G P-30 A P-30 A-9 43000 CRONO 5-L 1.25 CRONO 8-G

NGO-50 GT NGO-50/20 GT 18000 CRONO 2-L 0.5 CRONO 4-G NGO-50 GT NGO-50/25 GT 25000 CRONO 3-L 0.65 CRONO 4-G NGO-50 GT NGO-50/35 GT 32000 CRONO 5-L 0.85 CRONO 4-G NGO-50 GT NGO-50/40 GT 39000 CRONO 5-L 1 CRONO 8-G NGO-50 GT NGO-50/45 GT 46000 CRONO 10-L 1.1 CRONO 8-G NGO-50 GT NGO-50/55 GT 53000 CRONO 10-L 1.25 CRONO 8-G

NGO-50 GTA NGO-50/20 GTA 18000 CRONO 2-L 0.5 CRONO 4-G NGO-50 GTA NGO-50/25 GTA 25000 CRONO 3-L 0.65 CRONO 4-G NGO-50 GTA NGO-50/40 GTA 39000 CRONO 5-L 1 CRONO 8-G

LAIA GT LAIA-20 GT 19000 CRONO 3-L 0.6 - LAIA GT LAIA-25 GT 24000 CRONO 3-L 0.75 - LAIA GT LAIA-30 GT 28000 CRONO 3-L 0.85 - LAIA GT LAIA-35 GT 35000 CRONO 5-L 1 - LAIA GT LAIA-45 GT 43000 CRONO 5-L 1.25 -

LAIA GTA LAIA-25 GTA 24000 CRONO 3-L 0.75 - LAIA GTA LAIA-30 GTA 28000 CRONO 3-L 0.85 - LAIA GTA LAIA-45 GTA 43000 CRONO 5-L 1.25 - LAIA GTI LAIA GTI 25000 KADET-

TRONIC 3RS 0.75 -

LAIA GTI LAIA GTI-R 25000 KADET-TRONIC 3RS

0.75 -

LAIA GTI LAIA GTI-T 25000 KADET-TRONIC 3RS

0.75 -

GO-50 GTI GO-50 GTI 20000 KADET-TRONIC 3RS

0.6 -

GO-50 GTI GO-50 GTI-R 20000 KADET-TRONIC 3RS

0.6 -

GAVINA GAVINA GT 20000 KADET-TRONIC 3RS

0.6 -

GAVINA GAVINA GTI 20000 KADET-TRONIC 3RS

0.6 -

GAVINA GAVINA GTI-R 20000 KADET-TRONIC 3RS

0.6 -

GAVINA GAVINA GTA 20000 KADET-TRONIC 3RS

0.6 -

Taula 17. llistat de calderes.



39/174

1.1.7.7. Emissors.

Els emissors d’una instal·lació de calefacció, per aigua calenta, són aparells destinats a

proporcionar a l’ambient el calor necessari per mantenir la temperatura de confort elegida. Aquesta emissió calorífica es basa en els principis de la convecció i radiació.

La convecció, produeix una recirculació de l’aire en contacte amb la superfície de l’emissor.

El calor tramés per radiació, el fa en forma d’ones. El calor total cedit per l’emissor serà el resultat de la suma del calor de convecció i radiació.

Tipus d’emissors :

· Radiadors de ferro fos.

· Radiadors d’alumini.

· Radiadors de xapa d’acer.

· Pannells de xapa d’acer.

· Radiadors per a bany. · Radiadors de ferro fos. Són els components clàssics en tota calefacció que vulgui aportar la màxima qualitat,

resistència a la corrosió i amb dissenys de línies armonitzable amb les decoracions modernes. Resulten una òptima solució per a una bona instal·lació.

La seva duració, pràcticament il·limitada, no comparable a cap altre tipus de material, els fa,

els més econòmics. Estan constituïts per elements acoblables, el seu número es pot ampliar o reduir-se per adaptar-los a la potència calorífica necessària.

· Radiadors d’alumini. Aquests radiadors també estan constituïts per elements acoblables, estan en contínua

evolució. Es caracteritzen pel seu poc pes i la diversitat de formes que la tecnologia de la injecció de l’alumini permet dissenyar.

En la seva instal·lació s’han de tenir en compte també, les particularitats del material, per

assegurar un funcionament correcte i durador. Els radiadors d’alumini poden produir hidrogen, procedent de l’aigua de la instal·lació.

Es convenient evitar l’acumulació d’aquest gas, pel que s’ha de col·locar en cada radiador un

purgador automàtic de boia. · Radiadors de xapa d’acer. Els radiadors d’acer van néixer com a solució a la demanda de radiadors per a atendre la

reconstrucció d’Europa, desprès de la segona guerra mundial. L’avenç en la qualitat dels acers i els medis de producció permeteren oferir una solució,

complementària als radiadors de ferro fos, que degudament instal·lat i tractada en el seu manteniment, poden tenir una llarga duració.



40/174

Els elements estan soldats entre sí. L’ampliació dels elements pot aconseguir-se mitjançant

manguitos roscats. No és possible reduir el tamany dels radiadors soldats. · Pannells de xapa d’acer. Son els més recentment incorporats, dins dels emissors d’acer estampat. Han pretès

solucions acordes a la edificació d’avui en dia, oferint línies més planes, menys voluminoses, però de major superfície de radiació. El seu tractament respecte a la duració és igual al de radiadors d’acer.

· Radiadors per a bany. Generalment estan fabricats a base de tub d’acer i alumini, amb dissenys moderns que

trenquen amb el tradicional. · Instal·lació d’emissors. Per obtenir una temperatura uniforme en tot el local, s’ha de situar els emissors en la paret

més freda. Si els emissors van col·locats en nínxols o sota repises, les potencies calorífiques es veuran reduïdes en un 7% i un 4% respectivament.

Figura 19. Detall de les reduccions calòriques.

· Número de suports. Quan els emissors siguin radiadors de ferro fos o d’acer, la quantitat de suports a col·locar

dependrà del nombre d’elements que tingui el radiador. Nº d’elements fins a 10 de 11 a 20 de 21 a 30 de 31 a 40 del radiador. Nº de suports 2 3 4 5 Si l’emissor es un radiador d’alumini, amb dos suports es suficient per a qualsevol número

d’elements. Els emissors s’instal·laran a una distancia mínima del terra i de la paret, com s’indica en la següent figura.



41/174

Figura 20. Detall instal·lació emissors. Els radiadors han d’instal·lar-se en la posició que indiquen els dibuixos i subjectes

mitjançant suports o peus de descans. Els suports es poden trobar en dues versions : alicatar i empotrar.

Figura 21. Detall fixació emissors. Quan els emissors siguin pannells, s’utilitzaran suports de fixació superior i inferior, o bé

suports integrals. El número de suports a utilitzar dependrà del tipus que s’utilitzi i la longitud del pannell.

Per tal de determinar el número de suports integrals ens basarem en la següent taula: Longitud del fins a 1350 de 1500 a 2100 de 2400 a 3000 Pannell en mm. Nº de suports 2 3 4



42/174

1) Solució adoptada.

Els radiadors elegits son els d’alumini. Aquest son d’elements acoblables, aquest fet permetrà obtenir els radiadors amb els elements necessaris. Els radiadors es situaran el més pròxim possible a la font de fred com poden ser finestres o parets que donen a l’exterior. El numero d’elements així com la col·locació dels mateixos i el número de suports aniran tal qual es calculin o s’ha descrit anteriorment.

1.1.7.8. Purgadors. En tots els emissors s’instal·larà un purgador d’aire, podent ser d’accionament manual o

automàtic. En els radiadors d’alumini, sempre s’ha de col·locar un purgador automàtic d’aire especial per a aquest emissor.

1.1.7.9. Instal·lació bitub. Es el sistema tradicional per a les instal·lacions domèstiques. Consisteix en dues canonada

principals: una d’anada i una de retorn, on es van connectant els emissors. La temperatura de l’aigua a l’entrada de cada radiador es pràcticament la mateixa en tots ells.

Figura 22. Detall de la instal·lació bitub. 1) Connexions. Diàmetre de les connexions dels emissors segons la potència: Potència de l’emissor kcal/h entrada o sortida Fins 1500 3/8” Major de 1500 ½” Quan la longitud del radiador superi els 25 elements, o el pannell els 1200 mm, es

convenient adoptar la connexió A, ja que de no fer-ho així el radiador perdria potència.



43/174

En la solució A tenim l’entrada i la sortida en costats oposats, l’entrada en el superior i la

sortida en l’inferior. En la solució B tenim l’entrada i la sortida pel mateix costat, com en el cas anterior, l’entrada per dalt i la sortida per baix.

Figura 22. Detall connexió instal·lació. 2) Accessoris per a radiadors. Els radiadors venen roscats a 1”. Per a connexions de canonada amb diàmetres inferiors

s’utilitzen reduccions. Tenim dues solucions a l’hora de realitzar les connexions. La primera consisteix en entrada i sortida per costats oposats; la segona en tenir l’entrada per un costat així com la sortida per l’altre. Les reduccions poden ser de rosca cap a dreta com de rosca cap a esquerra. Poden ser taps, reducció 3/8”, ½” o ¾” i reducció purgador.

1.1.7.10. Instal·lació monotub. Es un sistema d’instal·lació en el qual els emissors estan instal·lats en sèrie, el retorn del

primer emissor fa d’anada al segon, i el retorn d’aquest l’anada del tercer i així successivament fins a retornar a la caldera. A aquest circuit se l’anomena d’anell. Les temperatures son diferents en cada emissor. Per tant, els últims de l’anell hauran d’estar lleugerament sobredimensionats, per compensar el descens de temperatura.

1) Clau monotub. Per al sistema monotub, es disposa d’una clau especifica per acoblar als emissors amb

facilitat i rapidesa. A cada clau monotub se li pot acoblar un joc d’enllaços de compressió per a tub de coure o acer.

2) Distribució de l’aigua. L’aigua entra a la clau per la canyeria d’entrada, una part d’aquesta aigua es distribueix pel

radiador i la resta va directament al retorn on es mescla amb l’aigua que retorna de la sortida de l’emissor. L’aigua del retorn es troba a menor temperatura, s’aprofita per alimentar al següent emissor. La clau consta d’un regulador que permet controlar el flux que circularà cap a l’emissor per tal de controlar la temperatura.



44/174

3) Accessoris per a radiador. En radiadors simples i dobles fins a 120 cm. S’ha de col·locar la reducció per a purgador i la

clau monotub en un mateix costat. En els radiadors de longitud superior a 135 cm. de longitud han de tenir la reducció per a purgador en el costat oposat combinant-se amb els corresponents taps.

4) Solució adoptada. La instal·lació serà de bitub. Amb les dues canonades garantim que la temperatura d’entrada

a cada element serà pràcticament la mateixa a cada element. El fet de tenir doble tub encareix una mica la instal·lació però no tindrem tanta diferencia de temperatura entre el primer element i el segon. Aquest fet no ens obligarà a augmentar la temperatura amb el conseqüent estalvi energètic.

1.1.7.11 El col·lector solar : classificació i generalitats. Un cos exposat al sol rep un flux energètic E, es calenta. Simultàniament, es produeixen unes

pèrdues tèrmiques per radiació, convecció i conducció, que van en augment amb l’augment de temperatura.

Arriba un moment on les pèrdues tèrmiques Ep igualen als guanys degudes al flux energètic

incident, obtenint-se la temperatura d’equilibri. La temperatura d’equilibri per a col·lectors normalment utilitzats sol estar compresa entre els

100º C i els 150º C per a valors de I de l’ordre de 1000 W/m2 . Si aconseguim extreure una part del calor produït en el cos per un flux radiant incident per

aprofitar-lo com a energia utilitzable, haurem canviat les condicions anteriors d’equilibri, i el nou equilibri serà: E = Ep + Eu , on Eu serà l’energia neta extreta del cos.

Així obtenim una Ep menor ja que no tota l’energia incident es perd, sinó que una part es

aprofitada; llavors obtenim el que s’anomena un col·lector d’energia solar tèrmic. La temperatura del cos (temperatura de treball del col·lector) serà doncs, menor que la temperatura d’equilibri del cas anterior, ja que la mateixa disminueix amb Ep.

Per tal d’augmentar Eu, tenim dues opcions: reduir les pèrdues Ep, o augmentar el flux

energètic. La primera opció implica una millora en el disseny així com un ús de material més adequat, a fi de reduir pèrdues. En la segona opció i amb la finalitat d’augmentar E, es rep un flux sobre una superfície i, mitjançant un sistema òptic, es concentra aquest flux sobre una superfície més petita, així disminuint la superfície augmentem la intensitat.

D’un col·lector solar l’energia Eu es extreta del mateix a través d’un fluid caloportador, el

qual passa a traves del col·lector, recollint part del calor produït i portant-lo a un altre lloc on serà utilitzat o acumulat.

A major diferència entre temperatura d’utilització i temperatura ambient, major seran les

pèrdues tèrmiques i menor la quantitat d’energia útil que el fluid caloportador podrà extreure. Així, tindrem un rendiment menor ja que aquest es calcula com el quocient entre l’energia útil obtinguda i l’energia incident. La temperatura d’utilització, la obtinguda pel fluid caloportador, mai podrà superar la temperatura d’equilibri, ja que no es possible que un cos que cedeix calor a un fluid en contacte amb aquest pugui elevar la temperatura del fluid més que la seva pròpia.



45/174

S’observa que interessa fer treballar als col·lectors a la temperatura més baixa possible, sempre que aquesta temperatura sigui suficient per a la utilització especifica en cada cas.

Alguns elements que poden afectar son doncs: l’aïllament dels materials, les pèrdues per

reflexió l’orientació dels col·lectors. Pel que respecta a l’aïllament, una millora ens permet reduir les pèrdues Ep i augmentar l’energia útil Eu. Aquesta influencia de l’aïllant es major quan més gran es la temperatura de treball del col·lector. Referent a les pèrdues per reflexió es deuen majoritàriament a la coberta transparent, de vidre o de plàstic, que hi sol haver en tots els col·lectors. Pel que respecta a l’orientació a major angle d’incidència dels raigs solars i la normal a la superfície del col·lector, menor serà la radiació aprofitada E, provocant una disminució de Eu. S’orientaran els col·lectors de manera tal que durant el període de màxima utilització rebi la major quantitat de radiació possible.

Els col·lectors es poden classificar en dos grans grups: col·lectors amb concentració i

col·lectors sense concentració. En els col·lectors solars sense concentració trobem el model més usual com es el col·lector de placa plana c.p.p.

1) El col·lector de placa plana. En el projecte s’utilitzarà un col·lector de placa plana. Aquest col·lector aprofita la radiació

solar per a escalfar aigua, degut a les característiques que te, es considera el més adequat. 2) Efecte hivernacle. La radiació electromagnètica, al incidir sobre un cos, pot ser total o parcialment absorbida.

Una part pot ser reflectida o travessar el cos en qüestió. La quantitat d’energia absorbida depèn de la naturalesa del cos, de l’estat de la superfície, del

gruix travessat, de la longitud d’ona de la radiació i l’angle d’incidència del raig respecte la superfície del cos.

L’energia continguda en la part de la radiació que es absorbida fa que el cos s’escalfi emeti

radiació, amb una longitud d’ona que depèn de la temperatura d’aquest. S’anomena cos transparent a tot cos que deixa passar a través seu la radiació

electromagnètica. Alguns cossos son transparents sols per a certes zones de l’espectre electromagnètic,

resultant opac en les altres. El vidre, es transparent entre 0.3 i 3 µm. essent opac per la resta de l’espectre. La major part de l’espectre solar està comprès entre 0.3 i 3 µm. per tant la llum solar travessa sense massa problema el vidre, malgrat tot una petita part es reflectida en la seva superfície i una part es absorbida en el seu interior segons l’espessor del vidre.

En un típic c.p.p. amb coberta de vidre, l’absorbidor, l’element generalment metàl·lic on

s’efectua la conversió d’energia electromagnètica en tèrmica, està situat sota la coberta a pocs centímetres de distància d’aquesta. Després de travessar el vidre, la radiació arriba a la superfície de l’absorbidor, el qual es calenta i emet una radiació amb una longitud d’ona compresa entre 4.5 i 7.2 µm, a la qual el vidre resulta opac.

La radiació emesa per l’absorbidor i retornada cap al vidre de la coberta es reflectida en un

petit percentatge per la superfície interior d’aquest vidre, però la resta es absorbida, no aconseguint escapar a l’exterior. D’aquesta manera es el vidre que es comença a escalfar emetent també una radiació la meitat de la qual es difon cap a l’exterior i per tant perdent-se, però l’altra meitat torna capa l’interior contribuint encara més a l’escalfament de la superfície de l’absorbidor. Es l’anomenat efecte hivernacle.



46/174

Certs plàstics tenen propietats anàlogues a les del vidre, podent ser igualment utilitzats com a

cobertes dels col·lectors. La coberta transparent a part de produir l’efecte hivernacle, també modifica les transferències tèrmiques per convecció entre l’absorbidor i l’ambient exterior, reduint-les considerablement.

Figura 24. Detall de la vista transversal d’un col·lector solar. 1. Coberta transparent 2. Placa absorbidora, 3. Aïllament, 4. Radiació reflectida en l’interior

del col·lector, 5. Radiació emesa per la coberta al escalfar-se. 3) Funcionament dels col·lectors de placa plana i elements constitutius. En un col·lector exposat al sol, la temperatura s’elevarà progressivament i amb aquest

augment també un augment de pèrdues per conducció, convecció i per radiació. A mesura que s’augmenta la temperatura augmenten les pèrdues, fins que aquestes pèrdues son iguals a l’energia que l’absorbidor rep del sol moment en el que la temperatura s’estabilitza obtenint la temperatura d’equilibri estàtica.

Aquesta temperatura d’equilibri estàtica està en funció del fred exterior, a la pràctica

interessa més la diferència entre la temperatura exterior i la temperatura d’equilibri, que la temperatura d’equilibri. La velocitat del vent també es un factor a que influeix notablement, ja que com major sigui, més pèrdues de calor per convecció, i per tant una disminució de la temperatura de l’absorbidor.

Si tenim en conte que hi circula un fluid caloportador per l’interior del col·lector, entrant per

un orifici i sortint, aquest fluid, al passar en contacte amb la part interior de l’absorbidor, va agafant l’escalfor del mateix i augmenta la temperatura degut a un intercanvi de calor provocant un descens de temperatura de l’absorbidor. Si es manté la circulació del fluid en condicions estacionaries o constants, arribarà un moment on s’aconsegueix una temperatura d’equilibri dinàmica, que serà inferior a la temperatura d’equilibri estàtica. La temperatura d’equilibri dinàmica es mantindrà mentre no es variïn les condicions de radiació i altres factors influents com poden ser la velocitat de circulació del fluid, el vent, temperatura ambiental, entre d’altres.



47/174

La temperatura que pot aconseguir el fluid es sempre menor que la temperatura que pot aconseguir l’absorbidor, degut a les característiques físiques pròpies del fenomen de la conducció del calor, que es la forma en que aquest es transmet entre ambdós. La temperatura tº no es la mateixa en tots els punts del fluid que circula sota l’absorbidor , per tant s’utilitza una mitjana, la qual es comprova experimentalment que s’aproxima molt a la semi suma de les temperatures del fluid caloportador a la entrada te i a la sortida ts del col·lector.

Tm -

+

2tste

Tenim una diferencia ∆tº entre la temperatura mitjana del fluid i la temperatura ambient serà: ∆tº = [(te+ts)] - ta En condicions normals s’ha d’obtenir que ts sigui major que te, ja que el fluid es va escalfant

a mesura que travessa l’absorbidor. Aquesta condició es compleix sempre que la radiació solar en aquest moment sigui suficient per produir en l’absorbidor una temperatura superior a la del fluid entrant, però no es produiria durant la nit o en moments de nebulositat on l’absorbidor cediria temperatura a l’exterior a costa de la temperatura del fluid caloportador.

La màxima temperatura a la que pot arribar un col·lector instal·lat serà igual a la temperatura

d’equilibri estàtica, aquesta temperatura es important per dos motius: Quan la instal·lació solar està parada, per avaria, falta de subministrament del flux elèctric,

desconnexió per absències prolongades i altres causes, s’aconseguirà la temperatura d’equilibri estàtica. Aquest fet es pot donar sovint a l’estiu, i s’han d’adoptar mesures per tal de que el col·lector, fluid caloportador i el conjunt de la instal·lació no pateixi cap dany.

La temperatura màxima d’utilització que podem obtenir, i per tant, la que utilitzem, serà

sempre inferior a la temperatura d’equilibri estàtica. El col·lector de placa plana està constituït per quatre elements principals com son :

l’absorbidor, la carcassa, l’aïllament i la coberta transparent.

Figura 25. Tall d’un col·lector de placa plana sense concentració. 1. Coberta, 2. Absorbidor, 3. Aïllant, 4. Carcassa. 4) Cobertes transparents. · Qualitats fonamentals que han de complir. Provocar l’efecte hivernacle i reduir al mateix temps les pèrdues per convecció, millorant

així el rendiment del col·lector.



48/174

Assegurar l’estanquitat del col·lector a l’aigua i a l’aire, en la unió a la carcassa i les juntes. L’efecte hivernacle, que ha estat anteriorment descrit, ens defineix les qualitats físiques que

ha de tenir una bona coberta: Posseir un alt coeficient de transmissió de la radiació solar en la banda de 0.3 a 3 µm. Aquest

coeficient s’ha de conservar en el pas dels anys, a pesar dels efectes del sol i la intempèrie, el qual no sempre es compleix en la majoria dels materials plàstics corrents.

Tenir un coeficient de transmissió per a ones llargues (les emeses per l’absorbidor) superiors

a 3 µm el més baix possible. Tenir un coeficient de conductivitat tèrmica baix, que dificulti el pas del calor des de la

superfície interior (la coberta) cap a l’exterior, per minimitzar les pèrdues i millorar així el rendiment del col·lector.

La característica precedent obliga a tenir un coeficient de dilatació petit, ja que la cara

interior de la coberta, es mantindrà més calenta que l’exterior i, per tant, es dilatarà més i tindrem risc de trencament o deformació.

La cara interior ha de tenir un alt coeficient de reflexió per la longitud d’ona llarga de la

radiació emesa per l’absorbidor, a fi de que la mateixa reboti en aquesta cara i retorni de nou a aquest.

No ha de mantenir la brutícia adherida a la superfície exterior, per a que la pluja rellisqui

fàcilment, assegurant un eficaç rentat, sense precisar un rentat manual, exceptuant casos excepcionals o zones polsoses i seques.

En la superfície interna també s’hi pot produir deposicions degudes al vapor desprenguts pels

productes inadequats, que entren en la composició dels materials utilitzats en la fabricació de les diverses parts de l’interior del col·lector, principalment la pintura que recobreix la superfície de l’absorbidor, els plàstics i resines dels aïllants i altres materials de la carcassa.

També es possible per tal de reduir les pèrdues per convecció, utilitzar una doble coberta o

augmentar l’espessor del material transparent, però es perd en l’absorció del flux solar incident. En tot cas, s’ha de fer un balanç i prendre una decisió en funció de la climatologia del lloc de la instal·lació i de les condicions en les quals es vol utilitzar.

Referent a l’estanqueitat, els efectes atribuïbles a la coberta poden aparèixer per:

· Trencament o fissura.

· Deformació de la coberta, perdent-se el contacte amb la junta que hi ha entre aquesta i la carcassa.

· Trencament per xoc: calamarsa, llançament de pedres, accidents durant el transport o el manteniment entre d’altres. · Precaucions permanents. La majoria dels defectes i dels accidents relatius a les cobertes poden ser evitats amb una

bona elecció dels materials utilitzats i amb un correcte muntatge.



49/174

S’ha de tenir compte especial amb la resistència mecànica de la coberta. En algunes zones,

apart de la força del vent, s’ha de tenir en compte també, el possible pes de la neu i elegir un gruix major al normalment utilitzat. La fixació de la carcassa ha de ser el suficientment resistent per a que no es desenganxi per l’acció del vent, ja que es un dels accidents més comuns.

· Materials utilitzables. Els principals materials utilitzables per a les cobertes son el vidre i el plàstic transparent. · Vidre El vidre pot tenir diverses qualitats, que es distingeixen per la seva composició química, les

seves característiques mecàniques, característiques òptiques, entre altres. En el cas de tenir que canviar la coberta d’un col·lector, fa falta escollir un vidre amb

característiques anàlogues a l’anterior (dimensió, gruix, temple) entre d’altres. Propietats òptiques dels vidres. Es recomanable escollir vidres recuit o temprat, ja que les seves propietats òptiques no es

deterioren en aquests processos i en canvi milloren les seves propietats mecàniques. La transmissió energètica es funció del gruix, l’angle d’incidència i del tipus de vidre.

El coeficient de transmissió energètica o transmitància del vidre τ es el quocient entre

l’energia que el travessa i el que incideix. τ = Energia que travessa el vidre Energia incident sobre el vidre La transmitància d’un vidre serà sempre menor que la unitat. Els coeficients de transmissió

energètica solar varia poc per a un determinat vidre, indiferentment del tractament de la superfície. Certs tractaments retenen la brutícia, que s’elimina difícilment, això provoca pèrdues importants que poden desaconsellar el seu ús. La composició química del vidre te influència sobre el factor de transmissió energètica solar. El vidre més indicat es el de color blanc per obtenir una bona transmissivitat.

Propietats mecàniques dels vidres. Les cobertes dels col·lectors han de resistir la pressió del vent, el pes del gel i la neu, així

com la calamarsa entre d’altres. Un altre aspecte es el risc de ruptura espontània del vidre, sota efectes de contraccions internes degudes les diferències de temperatura dels diferents punts de la coberta. Es pot donar en el cas en que quan la neu cobreix parcialment la coberta, ja que la part lliure s’escalfa, mentre la part coberta per la neu es manté prop dels 0º C.

Si es produeix de sobte, una baixada de temperatura, com en el cas d’una tempesta, la part de

la coberta que està dins de les juntes no es refreda tan ràpidament i es produeixen tensions que poden provocar la ruptura. Una altra causa de la dilatació de la zona de la coberta exposada al sol, que provoca tensions amb els borns més freds que no es poden dilatar tant ni tant lliurement, provocant un efecte de contracció-tracció.

La resistència d’un volum de vidre sotmesa a totes aquestes contraccions tèrmiques depèn

del estat dels seus borns. Aquests hauran de ser el més perfectes possible i no presentar defectes



50/174

importants que provoquin el principi de la ruptura. A partir d’una diferència de 25º C entre dos punts d’un volum ja existeix el risc de ruptura. Per tal d’evitar aquest risc podem millorar la resistència dels borns, o bé, augmentar la resistència del volum mitjançant un tractament adequat.

Per tal d’augmentar la resistència dels borns es suficient efectuar un tall el més perfecte

possible. Per tal d’augmentar la resistència del volum aquest es sotmès a una operació de temperatge

tèrmic, un cop els borns ja han estat temperats. Aquesta tècnica consisteix en escalar fins a la temperatura de reblaniment, seguit d’un refredament brusc mitjançant bufat d’aire. Aquest tractament crea a l’interior del vidre un sistema de contraccions que reforcen considerablement la resistència del producte final.

Les avantatges del temperatge son: · Major resistència a la ruptura Un mateix vidre temperat de 6mm resisteix els xocs d’una bola d’acer de 500 grams en

caiguda lliure d’una altura de 2 metres, mentre que el mateix vidre sense temperatge es trenca per a una altura de 30 a 40 cm.

· Major resistència a la flexió. Els productes temperats son de 4 o 5 vegades més resistents a la flexió que els productes

recuits. · Gran resistència a les contraccions d’origen tèrmic. La diferència de temperatura entre els diferents punts del vidre pot ser major que en el vidre

normal i sense perill de ruptura. Els vidres temperats poden arribar a resistir diferencies de l’ordre de 30º C al voltant d’un valor mitjà de 60º C, per a una temperatura de l’absorbidor d’uns 150º C, valor que es pot arribar a l’estiu amb la instal·lació parada.

· Fragmentació de seguretat. En cas de ruptura accidental, el vidre temperat es fragmenta en trossos de petites dimensions,

evitant causar talls profunds.. També es pot trobar algun efecte de ruptura si no es deixa el suficient joc entre vidre i xassís

que el suporta. En aquest joc s’han de tenir en compte les toleràncies admeses pels fabricants i les dimensions lineals de la peça de vidre. La inclinació del col·lector davant una caiguda de calamarsa, jugarà un paper important a l’hora de trencar-se el vidre.

Per tant, els col·lectors hauran de complir que tinguin vidre temperat, amb els borns molt ben

realitzats, paral·lels i sense fissures. Els fabricants produeixen vidres per a us exclusiu com a cobertes per a c.p.p., amb els tractaments ja realitzats.

Una senzilla formula per calcular el gruix mínim, e, en mil·límetres que ha de tenir el vidre

de la coberta d’un col·lector per assegurar-se la resistència mecànica davant l’acció del vent, es : e = k(S·p)0.5 d’on tenim que k = 0.09 si es vidre temperat o 0.12 si no ho es, S es la superfície en metres quadrats del vidre p la pressió màxima del vent (en pascals) que ha d’aguantar. Com a mínim serà de 1500 pascals.

· Matèries plàstiques.



51/174

Alguns materials plàstics tenen propietats òptiques anàlogues a les dels vidres. Son

transparents a les radiacions d’ona inferior a 3 µm, es comporten de forma opaca a les radiacions d’ona llarga superior, i per tant son aptes per a la construcció de cobertes transparents dels col·lectors, per tal d’obtenir l’efecte hivernacle. Els plàstics destinats a cobertes de col·lectors es presenten, en forma de pel·lícules d’algunes dècimes de mil·límetre de gruix, o bé forma de plaques rígides d’alguns mil·límetres.

La química dels plàstics evoluciona de forma ràpida, apareixent nous i millors materials. Els

mètodes de fabricació i propietats dels ja existents també evolucionen. Com a conseqüència, les informacions específiques de les propietats dels plàstics poden quedar obsoletes en poc temps.

El conjunt de cobertes de plàstics presenten algunes característiques generals:

· Poc pes, fet que facilita el manteniment en cas de substitució.

· Poca fragilitat, per tant es redueix el risc durant el transport, col·locació i manteniment.

· Conductivitat tèrmica dolenta, el qual permet una temperatura de la cara externa menor, amb la conseqüent reducció de pèrdua per radiació i convicció.

· Coeficient de dilatació lineal important. Aquest característica provoca el bombejament de les plaques dobles, ja que les cares posteriors estaran més calentes que les anteriors. La força que exerceixen sobre les juntes pot actuar sobre l’estanqueitat, que resultarà més difícil de mantenir.

· Mala resistència a les temperatures elevades. Pot ser molt problemàtic el seu comportament en els sobre escalfaments ocasionals, en els casos de parada de la instal·lació.

· Duresa poc elevada, es ralla amb facilitat, amb lo qual el coeficient de transmissió energètica solar pot veure’s reduït.

· Alguns plàstics poden sofrir inestabilitat química i deteriorament físic sota l’acció dels agents exteriors, com la radiació ultravioleta, les variacions de la temperatura a que estan sotmeses les cobertes dels col·lectors per la radiació de l’absorbidor. A la llarga es poden produir una disminució del coeficient de transmissió tèrmica.

Per evitar aquests efectes destructius, s’han incorporat inhibidors, construcció de diverses

capes o s’ha inclòs una pel·lícula protectora de raigs ultravioletes. 5. Materials utilitzables. Es poden aplicar dos tipus de tractament a la coberta transparent: Un tractament antirefrectant sobre la superfície exterior, per a disminuir les pèrdues per

reflexió dels raig solars incidents. Un tractament sobre la superfície interior, per a que reflexi les radiacions de gran longitud

d’ona i no impedeixi el pas de la radiació d’ona curta. Amb aquest tractament tenim per objectiu reduir les pèrdues de l’absorbidor, evitant que les

radiacions emeses per aquest travessin la coberta i surtin a l’exterior. Aquests tractament solen ser costosos.



52/174

6. Cobertes de doble vidre. Els doble vidres tenen l’avantatge d’augmentar l’efecte hivernacle, reduint les pèrdues per

convicció i, per tant, augmentar la temperatura que pot assolir el fluid caloportador a l’absorbidor. La pèrdua òptica en les cobertes dobles (reflexió i absorció) son majors, per tant l’energia

rebuda per l’absorbidor serà menor. El rendiment del col·lector varia segons les condicions d’utilització: diferència entre la temperatura de sortida del fluid caloportador i la temperatura exterior, velocitat del vent, angle d’incidència solar.

Figura 26. Rendiment d’un col·lector en diferents casos. Rendiment en una escala de 0 a 10, en un mateix col·lector, en tres casos diferents. A) Sense

coberta, B) Amb una coberta, C) Amb dos cobertes. A la gràfica anterior es mostra, en condicions experimentals, el rendiment del col·lector de

doble vidre es millor per a temperatures de fluid caloportador superior a 50 ºC per damunt de la de l’ambient.

En general es pot dir que la doble coberta es interessant quan més baixa sigui la temperatura

exterior i més fort el vent. En latituds baixes o mitges, aquesta instal·lació sols es rendible per a instal·lacions de muntanya, on a més a més, la radiació es major.

La majoria de fabricants sols produeix col·lectors de coberta simple, per dos motius: 1. Reduir el cost, ja que la instal·lació de doble coberta fa més llarg el període de

amortització de la instal·lació, per ser el vidre un dels elements més cars del col·lector.



53/174

2. Evitar els problemes que podria causar l’elevada temperatura que ha de suportar la coberta inferior. Les diferents temperatures entre les dues capes pot donar lloc a dilatacions diferents, que poden ocasionar la ruptura del conjunt.

7) Absorbidor per fluid caloportador. L’absorbidor te per missió rebre la radiació solar, transformar-la en calor i transmetre-la al

fluid caloportador. 1. Construcció de l’absorbidor. Forma i materials. Dels diferents models que existeixen, els més usuals son: Dos plaques metàl·liques separades alguns mil·límetres entre les quals circula el fluid

caloportador. Una placa metàl·lica, que es el propi absorbidor, sobre el qual estan soldats els tubs pels

quals circula el fluid caloportador. Es dota als tubs d’aletes, que son generalment d’alumini, mentre que els tubs poden ser de coure.

El tipus anomenat “Roll-Bond” de coure o alumini. S’uneix a gran pressió dues lamines de

metall, en les cares interiors de les dues lamines s’ha dibuixat el circuit caloportador. A continuació es fica aire a pressió provocant un arrodoniment del circuit prèviament dibuixat.

Absorbidors de plàstic, utilitzats majoritàriament en climatització de piscines. 2. Revestiment de l’absorbidor. La cara de l’absorbidor exposada al sol ha d’estar recoberta d’un revestiment especial per a

l’absorció dels raigs solars. S’utilitzen dos procediments: pintures i superfícies selectives. Els paràmetres que tipifiquen

les pintures i els recobriments dels absorbidors solars son: la emissivitat ε (o coeficient d’emissió) i l’absorvitat α ( o coeficient d’absorció).

Les pintures, de color negre o fosc, absorbeixen molt bé la radiació solar amb un coeficient

d’absorció de 0.9, però tenen un coeficient d’emissió sensiblement igual d’absorció, per tant les pèrdues per emissió son elevades i creixen ràpidament amb un augment de temperatura. Aquests revestiments no son apropiats per a temperatures elevades. S’han buscat altres revestiments que tinguin un alt coeficient d’absorció, entre 0.8 i 0.9 i el coeficient d’emissió de 0.06 a 0.15, i son anomenats revestiments de superfícies selectives. Aquests materials no existeixen i per tal d’aconseguir-ho es superposen diverses capes de metall i compostos metàl·lics, i per mitjà de tractaments especials de les superfícies.

3. Característiques que ha de complir l’absorbidor. L’absorbidor te una importància primordial en l’eficàcia del col·lector, s’ha de tenir en

comte a les seves característiques així com a la qualitat dels materials que el composen. a) Tractament de les superfícies. Les pintures son més econòmiques que les superfícies selectives. Tenen en general, un major

comportament tèrmic global a la radiació solar per a temperatures pròximes a la de l’ambient. Tot i



54/174

que la gran majoria de les pintures perden rendiment degut a l’acció dels raigs ultravioletes i a causa de la variació de temperatures entre la nit i el dia. S’han de renovar periòdicament.

El resultat d’un tractament amb pintura depèn molt del tractament aplicat a la superfície

abans de pintar-la. La pintura a utilitzar ha d’estar garantida pel fabricant a utilitzar-la sota l’acció dels raigs solars.

Les superfícies selectives tenen en general un millor comportament. Després de diversos

assaigs practicats s’ha arribat a la conclusió que poden durar més de deu anys. La major part dels fabricants proporcionen una garantia de deu anys. Algunes perden amb el temps una part de les seves propietats d’absorció pel que requereixen d’una inspecció periòdica.

b) Pèrdua de càrrega. S’ha de considerar la pèrdua de càrrega en el circuit de l’absorbidor del fluid caloportador.

Es un factor crític en el cas de que la instal·lació hagi de funcionar per termosifó. Es recomanat en el cas de circulació forçada.

c) Corrosió interna. En una instal·lació solar l’aigua circula per tot el conjunt del circuit, ja que es tracta d’un

circuit tancat. Per tant qualsevol partícula pot travessar el circuit. En aquests casos els circuits mixtos de coure i ferro estan totalment desaconsellats, per tal d’evitar la corrosió del ferro. Cal considerar un efecte químic sobre el fluid caloportador que degradi les condicions inicials degut a la temperatura convertint-lo en corrosiu per al circuit. Una instal·lació fora de servei pot arribar a uns 150 ºC, segons la qualitat de l’equip.

d) Capacitat de l’absorbidor. La inèrcia tèrmica de l’absorbidor indica la quantitat de calor necessària per elevar la

temperatura del mateix i del fluid caloportador que conté, en un temps determinat. Es una relació directa amb la capacitat de l’absorbidor, al volum de líquid que pot contenir. Per tant es tracta de reduir al màxim el fluid caloportador, sobretot en les zones on alterni clima solellós i presència de núvols. En aquestes condicions climàtiques, una forta inèrcia tèrmica no permet al fluid arribar a la temperatura que s’aconsegueix en períodes de radiació continuada. Però si la inèrcia tèrmica es baixa, ràpidament s’arriba a la temperatura adequada, moment en que l’equip es posa en marxa i la regulació s’encarrega de que el mateix es deturi quan cessa la radiació.

e) Homogeneïtat de la circulació del fluid caloportador. En les zones on no circuli el fluid de forma homogènia, es produirà un mal aprofitament de

l’energia solar, ja que la temperatura s’elevarà anormalment i les pèrdues tèrmiques seran majors. En els absorbidors de doble làmina, en els quals el fluid caloportador circula entre dues

plaques metàl·liques, es pot donar l’inconvenient anterior, a menys que es prenguin les degudes mesures. El disseny del circuit del fluid i les entrades i sortides, permeten preveure quina serà la situació que es presentarà. Per a una comprovació exhaustiva caldrà comprovar la temperatura dels diferents punts de l’absorbidor, amb termòmetres o mitjançant una termogràfia. La irregularitat en el flux del fluid serà un punt que influirà decisivament en el rendiment de l’absorbidor.

f) Transmissió de calor de la placa absorbent al fluid caloportador. En els absorbidors de doble làmina, el contacte entre ambdues i el fluid es excel·lent. La

transmissió correcta del calor al líquid depèn molt de la conductivitat i de l’espessor del metall de



55/174

que està constituïda la placa absorbent, de la separació entre els tubs i dels seus diàmetres, de les propietats tèrmiques del líquid, del regim laminar o turbulent d’aquest dins el tubs i de la bona execució de les soldadures dels acoblaments a pressió.

Degut a la variació tèrmica es possible l’aparició de ruptures que s’hauran de revisar

periòdicament, ja que per aquestes ruptures hi hauria grans pèrdues de rendiment. S’han de tenir en compte la incrustació per deposicions. Aquestes incrustacions poden impedir el correcte contacte entre el fluid caloportador i el metall, però no impediran la circulació del flux.

g) Entrades i sortides del flux caloportador. S’ha de tenir cura de que la pèrdua de càrrega provocada pels orificis d’entrada i sortida no

siguin altes, tampoc forçar les soldadures a l’hora de connectar diversos col·lectors entre sí o amb la canonada exterior, per tal d’evitar fuites per ruptura de les soldadures.

h) Ponts tèrmics. Es necessari assegurar-se que no existeixen ponts tèrmics entre l’absorbidor i els elements

no aïllats del col·lector susceptibles d’aportar en temps de fred, pèrdues importants, sobretot en els punts de fixació a la carcassa. Les entrades i sortides de l’absorbidor hauran d’estar ben aïllades tèrmicament.

i) Resistència a la pressió. En el cas de que el col·lector estigui directament connectat a la ret, ha de ser capaç de

suportar la pressió d’aquesta ret. Tot i no estar connectat a una ret també cal tenir en compte una pujada de pressió accidental. Entre les causes accidentals podem tenir:

L’espontània connexió directa de l’absorbidor amb la ret. Pot ocórrer quan, per avaria, es

perd fluid del circuit primari i s’omple amb aigua de la ret. L’obstrucció accidental del circuit primari, en el qual la circulació del fluid es deu a un

electrocirculador. L’obstrucció pot ser deguda a una incrustació o per formació de taps de gel en les canalitzacions exteriors, en les proximitats dels col·lectors.

S’ha de dotar la instal·lació d’elements de seguretat que evitin que es produeixin aquestes

sobrepressions que perjudiquin als absorbidors, que solen ser els elements menys resistents a la pressió i també els més costosos de la instal·lació.

8) L’aïllament posterior. L’absorbidor està protegit en la seva part posterior contra les pèrdues tèrmiques per un

aïllament que ha de ser mol eficaç.

Materials

Conductivitat tèrmica a 50 º C

(W/m · K)

Temperatura màxima d’utilització

(ºC)

Observacions

Llana de vidre 0.050 150 Sensibilitat a la humitat Llana de roca 0.050 150 Sensibilitat a la humitat

Espuma de vidre 0.057 150 Suro expandit 0.052 110

Poliester 0.042 85 Moldejat Poliuterà 0.027 110 Escuma Taula 18. En la següent taula es pot veure la conductivitat tèrmica d’alguns aïllants.



56/174

Les pèrdues posteriors, totes les que no ocorren en la cara davantera, es a dir, també aquelles

que es produeixen en els costats i en els ponts tèrmics. Els aïllaments han de complir algunes normes:

Comportament amb la temperatura. La temperatura a l’estiu pot arribar a 150 °C. L’aïllament posterior ha de resistir aquestes

temperatures sense deteriorar-se. Alguns fabricants interposen entre el material aïllant i l’absorbidor una làmina metàl·lica reflectant que impedeix que l’aïllant rebi la radiació directa de l’absorbidor. L’efecte d’aquesta làmina es veu força reduït ja que la calor es transmet per convecció arribant a una temperatura final molt similar a la de l’absorbidor. Però pot produir un efecte de reflexió sobre els tubs de circulació del fluid.

- Despreniment de vapors. Sota l’acció de la calor, l’aïllant pot despendre vapors, amb el risc de condensar-se sobre de

la coberta transparent. Cal tenir en compte dos punts:

1. Saber si l’aïllant al descompondre's per l’efecte de la calor desprèn vapors.

2. Saber si els vapors despresos poden dipositar-se sobre la coberta transparent. - Envelliment.

Cal verificar que l’aïllament posterior no es degradi per envelliment, o algun altre fenomen, a la temperatura de treball.

- Humitat.

Els aïllants poden resultar humits per la condensació que es produeix en l’interior del col·lector, o per una ruptura de la coberta, o degradació de les juntes d’estanqueitat de la coberta, i penetració de la pluja o de la neu.

9) Carcassa.

Aquest element te per missió protegir i suportar els diversos elements que constitueixen el

col·lector i actuar d’enllaç amb el conjunt de l’edifici sobre el qual es munta el col·lector, a través dels bastidors i elements d’anclatge necessaris. Aquestes dos opcions s’han de complir durant molts anys. No es factible econòmicament tenir que reemplaçar un col·lector abans de la seva vida útil normal de quinze anys, ja que no es podria amortitzar la instal·lació. La garantia de durabilitat d’una carcassa es basa en els següents paràmetres:

a) Rigidesa.

Els col·lectors han de situar-se sobre teulades o terrasses on estan sotmesos a la pressió del vent.



57/174

b) Resistència dels elements de fixació:

- La resistència mecànica dels ancoratges.

- Resistència química a la corrosió, mitjançant l’ús d’una protecció adequada. c) Resistència a les variacions de temperatura. Sota l’acció de les variacions tèrmiques durant el curs del dia i per les temperatures diferents

a les quals estan sotmeses les diferents parts de la carcassa, s’ocasionen dilatacions irregulars que poden provocar diferents efectes:

- La desarticulació del conjunt per la desunió de l’ensambladura, pèrdua d’estanquetat, separació de la xapa posterior, entre d’altres efectes.

- La guerxesa de la carcassa, que pot influir en l’estanqueïtat de les juntes que uneixen la coberta, en la subjecció de la coberta i també de l’aïllant posterior.

d) Resistència a la corrosió i a la inestabilitat química. En carcasses metàl·liques la corrosió degut a la intempèrie i a les impureses químiques es

força elevada, sobretot en les d’acer. S’ha de tenir en compte a la qualitat i duració de les pintures triades.

La degradació química pot ser un problema greu en carcasses de plàstic sota l’acció dels

raigs ultraviolats de la radiació solar, que poden debilitar-lo. e) Ventilació de l’interior dels col·lectors. Les condensacions d’aigua destil·lada son molt corrosives, per tant, resulten perilloses per als

absorbidors o carcasses metàl·liques, ja que es produeixen freqüentment. S’ha d’evitar l’aparició d’aquest efecte, o facilitar-ne el drenatge.

S’utilitzen dues tècniques:

1. Col·lectors completament estancs a l’aire.

Aquesta solució elimina el risc de condensació i les pèrdues per intercanvi de l’aire amb l’exterior. Però te l’inconvenient que amb l’augment de calor l’aire es dilata, provocant un augment de la pressió a l’interior. Per no sotmetre la coberta a una pressió elevada quan l’aire es calenta a l’interior, es manté un cert buit a l’interior quan el col·lector està fred.

2. Col·lectors estancs a l’aigua, però no a l’aire.

La ventilació del col·lector i l’evacuació de les condensacions eventuals han d’estar assegurades mitjançant orificis practicats a la carcassa. Els orificis realitzats a la part baixa eviten la fuita de l’aire calent, evitant un empitjorament del rendiment del col·lector, i evitant la penetració en temps de pluja. Les condensacions s’eixuguen més ràpidament amb orificis simultàniament a la base



58/174

i a la part alta del col·lector. Aquesta solució afavoreix una vida més llarga al col·lector, però a costa del rendiment.

f) Retenció de l’aigua, gel i neu a l’exterior del col·lector.

Si els materials utilitzats en la fabricació de la carcassa; de la coberta o de les juntes son susceptibles de deteriorar-se per l′acció de l’aigua; s’ha d’evitar tota geometria que permeti la retenció de l’aigua.

En el cas de la formació de gel o neu sobre la coberta del col·lector, s’ha de poder evacuar

ràpidament relliscant sobre la coberta quan faci el suficient sol per fondre-la, retornant tota l’eficàcia al col·lector solar. 10) Solució adoptada.

La solució adoptada per aquest projecte referent al col·lector solar es la d’un col·lector de placa plana. Aquest col·lector aprofita la radiació solar per a escalfar el fluid caloportador, degut a les característiques que te, es considera el més adequat. Les cobertes han de ser transparents per tal que pugi afavorir l’efecte hivernacle i reduir les pèrdues. També haurà de complir les diferents especificacions esmentades. Es recomanable que la coberta sigui de vidre recuit o temperat.

El col·lector solar serà el model PS amb codi comercial 144800000. Les característiques

tècniques son:

· Placa absorbent per làmines de coure amb tractament selectiu ‘Brillantina’ amb un coeficient molt elevat d’absorbència sobre parrilla de tubs de coure.

· Coberta de vidre multiprismàtica de 3.2 mm, que permet un millor aprofitament de la radiació solar en situacions amb un angle baix de incidència solar.

· Aïllament interior amb placa de poliuretà de 20 mm, amb alumini contraxapat a ambdues cares. Llana de roca de 30 mm i tela de fibra de vidre de 20 mm.

· Carcassa d’alumini fortament aïllada i pintada de negre.

· Quatre connexions per a la unió entre captadors per mitjà d’accessoris de fàcil muntatge. Dimensions: · Superfície total: 2.09 m2. · Superfície útil: 1.78 m2. · Capacitat: 1.37 litres. · Pes buit: 37 kg. · Pes ple: 17.87 kg/m2. · Pressió màx. de treball: 10 bar. Tractament selectiu: ‘Brillantina’ Crom-Carbono Absorbència 92.5% al 97.5% Emitància 3.5% al 6.5% Tonalitat blau fosc



59/174

1.1.7.12. Estudi energètic del col·lector de placa plana. Si es considera el col·lector com una maquina que transforma energia solar a energia

tèrmica; interessa saber el rendiment d’aquesta transformació. 1) Fonaments.

El col·lector solar es una màquina tèrmica sotmesa a condicions de treball molt diverses, els paràmetres dels quals depèn, varien molt de forma poc sistemàtica i poc previsible amb exactitud. Per tant, per tal de realitzar un estudi simple del comportament del col·lector caldrà suposar unes condicions estacionàries, per tant obtindrem uns valors mitjans constants per a tots els paràmetres que intervenen. Per tant, es considera un col·lector immòbil, que rep una radiació solar uniformement repartida i de forma constant, per l’interior del qual circula un fluid caloportador amb un cabdal determinat, penetrant per un orifici a una temperatura i sortint a una temperatura superior de la de l’entrada i per un orifici diferent, com a resultat d’haver absorbit calor al seu pas pels conductors de l’absorbidor.

2) Balanç energètic. El balanç energètic d’un col·lector pla es: Q1 = Q + Q2

On :

Q1 es l’energia incident total (directa + difusa + albedo ) en la unitat de temps.

Q es l’energia útil, es a dir, la recollida pel fluid caloportador.

Q2 es l’energia perduda per dissipació a l’exterior.

L’energia útil del col·lector en la unitat de temps es la diferència entre l’energia total absorbida i la perduda.

Q = Q1 – Q2

Tenim que Q1 es el producte de la intensitat per la superfície. No tota l’energia Q1 incident serà absorbida per l’absorbidor. Si existeix coberta s’ha de tenir en compte la seva transmitància, que deixarà passar tant sols una part d’aquesta energia (?SI). El coeficient d’absorció a de la placa absorbidora mai pot ser igual a la unitat, de forma que l’energia realment absorbida es ?aSI. L’energia Q2 que es perd, es deguda a la combinació de forma simultània i en diferent proporció de les pèrdues per radiació, convecció i conducció, per tant resulta complex la realització del càlcul. Per tal de facilitar el càlcul, s’engloben aquestes pèrdues en el denominat coeficient global de pèrdues U, el qual es mesurat experimentalment i subministrat pel propi fabricant. Diferents estudis han demostrat que considerar les pèrdues per unitat de superfície proporcionals a la diferencia entre la temperatura mitjana tºc de la placa absorbidora i la de l’ambient tºa, essent el factor de proporcionalitat el factor U, constitueix una aproximació força bona. Tenim:

Q2 = SU(tºc-tºa) tenim doncs Q = SI?a- SU(tºc-tºa) , Q = S[I(a?) – U(tºc-tºa)]



60/174

On tenim :

S = Superfície del col·lector (m2).

I = Radiació incident total sobre el col·lector per unitat de superfície (W/m2), intensitat radiant.

? = Transmitància de la coberta transparent.

a = Absortància de la placa absorbidora.

U = Coeficient global de pèrdues (W/m2·ºC).

tºc = Temperatura mitjana de la placa (Cº).

tºa = Temperatura ambient (Cº). La temperatura mitjana de la placa absorbent no pot calcular-se de forma simple. Per saber-la amb precisió, s’hauria de mesurar amb sensors tèrmics distribuïts convenientment. Es pot conèixer amb suficient exactitud la temperatura mitjana tºm del fluid caloportador en l’instant en que circula pel col·lector, sota la placa absorbent. Una forma senzilla de calcular aquesta temperatura es trobar la mitjana entre la temperatura a l’entrada tºe i la temperatura a la sortida tºs.

La placa absorbidora i els tubs pels quals circula el líquid caloportador no tenen un coeficient de conductivitat tèrmica infinitament gran, aquest fet impedeix que la temperatura del fluid caloportador arribi a la temperatura que te la superfície absorbent. Degut al gruix dels material i el seu coeficient de conductivitat tèrmica, sempre existeix una diferència entre la temperatura de la superfície de l’absorbidor que rep la radiació solar i la superfície interna del conductor que està en contacte amb el fluid. El flux de calor serà proporcional a la diferència de temperatures.

Si es substitueix la temperatura de la placa absorbidora tºc, en principi desconeguda, per la temperatura del fluid tºm, que resulta fàcil de calcular, s’haurà d’introduir un factor correctiu FR anomenat factor d’eficàcia o coeficient de transport de calor, que es sempre menor de la unitat, per tant, fer disminuir el valor de Q. Aquest factor FR es independent de la intensitat de la radiació incident, d la temperatura mitja de la placa i de l’ambient, però es una funció del cabdal del fluid i de les característiques de la placa (material, espessor, distància entre tubs, etc.), l’equació es transforma en: Q = FRS[I(ta) – U(tºm – tºa)] = S [ FRI(ta) – FRU( tºm – tºa)] =

= S[FRI(ta) - UL(tºm – tºa)] aquesta equació es coneguda amb el nom d’equació de Bliss, on el coeficient de pèrdues U es transforma en UL mitjançant l’equivalència : UL = FRU. 3) Corba característica d’un col·lector pla: Rendiment instantani.

Els col·lectors son provats en un banc de prova sota condicions estables de radiació solar, simulada mitjançant un radiador d’energia electromagnètica d’aspecte molt similar al solar i amb una incidència normal al col·lector, velocitat del vent, temperatura del fluid a l’entrada i temperatura ambient.



61/174

Els resultats que s’obtenen s’ofereixen com a índex de l’eficàcia del col·lector, ?, definida

per la relació entre l’energia captada i la rebuda : SIQ

=η . Substituint Q segons l’equació de Bliss

tenim :

[ ] ( ) ( )I

atmtULF

SIamUS

SIQ

NRL ºººº)I(FR −

−= )] − ( −

== Ν τατττα

η

Per a un cabdal determinat, suposant (ta)N i UL constants, l’equació es molt similar a la

d’una recta en la qual la variable en l’eix d’abscisses es (tºm - tºa)/I amb una pendent UL.

Figura 27. Esquema de la qualitat d’un col·lector.

L’ordenada a l’origen, el punt en l’eix d’ordenades on la recta talla aquest eix, te un valor de FR(ta)N. Aquestes corbes son facilitades pel fabricant, i se’n pot deduir la qualitat d’un col·lector des del punt de vista tèrmic. A major valor de FR(ta)N i menor la pendent de UL, millor serà el col·lector. L’equació de la representada simplificant de la forma següent: ? = b - mx On tenim : m = UL (pendent). b = FR(ta)N (ordenada en l’origen). x = (tºm - tºa) / I (variable representada en l’eix d’abscisses).



62/174

4) Càlcul dels paràmetres de la superfície col·lectora. Elecció de la inclinació òptima.

Els diferents estudis realitzats han demostrat que per a un consum continuat anual, la inclinació òptima serà 10º major que la diferència entre 90º i l’altura solar al migdia del mes mitjà del període considerat. Per mes mitjà es considera un hipotètic mes, del qual la relació aportació/consum sigui igual al quocient entre l’aportació solar total i el consum total en el període en el qual la instal·lació estarà en funcionament.

Per a un consum homogeni al llarg de l’any considerarem com a mes mitjà el Març, i

com aquest més l’altura solar al migdia es de 90º menys la latitud del lloc, es pot aplicar la regla de inclinació de col·lectors com 10º major que la latitud. La latitud a Juneda es de 46,02º, per tant la inclinació dels col·lectors serà 46.02º + 10º i per tant una inclinació final de 56.02º.

En general, es tendeix a afavorir una major captació a l’hivern , ja que a l’estiu

sempre hi ha energia sobrant, essent l’energia aportada pel sol major que l’energia necessària encara que la inclinació no sigui la correcta per aquella època de l’any. Es pot anar variant lleugerament la inclinació per tal de comprovar si millora el rendiment.

Elecció de la orientació òptima. La orientació del col·lector serà cap al sud magnètic. Aquest es pot trobar amb l’ajut

d’una brúixola. Càlcul de l’energia aprofitable. Per al càlcul de l’energia aprofitable E que incideix en un dia mitjà de cada mes

sobre una superfície inclinada de col·lectors, es parteix d’una taula general d’irradiació horitzontal mitja H per a cada província, realitzant, si convé, les següents correccions:

· Si el sistema està ubicat en zona de muntanya o amb atmosfera molt neta, la irradiació es multiplica per 1.05.

· Si està ubicat en zones amb gran pol·lució o grans urbs, H es multiplica per 0.95.

· Si hi ha un objecte que durant alguna època de l’any pugui intercedir en la trajectòria, una part de l’energia solar serà interceptada per l’objecte. Caldrà estimar un factor de correcció, que es podrà obtenir empíricament a partir de l’azimut, altura solar en el període desfavorable i altura de l’obstacle i la seva distància als col·lectors.

· Un microclima pot afectar, també boira o bromes freqüents, reflexió de les superfícies pròximes. Aquests factors poden afectar en la radiació mitja H tabulada per a cada província. Un cop obtingut H, de les taules referents a cada província o desprès d’aplicar-li el factor

corresponent, es multiplica pel factor k de correcció en funció de la inclinació. Per tant de E = kH obtindrem l’energia total teòrica que podem esperar en un dia mitja del mes considerat en cada metre quadrat de col·lector. A la sortida del sol, així com a la posta de sol, l’energia rebuda no serà suficient com per a superar les pèrdues, per tant no es eficaç que el sistema funcioni.



63/174

5) Càlcul de la superfície de col·lectors necessària.

El següent mètode de càlcul condueix a un dimensionat suficient, el qual, garanteix amb una gran probabilitat una correcta cobertura de les necessitats energètiques, sense necessitat de sobre dimensionar el resultat obtingut.

La superfície s’obtindrà del quocient entre les necessitats energètiques totals i

l’energia neta disponible per cada m2 de col·lector. El càlcul es realitzarà mitjançant una taula amb diferents columnes, a continuació es justifica cada columna.

Columna 1. El percentatge d’ocupació serà el tant per cent de l’ocupació que coincideix en l’edifici per part dels ocupants. Es considerarà el cas més desafortunat en el qual coincideixen tots els ocupants els dotze mesos de l’any. Columna 2. S’obté multiplicant el coeficient d’ocupació pel numero total d’ocupants i pels m3 que una persona consumeix al mes, es a dir, 60 litres per dia al més dividit entre 1000. En el cas que ens ocupa considerem quatre habitants. Columna 3. La temperatura de la ret que es pot obtenir de les taules. Columna 4. Diferència entre la temperatura d’ús, 45º, i la de la ret. Columna 5. Necessitat energètica mensual en termines. Reflectirem les necessitats d’aigua calenta sanitària i les de calefacció. Columna 6. Necessitat energètica mensual en Megajuls. S’obté tenint en compte la columna 5 i sabent que 1 tèrmia ˜ 4.18 MJuls. Columna 7. Necessitat energètica diària en MegaJuls. S’obté de dividir la columna 6 entre el numero de dies al mes. Columna 8. Valor de l’energia, que s’obté de les taules. Columna 9. Valor de l’energia pel coeficient del correcció, aquest coeficient serà de 1.00, ja que es considera una atmosfera poc contaminada, ni zona de muntanya ni zona de gran urb. Columna 10. Valor que ens dona la taula per a una latitud de 46º i una inclinació de 55º, ja que es el valor tabulat més pròxima a la inclinació òptima que es la latitud més deu graus, es a dir, 56º. Columna 11. Càlcul de l’energia aprofitable en funció de l’energia H, el factor de correcció k, amb un factor de correcció per la incidència no perpendicular del raigs sobre el col·lector igual a 0.97, i el factor de la brutícia i envelliment de la coberta transparent, en cas d’existir, igual a 0.97. Aquests dos factors resulten 0.94, i tenim E = 0.94·k·H. Columna 12. El numero d’hores de sol útils. S’obtenen de les taules. Columna 13. La intensitat útil en W/m2. s’obté de dividir la columna 11 entre la columna 12, però havent passat prèviament E a Juls i el número d’hores a segons. Columna 14. Temperatura ambient durant les hores de sol. Aquest valor s’obté de les taules.



64/174

Columna 15. Rendiment real del col·lector expressat en %. Es calcula partint del rendiment teòric: ? = 85 - 589 (tº-tºa)/I Com la instal·lació consta d’un col·lector amb coberta, s’ha de multiplicar 0.85 per 0.94. per tant ens quedarà el rendiment com: ? = 79.9 - 589 (tº-tºa)/I Columna 16. Càlcul de l’energia neta que aporta un m2 de col·lector, que es calcula com el producte de l’energia aprofitable (columna 11) i el rendiment del col·lector (columna 15), aquesta última columna prèviament dividida entre 100. Columna 17. Càlcul de l’energia neta disponible al dia per m2. Es el producte de l’energia que aporta un m2 de col·lector per 0.85, per tal de tenir en compte les pèrdues en l’acumulador. Columna 18. Càlcul de l’energia neta disponible al mes per m2. Producte entre la columna anterior i el nombre de dies corresponents a cada mes. La superfície col·lectora necessària resultarà de la suma de la columna 6 entre la suma de la columna 18. Columna 19. Càlcul de l’energia solar total. S’obté multiplicant el numero de metres reals de superfície col·lectora per l’energia neta disponible per al consum que subministra cada m2 (columna 18). Columna 20. Tant per cent de substitució. Quocient percentual entre columna 19 i columna 6. Representa la fracció de consum energètic que es satisfeta per l’energia solar. En els mesos en que l’aportació solar sigui superior al consum, el percentatge serà igual a cent. Columna 21. Càlcul del dèficit energètic. Diferència entre la columna 6 i la columna 19. Representa l’energia auxiliar que s’ha d’aportar en els mesos en que l’energia solar no sigui suficient per cobrir el 100 % de les necessitats. La suma de la columna 21, serà el dèficit total anual, per tant, l’energia auxiliar que caldrà aportar. El rendiment dels col·lectors es considerarà 0 en un mes donat, quan el rendiment mensual sigui inferior a 10%. Ja que resultarà preferible desconnectar la instal·lació i evitar el funcionament de la bomba i d’altres elements.

1.1.7.13. Salt tèrmic del col·lector.

A la diferència entre la temperatura del fluid a la sortida del col·lector i a l’entrada se l’anomena salt tèrmic ? tº. Aquest salt tèrmic pot ser fàcilment calculat. Considerant un col·lector d’àrea S pel qual circula un cabdal volumètric de fluid igual a C, i estant sotmès a una intensitat de radiació igual a I. Considerant t el temps que tarda en el fluid en travessar totalment el col·lector, la seva temperatura es veurà incrementada des del seu valor inicial a l’entrada tºe fins al seu valor final a la sortida tºs.

L’energia tèrmica necessària per elevar la temperatura d’un cos l’obtenim de l’expressió

següent : E = V·d·ce·(tºs-tºe) = V·d·ce·? tº , o V es el volum total del fluid, d la densitat del fluid que passa a través del col·lector en un temps t. Aquesta energia prové de la radiació solar, essent igual a



65/174

la intensitat de la mateixa multiplicada per l’àrea i pel temps. Si apliquem el factor de rendiment ?, l’energia neta resultant serà:

E = ?·I·S·t , igualant les expressions de l’energia, obtenim :

?·I·S·t = C·t·d·ce·? tº ? ? tº =dce

SC

IS

⋅⋅=

(C·ce·d) IS)(η

SC

es el cabdal per unitat d’àrea de col·lector, que denotem per Cu. Per exemple, en el cas

dels col·lectors plans per A.C.S. es usual un cabdal d’uns 60 litres per cada hora i per metre quadrat de col·lector, això es en unitats del sistema internacional : Tenim 60 litres ? 0.06 m3 i 1 hora ?

3600 s. Per tant ( )3600100060⋅

= 1.77·10-5 m3/s·m2. Tenim que l’expressió del rendiment es : ?

=I

a) tº- mm(tº - b . Substituint tenim :

? tº = (Cu·d·ce)

a)) tº- mm(tº - (b·I = -

Cu·d·cea tºm· b·I +

- Cu·d·ce

mm·tº

Aquesta expressió ens dona el salt tèrmic en funció de la temperatura mitja del fluid. De

l’expressió anterior es dedueix que a major cabdal i major temperatura mitja del fluid, menor serà el salt tèrmic, però creix amb un increment de la intensitat.

En funció dels valor numèrics típics dels col·lectors plans, podem obtenir una expressió més

senzilla, però també valida per estimar el valor del salt tèrmic en la majoria dels casos de col·lectors de placa plana en condicions de treball més o menys normals, i per a tºm = 45 º : ? tº = 0.012·I - 2.7.

Considerant la temperatura mitja tºm aproximadament igual a la semisuma de la temperatura

d’entrada i sortida : tºm = 2

s) tº e(tº +. Obtenim la temperatura de sortida en funció de la

temperatura d’entrada :

tºs - tºe = Cu·d·ce2

smtºCu·d·ce2

emtºCu·d·ce

am·tº b·ICu·d·ce

2s) tº em(tº

Cu·d·ceam·tº b·I

⋅−

⋅−

+=

+

−+

Cu·d·ce2emtº

Cu·d·ceam·tº b·I

Cu·d·ce2smtº

stº⋅

−+

=⋅

+

·ce)m)·(2·Cu·d (2·Cu·d·ce e)m)·(Cu·d·c(2·Cu·d·ce

e·tº m) - (2·Cu·d·ce2·Cu·d·ce· a)m·tº )·(b·I(2·Cu·d·ce stº

++++

=

m 2·Cu·d·cea)mtº 2(b·I

m) (2·Cu·d·ce

em)·tº - (2·Cu·d·ce stº

++

++

=



66/174

Aquesta expressió ens permet trobar la temperatura de sortida en funció de la d’entrada. 1.1.7.14. Col·lectors de buit. 1) Introducció. La conversió de l’energia radiant del sol en energia tèrmica comporta pèrdues de radiació, conducció i convecció, aquests efectes contribueixen en la disminució del rendiment del col·lector a mesura que augmenta la diferencia de temperatura entre la placa i l’ambient. La coberta de vidre, simple o doble, el tractament selectiu de la placa i l’evacuació de l’aire de l’interior del col·lector, son tècniques encaminades a la reducció de les pèrdues en el col·lector, per tant, a la millora del rendiment. Segons el tipus de tècnica per evitar la reducció de pèrdues tenim diferents rendiments:

Figura 28. Diferents rendiments del col·lector.

Col·lector Rang T (ºC) ?o UL (W/ºC·m2) Sense coberta 10 - 40 0.90 15 - 25

Coberta simple 10 - 60 0.80 7 Coberta doble 10 - 80 0.65 5

Superfície selectiva 10 - 80 0.65 5 Tubs de buit 10 - 130 0.70 2

Taula 19. Valors típics dels paràmetres característics : eficiència òptica, ?o i el coeficient general de pèrdues, UL, el rang normal de temperatures de treball, per a diferents tipus de col·lectors. Els col·lectors de buit s’utilitzen en els sistemes de temperatura intermitja com ara, sistemes

d’aire condicionat, i processos industrials, entre d’altres; també en lloc freds amb diferències elevades entre la temperatura del col·lector i la de l’ambient; on la millora substancial del rendiment



67/174

del sistema pot compensar l’augment del cost degut a la seva utilització. El seu reduït coeficient de pèrdues els fa especialment aptes per l’aprofitament de la radiació solar difusa, mantenint un rendiment acceptable, tant als migdies i dies solejats, com quan el sol està baix o el temps es fred i nuvolós.

El buit consisteix a la reducció de pèrdues i també a minimitzar la influència de les

condicions climàtiques sobre els materials utilitzats, evitant un ràpid envelliment i millorant la durabilitat i el rendiment global del sistema. Aplicant un buit fluix (0.001 atmosferes), es pot considerar essencialment, l’eliminació de les pèrdues per convecció, però es necessita un buit més fort, inferior a 10-6 atmosferes (< 0.1 Pascal) si es volen eliminar les pèrdues per conducció.

1) Col·lectors tubulars de buit. Existeixen dos tipus de tubulars de buit, en funció del mètode utilitzat en l’intercanvi de

calor entre la placa i el fluid caloportador. · Col·lector de buit de flux directe. En aquest tipus de col·lector, a la placa absorbidora hi ha integrat un tub coaxial d’intercanvi

de calor a través del que passa al mitjà caloportador, pel principi de contracorrent. L’aigua de la ret entra per l’interior del tub coaxial i retorna per la part exterior que està en contacte amb la placa, elevant-se d’aquesta manera la temperatura.

Els tubs es connecten de manera tal que cada un dels intercanviadors coaxials va connectat a

les canonades d’entrada (freda) i sortida (calenta). · Col·lector de buit amb tub de calor. En aquest col·lector, l’intercanvi de calor es realitza mitjançant la utilització d’un tub de

calor. Aquest tub consisteix en un tub buit tancat pels dos extrems, sotmès a buit i amb una petita de fluid vaporitzant (mescla d’alcohol) en el seu interior. Quan es calenta la part del tub on es troba el fluid, aquest s’evaporà absorbint el calor latent de vaporització. Aquest vapor es desplaça fins arribar a l’altra part del tub que es troba a una temperatura menor, produint-se una condensació i la conseqüent alliberació de la calor latent associada a aquest canvi d’estat. El líquid retorna per capil·laritat o per efecte de l’acció de la gravetat (cas dels col·lectors solars) i el cicle d’evaporació condensació es repeteix.

Als tubs de calor se’ls anomena superconductors de la calor, ja que tenen una capacitat

calorífica molt baixa i una conductivitat molt alta. En aquest tipus de col·lectors la placa absorbidora dels tubs porta adossat un tub de calor. La

radiació solar incident escalfa la placa i provoca l’evaporació del fluid, absorbint escalfor i transferint-lo a la part superior. Un cop a la part superior, el vapor es refreda en un condensador especialment dissenyat al pas de l’aigua freda de la ret, a la qual l’hi cedeix la calor latent de condensació. El fluid condensat retorna a la seva posició original en la part inferior del tub de calor, degut a l’acció de la gravetat, i es torna a repetir el cicle.

Les característiques principals dels col·lectors de buit amb tub de calor son les següents:

1. Unió seca : l’intercanvi de calor es realitza en sec, es a dir, sense contacte directe dels líquids, el que els fa particularment adequats en àrees amb qualitats desfavorables de l’aigua.

2. Funció díode : la transferència de calor es realitza sempre en un sol sentit, des de l’absorbidor fins a l’aigua, i mai al revés.



68/174

3. Limitació de temperatura: el cicle de l’evaporació - condensació te lloc mentre no s’aconsegueixi la temperatura crítica del fluid vaporitzant, evitant així el risc d’un augment incontrolat de temperatura en l’interior dels tubs.

Aquestes característiques eliminen la necessitat d’utilitzar complexes unitats de control en el

sistema i quedant garantida la seguretat del mateix. 1.1.7.15 Dimensionat i muntatge. Els col·lectors de buit posseeixen una equació de rendiment i una superfície total

d’absorbiment facilitada per part del fabricant, de mode que el procés de dimensionat d’una instal·lació mitjançant col·lectors de buit es similar al cas d’utilitzar col·lectors de placa plana convencionals.

Referent al muntatge dels col·lectors, el que els diferencia dels convencionals es el procés

d’ensamblatge dels tubs, que el fabricant sol proporcionar per separat i que s’han de col·locar “in situ”.

1.1.7.16. Estructura per a suport i anclatge. El muntatge dels col·lectors es una de les operacions més importants en una instal·lació

d’energia solar. Un cop calculada la inclinació dels col·lectors que per tal d’optimitzar el rendiment de la instal·lació en funció de la latitud i de l’aplicació que es pensa donar a l’energia solar, cal materialitzar-ho mitjançant un anclatge i suport adequat.

La solució proposada ha de tenir una sèrie de característiques, com son en ordre creixent

d’importància: rapidesa de muntatge, cost el més baix possible i seguretat d’anclatge i subjecció. El tipus d’anclatge per a un col·lector dependrà de la seva ubicació en la coberta o terrassa i

de les forces que actuen sobre ell com a conseqüència de la pressió del vent a que es troba sotmès. Com els col·lectors estan orientats al Sud, l’únic vent que pot representar un risc es el que vingui del Nord, ja que exercirà forces de tracció sobre els ancoratges, que sempre resulten molt més perilloses que les forces de compressió.

Per tal de calcular amb precisió la força que pot actuar sobre cada un dels col·lectors,

s’utilitza l’equació : f = p·S·sina On:

S = Superfície del col·lector.

a = Angle d’inclinació del col·lector amb la horitzontal.

p = Pressió frontal del vent, es a dir, pressió que exerciria sobre una superfície que fos perpendicular a la direcció del mateix. Aquesta pressió depèn de la seva velocitat.

La força del vent f , que incideix de forma perpendicular a la superfície vertical S·sin a, es

descompon en f1 = f·sin a, que actua perpendicularment a la superfície del col·lector, i a f2 = f·cos a, que ho fa paral·lelament, causant el lliscament de l’aire, els efectes del qual es desvaneixen en



69/174

rosaments i remolins al llarg de la superfície del col·lector. La força f1 que actua en sentit normal al pannell es l’única que cal tenir en conte.

f1 = f sin a = p·S·sina·sina = p·S·sin2a

Figura 29. Esquema de la incidència del vent.

En els llocs on es sol presentar vents forts que bufin per la part posterior i sense cap tipus de

protecció als col·lectors, es important determinar mitjançant càlcul les possibles sobrecàrregues dinàmiques que poden provocar el lliscament o bolcada dels col·lectors. El fabricant pot facilitar les característiques de l’estructura per al suport i anclatge en funció del tamany i de la posició horitzontal o vertical dels mateixos.

Per a la col·locació d’aquestes estructures s’han de considerar les següents regles pràctiques:

- En mesura del possible, s’ha d’evitar traspassar la coberta de l’edifici per que pot donar lloc a la infiltració d’aigua. L’ideal es construir murs de formigó armat que garantissin la total subjecció, encara que hi hagi vent molt fort.

- La dimensió mínima de la secció del mur de formigó, que ha d’estar armat amb

barnilla metàl·lica, ha de ser de 20 x 20cm. Els últims anclatges de cada filera es situarà com mínim a 25 cm de l’extrem del mur.

- En el cas de grans instal·lacions ha d’estudiar-se en detall el suport, per a que la

seva elaboració en un taller i la seva posterior muntatge en la coberta sigui més ràpid i econòmic.

- Cal tenir en conte la protecció de l’estructura contra la corrosió. Es realitzarà

amb perfil de ferro, es pot presentar amb el temps oxidacions si no s’ha efectuat l’adequat tractament. En zones d’interior pot ser suficient el tractar-ho en pintura de mini i posterior pintura d’acabat. En zones pròximes a la costa, l’única solució vàlida consisteix en un galvanitzat per immersió en calent, que es costosa i exigeix l’elaboració de l’estructura en peces amb anterioritat al muntatge.

- La subjecció dels col·lectors a l’estructura s’haurà de contar amb materials

idonis. Els cargols hauran de ser d’acer inoxidable o de qualsevol altre material resistent a la corrosió.



70/174

v(m/s) V(km/h) p(N/m2) p(kp/m2) 5 18 15 1.6 6 21.6 22 2.2 8 28.8 39 4

10 36 61 6.2 12 43.2 88 9 14 50.4 120 12.2 16 57.6 157 16 18 64.8 198 20.2 20 72 245 25 22 79.2 296 30.2 24 86.4 352 35.9 26 93.6 413 42.2 28 100.8 479 48.9 30 108 550 56.1 32 115.2 626 63.9 34 122.4 707 72.1 35 126 749 76.4 36 129.6 792 80.9 37 133.2 837 85.4 38 136.8 883 90.1 39 140.4 930 94.9 40 144 978 99.8 41 147.6 1028 104.9 42 151.2 1078 110 43 154.8 1130 115.4 44 158.4 1184 120.8 45 162 1238 126.3 46 165.6 1294 132 47 169.2 1351 137.8 48 172.8 1409 143.7 49 176.4 1468 149.8 50 180 1528 156 51 183.6 1590 162.3 52 187.2 1653 168.7 53 190.8 1717 175.2 54 194.4 1783 181.9 55 198 1849 188.7 56 201.6 1917 195.6 57 205.2 1986 202.7 58 208.8 2057 209.9 59 212.4 2128 217.2 60 216 2201 224.6 61 219.6 2275 232.1 62 223.2 2350 239.8 63 226.8 2427 247.6 64 230.4 2504 255.5 65 234 2483 263.6 66 237.6 2663 271.8 67 241.2 2744 280 68 244.8 2827 288.5 69 248.4 2911 297 70 252 2996 305.7 71 255.6 3082 314.5 72 259.2 3169 323.4

Taula 20. Taula de la pressió frontal del vent, en funció de la seva velocitat.



71/174


La solució adoptada respecte a la subjecció dels col·lectors es la d’uns suports homologats per part del fabricats capaços de subjectar els col·lectors per a les diferents condicions climatològiques adverses. Aquests aniran collats sobre la superfície de la teulada, a una distància convenientment calculada en funció de la latitud de la localitat i inclinació de la teulada. El model a utilitzar serà el SCP amb codi 144940009, per a dos col·lectors PS.

1.1.7.17. Orientació i inclinació dels col·lectors.

Els col·lectors s’han de situar de forma tal que al llarg del període anual d’utilització aprofiti

al màxim la radiació solar disponible. Els col·lectors s’orientaran cap al Sud geogràfic. La brúixola defineix el Sud magnètic, que apunta entre dos i quatre graus aproximadament cap a l’est, respecte de la direcció Sud geogràfic. Aproximadament el desviament es de 2 º per al terç o franja Est de la Península, 3 º per al terç central i 4 º per al terç Oest.

Una desviació de fins a 20 º respecte a la orientació del Sud geogràfic, no afecten

significativament al rendiment i a l’energia tèrmica aportada per l’equip solar. Per tal de determinar la direcció del Sud geogràfic es pot comprovar la direcció de la ombra

produïda per una barnilla vertical a les 12 hores solars, es a dir, el migdia solar. Per a una major precisió, es pot realitzar el següent procediment: En una barnilla es marca el punt on acaba l’ombra produïda per la barnilla dues hores abans i

dues hores desprès del migdia solar. Un cop obtinguts els dos punts es traça una recta entre els dos punts i es dibuixa una perpendicular a aquesta línia, i aquesta ens indicarà el Sud geogràfic.

Amb una desviació cap a l’Est de 15 º avançarà en una hora la captació respecte al col·lector

orientat cap al Sud geogràfic. Si la desviació es cap a l’Oest es retardarà en la mateixa proporció, amb un lleuger increment del rendiment degut al fet de treballar durant les hores on la temperatura ambient es més alta.

Es procurarà que la radiació solar indica més o menys perpendicularment sobre la superfície

al migdia solar d’un dia mitjà de l’època de d’utilització de l’equip. Segons l’ús a que es destinin, l’època de l’any, les inclinacions orientatives que solen tenir

els col·lectors son les següents:

Utilització Angle d’inclinació Tot l’any (A.C.S.) Latitud del lloc + 10º Hivern (calefacció) Latitud del lloc + 20º Estiu (piscines descobertes/hotels) Latitud del lloc - 5º

Taula 21. Inclinacions orientatives. Variacions de ± 10º amb respecte a l’angle d’inclinació òptim no son sensibles al rendiment,

però desviacions superiors d’orientació i inclinació a les senyals s’han de compensar amb una major superfície de col·lectors.



72/174

Determinació d’ombres.

El dia més desfavorable del període d’utilització, l’equip no ha de tenir més d’un 5 % de la

superfície útil de captació coberta per ombres. Si es superés un 20 % de superfície útil en ombra, l’equip resultaria pràcticament inoperant.

La determinació d’ombres projectades sobre els col·lectors per part d’obstacles pròxims

s’efectua a la pràctica observant l’entorn des del punt mig de l’aresta inferior del col·lector, agafant com a referència la línia Nord - Sud. Es comprova que no hi hagi cap obstacle en una altura angular de 15º en zones geogràfiques de latitud al voltant dels 40º (Península) o a 25º en latituds pròximes a Canàries.

Distància mínima entre col·lectors. La separació entre línies de col·lectors s’estableix de tal forma que al migdia solar del dia

més desfavorable (altura solar mínima) del període d’utilització, l’ombra de l’aresta superior d’una fila ha de projectar-se, com a màxim, sobre l’aresta inferior de la fila següent.

En equips que s’utilitzin durant tot l’any o a l’hivern, el dia més desfavorable correspon al 21

de Desembre, referint-nos a l’hemisferi Nord. Aquest dia l’altura solar es mínima i al migdia solar te el següent valor en funció de la latitud del lloc :

ho = (90º - latitud lloc) - 23.5º, per a una latitud de 46.02º l’altura mínima serà doncs, ho =

(90º - 46.02º) - 23.5º = 20.48.

Figura 30. Esquema de les inclinacions. De la figura anterior es pot obtenir la distància mínima d, entre dues fileres de col·lectors, i

per a tal efecte, s’observa que d = d1 + d2 = ( ) ( )αtgz

hotgz

+ = ( )

αα

cossin hotg

tghol

+⋅

, per tant tenim que

d =

+⋅ α

αcos

sintgho

l .

Durant el mes de Desembre i primera meitat de Gener, malgrat respectar la distància

mínima, es poden produir ombres entre files de col·lectors durant les primeres hores del dia, però aquest efecte no te importància en els col·lectors tèrmics, ja que l’aportació principal en aquesta



73/174

època de l’any es concentra a les hores centrals del dia. Per tal d’evitar aquest efecte, i sempre que es disposi de lloc, es recomanable augmentar la distància ‘d’ en un 25 %. En el cas de pannells fotovoltàics, es necessari efectuar aquesta correcció sempre que la instal·lació s’hagi d’utilitzar en l’època del solstici d’hivern.

Si les files de col·lectors es disposessin sobre una superfície no horitzontal, inclinada un angle ?, degut per exemple al teulat inclinat, llavors obtenim una distància sensiblement diferent de l’expressió :

d = ( )( )

( ) ( )

−+

+−

µαµµα

cossin

hotgl

on a es la inclinació del col·lector amb respecte al pla horitzontal i no respecte a la superfície de la teulada.

El valor de l’angle a sempre s’agafa com a valor positiu. L’angle ?, no obstant, agafa un

valor positiu si el sentit d’inclinació de la teulada es el mateix que el dels col·lectors i negatiu en cas contrari.

1) Solució adoptada. L’orientació i inclinació dels col·lectors ha de quedar fixada dins els marges establerts i

definits anteriorment, si bé l’instal·lador podrà orientar-los com cregui més convenient desprès de realitzar diverses proves si ho creu convenient abans de fixar-ho definitivament, sempre dins dels marges anteriorment establerts.

1.1.7.18. Fluid caloportador.

Es el fluid que passa a través de l’absorbidor i transfereix a una altra part del sistema

l’energia tèrmica absorbida. Se’n poden utilitzar quatre tipus diferents de fluids:

· Aigua natural.

· Aigua amb addició d’anticongelant.

· Líquids orgànics sintètics o derivats del petroli.

· Olis de silicona.

En la majoria dels casos els fluids més usats son l’aigua i la mescla d’anticongelant i aigua.

1) Aigua natural.

Pot ser utilitzada en circuit obert, cas de l’aigua sanitària que passa directament per col·lectors, o en circuit tancat, on l’aigua circula per un circuit independent al del consum.

2) Aigua amb addició d’anticongelant.

S’ha de tenir en conte les característiques de la mescla:

Toxicitat.



74/174

Els anticongelants son en general tòxics, ja sigui per la seva pròpia composició o per

l’addició de productes inhibidors de la corrosió, pel que es precís assegurar la impossibilitat de mescla entre aquests i l’aigua de consum. La forma més pràctica de aconseguir-ho es fer que la pressió del circuit primari sigui inferior a la del secundari, d’aquesta manera un contacte entre ambdós fluids per una ruptura en el punt de l’intercanvi provoqui una fuita d’aigua del primari cap al secundari. La vàlvula de seguretat del circuit primari haurà d’estar tarada a una pressió inferior a la de l’aigua de la ret, per provocar el seu funcionament en cas de l’avaria citada.

Viscositat.

L’addició d’anticongelant augmenta notablement la viscositat de l’aigua i es precís

considerar-ho en els càlculs de pèrdues de càrrega de les instal·lacions i en la potència de l’electrocirculador, en especial per a l’arrancada en fred desprès de la detenció de la instal·lació durant la nit.

c) Dilatació.

El coeficient de dilatació dels anticongelants es superior al de l’aigua ordinària, pel que s’haurà de tenir en conte al calcular el vas d’expansió. Com a norma de seguretat, serà suficient quan utilitzem anticongelant en proporcions de fins a un 30 %, aplicar un coeficient corrector de 1.1 i de 1.2 si la proporció es major.

d) Estabilitat.

La major part dels anticongelants es degraden amb la temperatura de l’ordre de 120º C i poden generar productes de corrosius per als materials que constitueixen el circuit.

e) Calor específic.

El calor específic de la mescla d’aigua amb anticongelant es inferior al de l’aigua sola, pel que caldrà tenir-se en conte el càlcul del cabdal i per tant afectarà al dimensionat de la canonada i de l’electrocirculador.

f) Temperatura d’ebullició.

La presència d’anticongelant eleva la temperatura d’ebullició de l’aigua, però no massa, pel que serà precís tenir-ho en conte.

3) Fluids orgànics. Existeixen dos tipus de fluids orgànics: els sintètics i els derivats del petroli. Les precaucions senyalades a propòsit de l’aigua amb anticongelant han de ser igualment

tingudes en consideració en el que refereix a la toxicitat, viscositat i dilatació. A més a més, aquests fluids, al ser combustibles presenten un risc addicional d’incendi.

Existeix una gamma de productes que es diferencien entre si per la zona de temperatura on poden ser utilitzats i per la variació de la seva viscositat amb aquesta temperatura.

4) Olis silicones. Solen ser productes estables i de bona qualitat, però els preus actuals no permeten la seva

utilització generalitzada, fins que no es produeixi un abaratiment que es situï al nivell dels fluids orgànics. Presenten dues avantatges: no son tòxics i no son inflamables.



75/174

5) Solució adoptada. La solució adoptada per al fluid caloportador serà l’aigua amb addició d’anticongelant. La

mescla circularà dins d’un circuit tancat, independent de l’aigua de consum. La mescla haurà de suportar una temperatura de - 10 ºC, a partir d’aquesta temperatura si continua descendint s’haurà de buidar els col·lectors, així com les canonades exteriors que pugui resultar congelades, mitjançant una electrovàlvula s’haurà de provocar un buidat de la instal·lació.

1.1.7.19. Protecció contra la congelació i ebullició. Aquesta protecció resulta molt important, si es considera els possibles efectes d’aquests dos

fenòmens a la instal·lació i a l’immoble degut a les fuges d’aigua. Per tal d’eliminar el risc de congelació, es precís proveir a les instal·lacions de la protecció

necessària, inclòs en el cas d’absència d’energies complementaries com l’electricitat que pot servir tant per a escalfament per resistència com pel funcionament del electrocirculador del fluid caloportador, o la posta en marxa del sistema de buidat del circuit primari.

L’ebullició, encara que menys freqüent i perillosa per a la instal·lació, presenta també alguns

problemes dignes de consideració. 1) Protecció contra la congelació.

Durant la nit les instal·lacions solars estan parades, ja que els col·lectors no reben gens

d’energia. Estan doncs, exposats a la congelació durant l’hivern, i es precís prendre algunes mesures de precaució per tal d’evitar-ho.

Està demostrat que la coberta transparent assegura una certa protecció de l’absorbidor i que

el fluid no es congeli fins que la temperatura ambient no baixi alguns graus per sota de 0 ºC. No es coneixen en exactitud les condicions a partir de les quals es produeix la congelació, ja

que a part de la temperatura ambient, que es el factor determinant, existeix un altre fenomen poc conegut que pot tenir una gran importància:

Durant les nits de cel ras la bóveda celeste actua com a excel·lent cos negre, absorbint la

radiació tèrmica enviada pels col·lectors, que es refreden inclòs per sota de la temperatura ambient, podent arribar a la congelació encara que la temperatura ambient tingui valors superiors a 0º C.

Es aconsellable disposar d’un cert marge de seguretat i utilitzar els dispositius anticongelants

per una temperatura exterior inclòs d’alguns graus sobre zero, i controlar aquest dispositiu mitjançant una sonda que obtingui la temperatura exacta en l’absorbidor i del fluid caloportador.

El mètode de protecció dependrà del fluid caloportador utilitzat i de les condicions

meteorològiques pròpies del lloc de la instal·lació. Si les condicions son bones i el risc de congelació escàs, es pot acceptar un gasto d’energia relativament important per tal de protegir els col·lectors, ja que els dispositius corresponents no funcionaran més que en contades ocasions.

Les instal·lacions necessàries son per lo general fàcils de realitzar i no representen un cost

gran. L’economia de la inversió compensa el gasto d’explotació.



76/174

En regions amb condicions més dures, s’ha d’utilitzar mètodes que no consumeixin molta

energia, essent els més utilitzats en l’actualitat els següents mètodes:

a) Aturada total de la instal·lació durant l’hivern.

b) Escalfament dels col·lectors per recirculació del fluid, agafant escalfor de l’emmagatzemada tèrmicament o mitjançant una energia de suport.

c) Escalfament dels col·lectors mitjançant una resistència tèrmica.

d) Utilització de fluid anticongelant.

e) Utilització de col·lectors capaços de suportar la congelació.

f) Buidat dels col·lectors en cas de risc de congelació.

En l’elecció del procediment, es tindrà en conte dos aspectes principals:

1. No n’hi ha prou en protegir els col·lectors, sinó que es precís eliminar el risc de congelació de les canonades exteriors.

2. S’ha de considerar una possible avaria del dispositiu anticongelant, o del tall en el subministre de l’energia utilitzada (tall del subministre elèctric), i avaluar-ne les conseqüències.

a) Aturada total de la instal·lació durant l’hivern.

En les regions on la radiació solar es molt dèbil durant llargs períodes, no permetent la

utilització eficaç de les instal·lacions solars, el més pràctic es aturar la instal·lació i buidar-la al començament de l’estació freda, eliminant qualsevol risc de congelació. Es també recomanable per a instal·lacions que sols s’utilitzen durant l’estiu.

S’ha de tenir en conte, que els circuits buits estan sotmesos a majors riscs de corrosió. b) Escalfaments dels col·lectors per recirculació del fluid caloportador. Una sonda termotèrmica controla la temperatura de l’absorbidor o del fluid caloportador en

l’absorbidor, i posa en funcionament l’electrocirculador en el moment en que la temperatura cau per sota d’un valor preestablert. El fluid caloportador s’escalfa al travessar l’emmagatzematge de A.C.S., escalfat durant tot el dia, i assegura així el manteniment en els col·lectors d’una temperatura superior a la de congelació.

Es necessari, a fi de limitar les pèrdues tèrmiques, que la temperatura del fluid a la sortida

dels col·lectors estigui just per damunt de la temperatura de congelació, el qual pot aconseguir-se regulant-ne el cabdal, actuant sobre la velocitat de rotació del electrocirculador o sobre la vàlvula motoritzada de pas variable muntada a tal efecte.

Si l’electrocirculador es de tipus centrífug amb motor de velocitat constant, s’haurà de frenar

la circulació del fluid caloportador per mitja d’una vàlvula. Un cas particular es el de l’acumulador d’emmagatzematge d’aigua calenta sanitària dins del

qual es situa, en la part inferior, l’intercanviador d’energia solar, i en la superior, una resistència elèctrica de suport.



77/174

Si no hi ha aportació solar durant molt de temps, l’aigua situada en la part inferior de

l’acumulador, en contacte amb el serpentí de fluid caloportador, no s’escalfarà i durant la nit, com l’aigua s’estratifica en l’acumulador en funció de la seva temperatura, pot estar molt freda en la base del mateix, pel que no escalfarà al fluid caloportador i no protegirà eficaçment contra la congelació.

Aquest risc, que en realitat es poc freqüent, està en funció de les condicions climàtiques del

lloc de la instal·lació. Si aquest risc es considera possible, farà falta col·locar una segona resistència en la base de l’acumulador.

Figura 29. Escalfament per recirculació del fluid caloportador. En la figura anterior s’observa l’escalfament suplementari a la base de l’acumulador d’emmagatzematge solar (1) regulat pel termòstat col·locat en la mateixa base. c) Escalfament dels col·lectors mitjançant una resistència elèctrica. Una resistència elèctrica col·locada en contacte amb l’absorbidor entra en funcionament a partir de que la temperatura en l’absorbidor descendeixi per sota d’un cert valor.

Aquesta resistència pot col·locar-se també a l’interior del circuit del fluid caloportador. d) Utilització d’un fluid anticongelant. S’utilitza com a fluid caloportador una mescla d’anticongelant i aigua, o un líquid orgànic.

Es la solució més utilitzada per a protegir els col·lectors del perill de congelació. S’ha de tenir en conte les diferències de les propietats físiques entre l’aigua normal i el

líquids anticongelants. La viscositat pot ser bastant elevada, sobre tot en fred, augmentant les pèrdues de càrrega del circuit i modificant les condicions de funcionament de la bomba, principalment a l’arrancada.



78/174

Quan la diferència de l’altura entre els col·lectors i el punt més baix del circuit sigui important, pot produir-se una certa decantació de l’anticongelant, disminuint la seva concentració al punt més alt del circuit, el que deixaria sense protecció als col·lectors.

Caldrà considerar igualment els riscs de corrosió del circuit del fluid caloportador i les

precaucions a prendre per evitar les fuges en les juntes. e) Col·lectors capaços de suportar la congelació. Existeixen alguns models de col·lectors que tenen l’elasticitat suficient per suportar

l’augment del volum degut a la congelació. L’important es que el manteniment d’aquesta elasticitat sigui permanent. En el cas del coure,

que es un material molt manejable, pot suportar petites congelacions expandint-se, en una o dues ocasions, però arriba un moment en que no suporta més expansions i es trenca.

A part cal tenir en conte que el perill de congelació pot presentar-se en les canonades de

conducció o en qualsevol altra part no elàstica del circuit. Existeix un procediment, no molt utilitzat però eficaç, que consisteix en introduir al circuit

de l’absorbidor unes càpsules elàstiques i estanques que continguin aire o nitrogen, que es comprimiran al augmentar la pressió produïda per la congelació, evitant les avaries per ruptura.

No obstant, si es produeixen taps de gel en zones que no seran escalfades pel sol, com poden

ser les canonades de conducció, l’eficàcia de la conducció pot veure’s seriosament afectada. En aquest casos pot ser adequat col·locar sota l’aïllant i en contacte a amb la canonada, resistència elèctrica del tipus de conductors, per fondre els taps de gel i permetre el funcionament de la instal·lació.

S’ha d’advertir que aquestes precaucions necessàries en condicions climàtiques molt dures,

en els que la temperatura es situa freqüentment i durant moltes hores per sota de 0º C.

f) Buidat dels col·lectors. En aquest sistema, que permet la utilització d’aigua com a fluid caloportador, quan la temperatura ambient s’aproxima als zero graus s’obra, ja sigui per accionament manual o, preferiblement, de forma automàtica, una vàlvula situada a la part baixa del circuit, buidant aquest. Quan les condicions tornin a ser favorables, la vàlvula es tanca i s’omple el circuit d’aigua procedent de la ret general.

Si el procés s’efectua de forma automàtica, mitjançant una electrovàlvula, es convenient que, com a mesura de seguretat, en el cas de que falli el subministre d’electricitat, el sistema estigui dissenyat de forma que al menys es provoqui el buidat de forma automàtica.

Un inconvenient dels sistemes de buidat es que cada cop que es posen en funcionament es produeixen entrades d’aire, amb el que s’afavoreix a la corrosió, estan totalment desaconsellats en el cas de que l’absorbidor del col·lector sigui d’alumini.

Si la instal·lació es gran i l’aigua es escassa en la zona, a fi d’evitar un excessiu gasto de la mateixa s’aconsella dissenyar un circuit obert de forma que, al deturar-se la bomba, l’aigua es vessa directament, per gravetat, en un recipient que haurà d’estar situat per sota de la cota de col·lectors. En aquest cas s’ha d’utilitzar un intercanviador de calor.



79/174

2) Protecció contra la ebullició. Les pujades de temperatura excessives poden produir-se en les instal·lacions que estan fora

de servei, ja sigui temporal o permanentment, com succeeix durant l’estiu o bé degut quan per una absència temporal dels usuaris suprimeix tota extracció d’aigua calenta. Si el fluid caloportador es un líquid orgànic, la seva temperatura d’ebullició està, en general, per sobre de 180º C i el perill d’ebullició es nul, al menys amb els col·lectors plans normals.

Si el fluid caloportador es aigua, inclòs amb anticongelant, els riscs d’ebullició o de

sobrepressió del circuit son reals, i les precaucions a prendre per evitar conseqüències han de ser meticulosament estudiades.

El risc es situa principalment en dos punts: 1) En els col·lectors. 2) En l’emmagatzematge. Ebullició en el circuit dels col·lectors. En el sobrescalfament dels col·lectors que s’utilitzi aigua, o aigua amb anticongelant, es

presenten tres casos: 1. Si el circuit es tancat però previst de vas d’expansió a l’aire lliure, a l’aigua, o la

mescla d’anticongelant amb aigua, entra en ebullició i el vapor produït va a l’exterior. Els inconvenients son:

- Incrustació.

- Segons el dispositiu empleat, pot haver-hi risc de buidat de part del circuit, que haurà de ser omplert abans de la seva posta en servei.

2. Si el circuit obert està unit al circuit secundari, es a dir, si l’aigua de consum passa

pels col·lectors, tot el circuit està a la pressió de la ret, tenint en conte les diferencies de nivell.

Mentre que la pressió d’ebullició sigui menor que la de la ret, no hi haurà cap problema, però si, a conseqüència d’una elevació de temperatura, la primera supera a la segona, el vapor produït descarregarà en la mateixa, contaminant l’aigua. En general, la vaporització es detindrà quan tot el fluid dels col·lectors s’hagi evaporat.

3. Si el circuit es tancat, en funcionament normal, la pressió a dins dels col·lectors es, en general, petita. En cas d’elevació de temperatura en els mateixos, la pressió puja. La vàlvula de seguretat s’obrirà a l’arriba a un cert valor, el qual es fixarà sempre per sota de la pressió que pot suportar el punt més dèbil del circuit, que sol ser la membrana del vas d’expansió tancat.

A part del funcionament dels elements de seguretat, hi ha altres solucions per a evitar els

perills de la sobrepressió:



80/174

a) Utilitzar un fluid orgànic amb punt d’ebullició elevat ( en lloc d’aigua o una mescla d’aigua anticongelant) com a fluid caloportador. El cost elevat d’aquest tipus de fluids es el principal inconvenient.

b) Realitzar un circuit capaç de resistir la pressió màxima previsible.

Les dues causes de la sobrepressió son:

- La dilatació del fluid caloportador.

- La pressió del vapor del fluid a la temperatura màxima considerada.

En un edifici els col·lectors estan generalment en el teulat, mentre que l’intercanvi i l’emmagatzematge estan a la planta baixa o al soterrani. Les canonades i l’intercanviador tenen, doncs, que suportar la pressió deguda al pes de la columna d’aigua compresa entre el teulat i el punt més baix del circuit primari, més la pressió deguda a la possible vaporització del fluid caloportador. La resistència d’aquests han de tenir sempre en conte aquest suplement de pressió.

c) Limitar la pressió. Pot aconseguir-se de dues maneres :

- Evacuació del vapor produït mitjançant una vàlvula de descàrrec. L’evacuació del vapor es detindrà quan el nivell de l’aigua es situï per sota de la part sobresclafada, però el circuit haurà estat parcialment buidat, i haurà de ser omplert amb les degudes precaucions.

Es precís advertir que s’han donat casos de greus accidents per cremades al manipular

col·lectors sobrepressionats per part del vapor i parcialment buits.

- Buidat parcial automàtic.

En lloc de col·locar la vàlvula de descàrrega en la part alta del circuit, es pot posar en la part baixa. En aquestes condicions es el fluid caloportador líquid el que es evacuat en cas de sobrepressió. Es recollit en un recipient, d’on serà recuperat per una bomba, gràcies a un dispositiu apropiat, quan la instal·lació sigui posada en marxa.

Convé procedir a aquesta operació quan la temperatura en els col·lectors hagi arribat al límit

d’ebullició del fluid caloportador. Aquesta solució es apropiada si s’utilitza també per a la protecció contra la congelació (en cas de les instal·lacions de buidat automàtic).

Amb les dues solucions anteriors, la part alta del circuit primari es trobarà freqüentment en

depressió quan el circuit es refredi. S’haurà de considerar això a l’hora de triar el material de les juntes, ja que el fet de reomplir es farà més fàcilment si no hi ha hagut penetració d’aire en el circuit durant la parada.

d) Evitar que els col·lectors rebin la totalitat del flux solar durant les hores de més radiació a

l’estiu. Hi ha dos possibilitats:

- Donar als col·lectors una inclinació superior a la inclinació òptima a l’estiu, es podrà doncs, adoptar la òptima de l’hivern.



81/174

- Col·locar una soladissa que produeixi ombra sobre els col·lectors en les hores de

més radiació solar de l’estiu.

Figura 30. Incidència dels raigs solars.

Aquesta solució es bastant acceptable, ja que usualment a l’estiu existeix un excedent d’energia. Sol pot ser realitzable en cases noves, en les que s’hagi considerat arquitectònicament aquesta possibilitat.

Figura 31. Incidència dels raigs solars amb soladissa.

Ebullició en l’emmagatzematge.

El risc d’ebullició en l’emmagatzematge només es donarà en les instal·lacions en les que l’aigua es calenta, amb l’ajuda d’un circuit primari mitjançant un fluid caloportador que entra en ebullició a la temperatura més elevada que l’aigua, estant en la mateixa funció de la pressió. En el cas de distribució d’aigua calenta sanitària directament connectada a la ret de la localitat, la pressió es en general de varis bars ( 1 bar = 105 N/m2).



82/174

Desprès de les experiències realitzades, sembla que el risc d’ebullició d’un emmagatzematge

d’aigua calenta no suposa perill, inclòs en absència d’extracció, amb els col·lectors clàssics quan el volum de l’emmagatzematge es superior a 50 litres per cada m2 de superfície col·lectora. L’aparició de col·lectors amb més rendiment, com els de buit, pot suposar augmentar aquest risc.

Figura 32. Relació temperatura- pressió de l’aigua. 3) Solució adoptada. Per tal de solucionar el problema de la congelació optarem per a buidar el circuit quan la

temperatura exterior sigui inferior als -10 ºC, fins a aquesta temperatura la mescla d’anticongelant aguantarà bé. Un cop estudiades les temperatures més adverses de la zona durant els últims anys, ens donen compte que poques vegades baixa d’aquesta temperatura, això ens garanteix que no s’haurà de buidar pràcticament cap vegada durant l’any, evitant l’inconvenient de l’entrada d’aire al circuit col·lector.

Per tal d’evitar l’ebullició del fluid caloportador durant l’estiu, s’optarà pel buidat parcial en

cas que la temperatura del fluid sigui molt elevada. La inclinació dels col·lectors també es farà en funció de tenir la màxima perpendicularitat al raigs solars durant l’hivern, que serà el moment de màxima demanda en vers a l’estiu que serà el moment de mínima demanda.

Aquest fluid serà portador de calor absorbit al pannell serà PS. Aquest està compost per

propilengicol i inhibidors de la corrosió. Per tal de protegir la instal·lació de gelades fins a -10 ºC la proporció en volum d’aigua serà de 20%. Aquest fluid es subministra en envasos de 10 litres.

1.1.7.20 Materials empleats i les seves característiques.

Com en la majoria dels components de les instal·lacions per a l’obtenció d’A.C.S. per

energia solar, les conduccions no constitueixen cap novetat si es comparem amb els empleats per a altres usos, com calefacció i fontaneria general.

Els materials utilitzats son: coure, ferro galvanitzat, ferro negre i plàstics. A continuació

s’exposa amb brevetat les principals característiques d’aquests elements:



83/174

- Coure: es un material àmpliament utilitzat en instal·lacions de tot tipus, i es, sense cap dubte, el més aconsellable per a instal·lacions d’energia solar, ja que es tècnicament idoni i econòmicament competitiu.

La canonada de coure sol tenir petites quantitats de fòsfor residual, que a més facilita la

soldadura, i gaudeix de les excel·lents característiques d’aquest metall, com son la resistència a la corrosió, mal·leabilitat i la ductilitat.

El coure resisteix la corrosió, tant dels líquids que poden circular pel seu interior com la

deguda als agents exteriors, aire, humitat o elements constructius que entrin amb contacte amb el coure.

El coure, en contacte amb l’aigua, es recobreix ràpidament d’una fina pel·lícula d’òxid que

el protegeix. Reacciona millor que amb els bicarbonats solubles, donant lloc a menys carbonats i per tant a incrustacions.

La mal·leabilitat i ductilitat del coure permeten una còmoda manipulació i una gran facilitat

per tal de realitzar traçats difícils. Per una altra part, poden resistir sense rebentar una o més gelades, el que afegeix un factor important de seguretat.

La canonada de coure s’anomena comercialment segons el seu diàmetre exterior. A igualtat

de diàmetre, la pèrdua de càrregues més baixa que la d’altres materials com el ferro, pel que es poden utilitzar diàmetres menors per a transportar la mateixa quantitat de líquid. Els accessoris de coure son fàcils de soldar i la ma d’obra necessària es inferior que en el cas de canonada de ferro.

El tub de coure resisteix grans pressions, segons es pot apreciar amb els valors mostrats en

les següents taules.

Gruixos 0.75 1 1.2 1.5 2 2.5 Diàmetre

exterior nominal

Diàmetre interior

6 4.5 4 8 6.5 6 10 8.5 8 12 10.5 10 15 13.5 13 18 16.5 16 22 20 19.6 19 28 26 25.6 25 35 33 32.6 32 42 40 39.6 39 54 51.6 51 63 60 59 80 77 76

100 96 95 Taula 22. Dimensions de la canonada de coure (en mil·límetres).



84/174

Gruix nominal (mm) 0.75 1 1.2 1.5 2 2.5 Diàmetre

exterior nominal

(mm)

Pressió de treball (kp/cm2)

6 147 220 8 102 146 10 78 110 12 63 88 15 49 68 18 40 55 22 44 53 69 28 33 41 53 35 27 32 41 42 22 27 34 54 20 26 63 22 29 80 17 23

100 18 23 Taula 23. Resistència de les canonades de coure.

L’única limitació real per a la generalització total de l’ús del coure en energia solar es presenta en grans instal·lacions, que necessiten canonades amb diàmetre superiors a 54 mm, ja que per aquests diàmetres el preu dels accessoris es elevat.

- Acer galvanitzat. Molt empleat en fontaneria per transportar A.C.S. No es pot utilitzar en circuits primaris, es a dir, en aquells que van dels col·lectors a l’emmagatzematge, degut al fort deteriorament que la protecció de zinc sofreix amb temperatures superiors a 65º C.

- Acer negre. Sols s’ha d’utilitzar en instal·lacions que requereixin grans cabdals, únicament en el circuit primari, ja que no està permès el seu ús en la conducció d’A.C.S. per patir oxidacions que perjudiquin la potabilitat de l’aigua. Es més difícil de treballar que el coure i te una major espessor de paret, pel que els costos de l’aïllament per recobrir-lo son majors, i a més s’ha de pintar exteriorment per protegir-lo de la corrosió. La ma d’obra que requereix es també més complexa i costosa.

Tub d’acer estirat (DIN) Diàmetre nominal

(polzades)

Diàmetre exterior (mm)

Gruix paret (mm) Diàmetre interior (mm)

Pes lineal (kg/m)

3/8” 17.2 2 13.2 0.75 1/2” 21.3 2.35 16.6 1.10 3/4” 26.9 2.35 22.2 1.41 Taula 24. Característica del tub d’acer.

Tub de coure



85/174

Dimensions nominals (mm)

Diàmetre exterior (mm)

Gruix paret (mm) Diàmetre interior (mm)

Pes lineal (kg/m)

15 x 1 15 1 13.0 0.391 18 x 0.75 18 0.75 16.5 0.361 25 x 1.5 25 1.5 22.0 0.934

Taula 25. Característica del tub de coure.

Pèrdues de càrrega per metre en tubs d’acer i coure de diàmetre interior equivalent (calculat per a un cabdal de comparació de 6 litres per minut).

Tub d’acer estirat (DIN) Tub de coure Diàmetre nominal

(polzades)

Diàmetre interior (mm)

Pèrdua de càrrega (mm.

col. aigua)

Dimensions nominals

(polzades)


Pèrdua de càrrega (mm.

col. aigua) 3/8” 13.2 71 15 x 1 13.0 65 1/2” 16.6 27 18 x 0.75 16.5 21 3/4” 22.2 6 25 x 1 22.0 5.3

Taula 26. Característiques dels tubs d’acer i coure.

- Canonades de plàstic. Tenen qualitats similars a les de coure i el seu ús s’està generalitzant cada cop més. El

problema de l’elecció de la canonada de plàstic radica en la gran diversitat de materials existents, dels que algunes vegades no es coneixen amb exactitud els seus límits d’aplicació. En general, es poden utilitzar sense problema les canonades de polietire reticulat, sempre que el fabricant garantitzi el seu ús per sobre el 120º C.

Son fàcils de treballar i, per a petits diàmetres, tant econòmic com les de coure.

1) Solució adoptada. En el cas de les canonades utilitzarem canonades de coure, ja que es tracta d’una instal·lació petita i els diàmetres no son excessivament grans, aquestes canonades s’ajusten a les necessitats.



86/174

Diàmetre nominal

(mm)

Gruix (mm)


Pes lineal (kg/m)

Superfície paret

exterior (cm2/m)

Secció interior (mm2)

Capacitat (l/m)

Resistència Útil

(kp/cm2)

Resistència ruptura (kp/m2)

0.75 4.5 0.110 16 0.016 147 733 6 1 4 0.140

188 13 0.013 220 1100

0.75 6.5 0.152 33 0.033 102 510 8 1 6 0.196

251 28 0.028 147 733

0.75 8.5 0.194 57 0.057 78 388 10 1 8 0.252

314 50 0.050 110 550

0.75 10.5 0.236 87 0.087 63 314 12 1 10 0.308

377 78 0.078 88 440

0.75 13.5 0.299 143 0.143 49 244 15 1 13 0.391

471 133 0.133 68 338

0.75 16.5 0.362 214 0.214 40 199 18 1 16 0.475

565 201 0.201 55 275

1 20 0.587 314 0.314 44 220 1.2 19.6 0.698 302 0.302 54 269

22

1.5 19 0.860

691

284 0.284 69 347 1 26 0.753 531 0.531 34 169

1.2 25.6 0.899 515 0.515 41 206

28 1.5 25 1.111

880

491 0.491 53 264 1 33 0.951 855 0.855 27 133

1.2 32.6 1.134 835 0.835 32 162

35 1.5 32 1.405

1100

804 0.804 41 206 1 40 1.146 1257 1.257 22 110

1.2 39.6 1.369 1232 1.232 27 133

42 1.5 39 1.699

1319

1195 1.195 34 169 1.2 51.6 1.172 2091 2.091 20 102 54 1.5 51 2.202

1696 2043 2.043 26 129

1.5 6. 2.579 2827 2.827 22 110 63 2 59 3.411

1979 2734 2.734 30 149

1.5 77 3.292 4657 4.657 17 86 80 2 76 4.362

2513 4356 4.536 23 116

2 96 5.840 7238 7.238 18 92 100 2.5 95 6.815

3142 7088 7.088 23 116

Taula 27. Característiques dels tubs de coure compresos en la norma UNE 37.141-76. Càlcul del diàmetre de les canonades.

Per la ret de tubs d’una instal·lació de calefacció circula el fluid calefactor que es portador de

l’energia calorífica des del generador fins als emissors.

Pèrdues de pressió i càrrega.

Quan un fluid circula per l’interior d’un tub recte de igual secció en tota la seva longitud, la pressió d’aquest fluid disminueix rectilíniament al llarg del tub. Si L es la longitud del tub expressada en metres, p1 la pressió inicial i p2 la final.

Caiguda de pressió = p1 - p2; Pèrdua de càrrega ? p = (p1 - p2) / L



87/174

La pèrdua de càrrega ? p depèn de la longitud i també d’altres variables com el diàmetre del

tub, la velocitat i el pes específic del fluid, l’acceleració de la gravetat, i el coeficient de rosament del tub. Aquests paràmetres es relacionen segons la formula:

? p = ( ) ( )DgLPev ⋅⋅⋅⋅⋅ 22ϕ On:

? p = Pèrdua de càrrega en kg/m2. f = Coeficient de rosament v = Velocitat en m/s. Pe = Pes específic (kg/m3) L = Longitud en metres. g = Acceleració gravetat en m/s2. D = Diàmetre interior del tub en metres.

Aplicant aquesta igualtat per al fluid calefactor aigua (Pe = 1) i per un metre lineal de tub,

resulta: ? p = ( ) ( )Ddv ⋅⋅⋅ 22ϕ ; coneixem que C = vS ⋅

D’on: S = Secció m2. C = Caudal m3/s. v = Velocitat m/s. Per tant : 222 SCv = I substituint ? p = ( ) ( )DSgC ⋅⋅⋅⋅ 22 2ϕ

Com 2rS ⋅= π ( ) 1686.9286.9 442 DDS ⋅=⋅= Així obtenim : ? p = ( )520827.0 DC⋅⋅ϕ

El coeficient de rosament ‘f ’ depèn de l’estat de la canonada i del règim de la corrent que circula per ella. En una canonada recta si la corrent es lenta, el seu règim es ordenat en el que es refereix a trajectòries i corbes, que son sempre paral·leles a l’eix del tub. Si augmenta la velocitat de la corrent suficientment les trajectòries canvien el sentit i el recorregut constantment. El règim de circulació ordenat es denomina ‘laminar’ i el desordenat ‘turbulent’.

La transició d’un a l’altre règim en una canonada recta, te lloc de forma brusca i a l’estat en

el que es produeix se l’anomena ‘estat crític’ i depèn de la velocitat , el diàmetre i de la viscositat del fluid circulant. L’estat de la corrent i, en conseqüència, l’estat crític pot descriure’s mitjançant una magnitud sense dimensions denominada ‘ numero de Reynolds’ (Re).

Re = ( ) VcDv ⋅ On: v = Velocitat en m/s. D = Diàmetre interior en metres. Vc = Viscositat cinemàtica en m2/s.



88/174

La transició de règim de corrent laminar a turbulenta, o estat crític, s’aconsegueix per Re = 2300.

En un regim de corrent laminar el coeficient de rosament f sols depèn de Re, i pot expressar-se: f = Re64 Per tal de calcular les seccions de les canonades, ens basarem en el càlcul del cabdal necessari en funció de les necessitats calòriques en cada recinte de l’habitatge. A partir del cabdal per a cada tram trobarem la secció de la canonada.

1.1.7.21. Pèrdues de càrrega. Quan un líquid circula per l’interior d’un tub recte la seva pressió disminueix linealment al

llarg del mateix, encara que estigui en posició horitzontal. Aquesta caiguda de pressió ? p, anomenada pèrdua de càrrega, depèn de la longitud L de tub considerada, es a dir, la distància entre dos punts en que es mesura la pressió, i també d’altres variables, com el diàmetre D del tub, la velocitat, el pes específic pe del fluid i un coeficient de rosament, ?, el qual depèn també de la rugositat de la superfície interior del tub i de les característiques de la corrent fluida.

? p = ?[(peDL

)(g

v2

2

)]

Si en lloc d’utilitzar unitats de pressió pròpiament dites, utilitzem ‘altura de columna

d’aigua’, ? H, l’expressió anterior es convertirà en :

? H =eapp∆

=

⋅

⋅

gv

DL

pp

ea

e

2

2

λ =

⋅

gv

DL

2

2

λ

on pea es el pes específic de l’aigua, el qual en el SI es pren igual a 9807 N/m3, i dR es la densitat relativa del líquid amb respecte a l’aigua, es a dir, el quocient entre els corresponents pesos específics (o de les respectives densitats).

En tota canonada recta o amb corbes suaus, si la corrent es lenta, el seu regim es ordenat en

lo referent a les trajectòries de les partícules del fluid, que son sempre paral·leles a l’eix de la canonada. Però si la corrent augmenta lo suficient, les trajectòries canvien contínuament. El regim de circulació ordenat s’anomena laminar, i el desordenat, turbulent.

La transició d’un règim a l’altre te lloc de forma més o menys brusca i a l’instant en que es

produeix s’anomena estat crític, i depèn de la velocitat, del diàmetre i de la viscositat del fluid circulant.

L’estat de la corrent, i per tant, l’estat crític pot descriure’s mitjançant una magnitud sense

dimensions denominada Número de Reynolds, Re.

Re = µ

Dvd ⋅⋅



89/174

On tenim:

d es la densitat del líquid. µ es el coeficient de viscositat.

La transició de regim de corrent laminar a regim de corrent turbulent, o estat crític, s’obté

per a Re = 2400. En tubs de secció circular i rectes, per sota d’aquest valor el règim es sempre laminar amb valors de Re una mica superiors. Quan Re > 3000, la corrent es pràcticament sempre turbulenta.

En regim laminar el coeficient del rosament ? pot expressar-se teòricament:

? =Re64

Una expressió aproximada per a ?, aplicable en el cas de canonada llisa i quan el regim es

moderadament turbulent (casos més freqüents en energia solar), es :

? = 25.0Re

32.0

La determinació de ? resulta complicada i difícil i s’ha de recórrer a taules tabulades o a formules empíriques. Quan la corrent perd la seva uniformitat i es veu alterada a causa dels obstacles en la conducció, tal com vàlvules, colzes, corbes canvis de direcció, derivacions de flux, entre d’altres, com a conseqüència de la dissipació d’energia que es produeix en aquests elements s’ocasionen pèrdues de càrrega locals o singulars, que també cal tenir en compte, ja que per a un bon dimensionat de canonades i circulador sempre s’ha de considerar la pèrdua total de càrrega, la qual es suma de la pèrdua de carrega lineal i de les pèrdues de càrrega locals. En tots els casos les pèrdues de càrrega locals son funció directa del quadrat de la velocitat, de forma que responen a l’expressió general:

? H’ = K(g

dRV

2

2

' )

on K es un coeficient que depèn del tipus d’obstacle, v’ la velocitat del líquid al passar per l’obstacle i ? H’ es la pèrdua de càrrega produïda en el mateix expressada en altura de columna d’aigua (metres en el SI). Una determinació rigorosa de les pèrdues de càrrega en un circuit hidràulic es complexa, i exigeix els següents passos:

a) Determinació del tipus de singularitat i del coeficient K.

b) Càlcul del terme K(g

dRV

2

2

' )

c) Suma de totes les pèrdues obtingudes.

A la pràctica, pot operar-se mitjançant un d’aquests procediments:



90/174

1. Es determinen els valors de K per a cada singularitat i es sumen, obtenint-se el

valor SK, el qual es multiplica pel terme g

v2'2

. Això exigeix, naturalment, que v’

sigui constant per a totes les singularitats englobades en el sumatori, el qual no sempre es cert.

2. Es pot prescindir dels càlculs anteriors reduint les singularitats a longitud equivalent de la canonada.

Suposem una conducció de longitud L i de diàmetre D, en la que la pèrdua de càrrega lineal

sigui ? H. Les pèrdues de càrrega unitària, H, es, utilitzant la fórmula:

H =

⋅=

Λg

vD

dLH

R 2)

1(

2

λ

Si a la canonada existeix una singularitat i la pèrdua de càrrega produïda en la mateixa es

? H’ = K

gd RV

2

2' , podem suposar que aquesta pèrdua sigui igual a la que produirà un tram recte de

canonada la longitud de la qual LE es determina de la següent manera :

? H’ = ? H = HLE On,

LE =2

2

2

'

21

2'

'

⋅

=

⋅

=∆

vvKD

gv

D

gv

K

HH

λ

A aquest valor de LE se l’anomena longitud equivalent de la singularitat considerada. En el

cas que v = v’ tenim:

LE =

λKD

Existeixen taules que expressen el valor de K, o directament el valor de LE per unes condicions mitjanes aproximades vàlides en la majoria dels casos que ens ocupen.

3. Determinació de les pèrdues de càrrega en les singularitats:

Cada tipus de instal·lació te la seva pròpia tipologia, de forma que estadísticament les pèrdues de càrrega en singularitats estan compreses entre certs valors percentuals de la pèrdua de càrrega calculada sense considerar aquestes singularitats. Per tant, en aquest mode d’operar, es determinen les pèrdues de càrrega en les canonades i aquestes s’incrementen en un determinat tant per cent que correspon a les singularitats i que l’experiència ha demostrat raonablement.



91/174

Aquesta forma d’operar te l’avantatge de la simplicitat i la rapidesa, no te rigor tècnic i sols te caràcter aproximatiu, encara que es vàlid per a la majoria de les petites instal·lacions.

Canonada Singularitats Circuits de distribució d’edificis 50% 50% Condicions fins a 50 m. 80% 20% Condicions fins a 100m. 90% 10% Distribuïdors i habitació de calderes o sala de maquines 10-30% 90%-70%

Taula 28. Distribució aproximada de les pèrdues de càrrega en instal·lacions tèrmiques.

S’expressen en % les pèrdues de càrrega sobre el total de la instal·lació que corresponen als trams rectes de canonades i a les singularitats.

1.1.7.22. Càlcul de canonades. Suposant un cabdal conegut, ja que es una dada calculada partint de les necessitats de satisfer

la instal·lació, o de les recomanacions tècniques del projecte, es tracta de determinar el diàmetre mínim de la canonada (es a dir, el més econòmic) sense que la pèrdua de càrrega superi un límit raonable, per no obligar a utilitzar un circulador de major potència, amb el conseqüent malversació d’energia.

La velocitat màxima recomanada de circulació a que te que circular el líquid es d’uns 1.3 m/s

(1.5 m/s com a màxim) si ho fa de forma continua (circuits primaris) i de 2.5 m/s si ho fa a intervals (circuits secundaris de consum).

També es recomana que la pèrdua de càrrega per cada metre lineal de tub no superi els 40

mm de columna d’aigua. Les dos condicions anteriors imposen un límit inferior al diàmetre de la canonada.

Es normal partir d’un diàmetre estimat per l’experiència d’instal·lacions anàlogues i

comprovar que aquesta elecció condueix a uns valors de pèrdua de càrrega i velocitat inferiors als màxims recomanables. Si no fos així, s’hauria de provar amb un diàmetre lleugerament superior i si, pel contrari, es pot triar un diàmetre una mica menor que l’inicial, s’obtindrà el conseqüent estalvi en material, sobre tot si la instal·lació requereix una longitud considerable de canonades.

Per tal d’obtenir una aproximació del diàmetre mínim per a la canonada, tenim la següent

expressió:

D = jC0.35 On:

D = Diàmetre en cm. C = Cabdal en m3/h. j = 2.2 per a canonades metàl·liques i 2.4 per a canonades de plàstic.

L’estimació inicial, per a qualsevol mètode empleat per obtenir-la, ha de ser verificada i, en

aquest cas, corregida fent ús de les taules de pèrdua de càrrega que permetran un càlcul més aproximat.



92/174

El mètode que s’exposa reuneix simplicitat i rigor, i es de fàcil utilització per al calculista.

Dels gràfics se’ns permet determinar: - La pèrdua de càrrega per rosament per metre lineal de tub recte en servei normal, es a dir, desprès d’un cert temps d’estar en us, expressada en mil·límetres de columna d’aigua i referida a una temperatura de 45º C. - La velocitat de l’aigua en els tubs, expressada en metres per segon.

Els gràfics, amb el fi d’evitar efectuar operacions, permeten trobar la pèrdua de càrrega per

resistències localitzades, expressada en mil·límetres de columna d’aigua i per a un coeficient k = 1,

es a dir, ofereix el valor H’ = g

v2

2

, el qual, multiplicat per dR i pel valor específic de K per la peça en

concret ens permetrà conèixer la pèrdua en la càrrega localitzada. Taula de coeficients K de pèrdues localitzades per algunes peces o accessoris. Es tracta de

valors mitjans aproximats, que poden utilitzar-se per al càlcul si no es disposen d’altres més precisos subministrats pel fabricants. S’han de considerar més aviat com a valors recomanats a utilitzar a falta de dades concretes, i no com a resultats de mesures exactes, ja que no existeix un valor de K fix per a cada peça, depenent en realitat de la seva morfologia interna, tamany, característica de la seva superfície, etc.

Denominació de l’accessori o singularitat K Canvis de direcció a 45º 0.3 Canvis de direcció a 90º de radi mitjà 0.4 Colzes 1.2 Contraccions brusques 0.6 Derivació en T 1.4 Canvis de secció bruscs 1 Entrada de dipòsits 1.6 Sortida de dipòsits 1.2 Unions llises 0.05 Unions diverses 0.7

Obertes 0.5 Mig obertes 5

Vàlvules de comporta Tres quarts tancada 25

Obertes 6 Mig obertes 36

Vàlvules de seient

Tres quarts tancades 112 Obertes 0.5

Mig obertes 25 Vàlvules de Papallona

Tres quarts tancades 250 Vàlvula de retenció de clapeta 12 Vàlvules de bola (obertes) 0.5

Taula 29. Taula de coeficients K de pèrdues.



93/174

Temperatura de l’aigua (ºC)

5 10 20 40 45 50 60 80 90 95

Factor 1.24 1.18 1.09 1.02 1.00 0.99 0.96 0.92 0.91 0.91 Taula 30. Factors de correcció per a temperatures mitjanes de l’aigua diferents de 45º C. Per últim cal tenir en conte, en el cas de que el líquid caloportador no sigui aigua sinó una

dissolució de etilenglicol o propilenglicol, s’haurà d’aplicar un altre factor corrector per calcular les pèrdues de càrrega que, en una primera aproximació, suposarem igual l’arrel quarta del quocient entre la viscositat de la dissolució i la de l’aigua a la temperatura considerada.

Denominació de l’accessori o singularitat LE Colzes de 45º 0.7 Colzes de 90º, radi petit 1.5 Colzes de 90º, radi gran 0.8 Comptador a turbina 5 Contraccions brusques de 4:1 0.9 Contraccions brusques de 2:1 0.7 Contraccions brusques de 4:3 0.5 Corba de 90º 0.4 Eixamplament brusc de 1:4 1.6 Eixamplament brusc de 1:2 1.1 Eixamplament brusc de 3:4 0.5 Entrada a dipòsit 1.5 Derivació en T 2.2 Reducció cònica suau 0.5 Vàlvula de comporta oberta 1 Vàlvula de bola oberta 1 Vàlvula de papallona oberta 1 Vàlvula de seient oberta 5 Vàlvula de retenció de clapeta oscil·lant 10 Vàlvula de retenció de molla i obús o bola 50 Unions llises 0.1 Unions diverses 0.8

Taula 31. Valors recomanats de la longitud equivalent dels elements més usuals presents en

una instal·lació. Sempre seran millor els valors facilitats pel fabricant o extrets dels conseqüents catàlegs. La taula conté uns valors acceptables per a uns valors de diàmetres mitjans de 20 a 40 mm, es a dir, es vàlida per a petites instal·lacions.

La següent taula compleix les normes mínimes de la normativa vigent referent al diàmetre de

les canonades. =50 >50 Acer Coure

Menys de 800 Menys de 500 20 18 De 801 a 1500 De 501 a 1500 25 22 De 1501 a 2200 De 1501 a 1800 32 28 De 2001 a 4500 De 1801 a 5600 50 42 De 4501 a 8500 De 5601 a 11000 65 50 De 8501 a 14000 De 11001 a 17000 80 80

Cabdal (l/h)

De 14001 a 25000 De 17001 a 25000 100 100 Taula 32. Distància del camp de col·lectors al local de màquines (m)



94/174

1) Solució adoptada. La secció de la canonada serà la calculada en la memòria de càlcul per a cada tram en funció de les necessitats calòriques d’aquell tram.

1.1.7.23. Emmagatzematge : Acumuladors. La necessitat d’energia no sempre coincideix en el temps amb la captació que obtenim del

Sol, pel que es imprescindible disposar d’un sistema d’emmagatzematge que faci front a la demanda en moments de poca o nul·la insolació.

1) Formes d’acumulació d’energia calorífica. El tipus d’emmagatzematge dependrà de l’aplicació a la que es destini al sistema. Es pot emmagatzemar energia tèrmica elevant la temperatura de substàncies inerts com

l’aigua, pedres, etc. (anomenat emmagatzematge per calor sensible); o bé calor de fusió de sistemes químics, o en reaccions químiques reversibles, com per exemple la deshidratació d’alguns hidròxids.

En qualsevol cas, a un sistema d’emmagatzematge haurem d’exigir-li: alta capacitat

calorífica, volum reduït, temperatura d’utilització en funció de la necessitat concreta, ràpida resposta a la demanda, bona integració a l’edifici, baix cost, seguretat i llarga duració.

La capacitat calorífica del material es la quantitat de calor que emmagatzema la unitat de

massa del mateix quan la seva temperatura s’incrementa un grau centígrad. Es la quantitat de calor que es despendrà quan el material es refredi un grau. Capacitat calorífica volumètrica

(cal/cm3·ºC) Densitat

(g/cm3) Calor específic

(cal/g·ºC) Sense forats Amb forats

Aigua 1.00 1.00 1.00 - Trossos de ferro 7.83 0.11 0.86 0.60 Trossos d’alumini 2.74 0.21 0.58 0.41 Roca 2.64 0.21 0.55 0.38 Totxana 1.97 0.20 0.39 0.27 Trossos de formigó 2.24 0.23 0.51 0.36 Taula 33. Densitat, calor específic i capacitat calorífica volumètrica d’alguns materials. Emmagatzematge per calor latent de cristal·lització.

Les substàncies més utilitzades son hidrats de sal inorgànica (sals eutèctiques), com el sulfat sòdic (sal de Glauber). Quan es dissol a una temperatura apropiada, formant una solució salina anhidra, absorbeix gran quantitat de calor del medi ambient. Aquesta mateixa quantitat de calor serà alliberada quan la solució es refredi i la substància es combini de nou amb aigua, formant cristalls de hidrat de sal en suspensió.



95/174

Temperatura de transició (ºC)

Calor de reacció (cal/g)

Sulfat de sodi decahidratat Na2SO4·10H2O (Sal de Glauber) 32 60 Tiosulfat de sodi pentahidratat Na2S2O3·5H2O 48 50 Parafina 46 42 Gel 0 80

Taula 34. Temperatures a la que es produeix el canvi de fase i calor latent de reacció d’algunes substàncies. 2) Acumuladors de A.C.S. Emmagatzemar energia mitjançant aigua calenta te avantatges indubtables. Es barata, fàcil

de manejar, te una alta capacitat calòrica i es al mateix temps l’element de consum per al cas de A.C.S. L’elecció del material per al tanc depèn de varis factors, com el tipus d’aplicació, lloc d’instal·lació, cost, vida mitja calculada i facilitat de manteniment.

Els materials que s’utilitzen normalment son: l’acer, acer inoxidable, alumini i fibra de vidre

reforçada. L’acer, que es el més utilitzat donat el seu cost assequible, necessita protecció interior contra la corrosió, ja sigui mitjançant l’aplicació de pintura denominada comercialment “epoxi”, en aquest cas la temperatura d’emmagatzematge no ha de sobrepassar els 65º C.

L’acer inoxidable es sens dubte el millor material. Te totes les avantatges i cap inconvenient,

a part del preu. L’alumini es assequible de preu, però presenta greus problemes de corrosió, pel que no es

molt aconsellable. La fibra de vidre reforçada i els plàstics semblen els materials més adequats en un futur

pròxim, ja que el preu es reduirà amb la massificació. Son resistents a la corrosió, pesen poc i son fàcils de mantenir.

En quan a la forma, sol ser cilíndrica, per la seva facilitat de construcció. La dimensió

vertical (altura) ha de ser major que la horitzontal (diàmetre), ja que d’aquesta manera s’afavoreix el fenomen de la estratificació.

L’aigua disminueix la seva densitat a l’augmentar la temperatura, pel que quan major sigui

l’altura, major serà la diferència de temperatura entre la part superior i la part inferior del dipòsit, per tant, major serà la estratificació.



96/174

Figura 33. Distribució aigua a l’acumulador. De la part de dalt del tanc s’extraurà l’aigua per al consum, mentre que l’escalfament solar

l’aplicarà per la part baixa, amb el que farem funcionar els col·lectors a la mínima temperatura possible, augmentant-ne el rendiment.

La verticalitat dels tancs d’emmagatzematge te altres avantatges, com la necessitat de menys

espai, a l’aprofitar millor l’altura de les habitacions i economitzar el suport o anclatge, que generalment, ens vindrà incorporat al tanc.

3) Dimensionat d’acumuladors d’A.C.S. Criteris L’objectiu serà cobrir les necessitats per satisfer les necessitats de l’usuari durant breus

períodes d’absència o escassetat de radiació solar, gairebé mai superior a un dia. Passat aquest període, s’haurà de fer ús d’alguna altra energia de suport o substitutòria de l’energia solar si es desitja seguir disfrutant de l’aigua calenta.

· Superfície de col·lectors instal·lada. Els estudis teòrics i experimentals que s’han realitzat, corroborats àmpliament per

l’experiència, mostren el que es reflexa en la següent figura, en la qual s’observa que el volum òptim d’acumulació està al voltant dels 70 litres per cada metre quadrat de col·lector. Valors majors no condueixen a percentatges significativament superiors en quan a l’aprofitament de l’energia solar incident i, en contra, el cost de l’acumulador augmenta.



97/174

Figura 34. Percentatge solar incident aprofitada, en funció del volum d’acumulació.

Figura 35. Volum d’acumulació òptim, en funció de la temperatura d’utilització requerida. · Temperatura d’utilització. La figura anterior indica la relació entre el volum acumulat i la temperatura d’us. Se’n

desprèn que per obtenir aigua a molta temperatura, s’ha d’utilitzar un emmagatzematge menor, de forma que l’aigua està més temps a una temperatura pròxima a la necessitat a cobrir.

Per A.C.S. el volum d’acumulació més normal i es situa al voltant de 75 l/m2 de col·lector.

En cada cas particular el dissenyador variarà aquesta xifra per acomodar-se als paràmetres propis de la instal·lació i de les condicions climatològiques del lloc.



98/174

1. Desfasament entre captació - emmagatzematge i consum. També influeixen en l’emmagatzematge els factors de servei, que poden ser:

a) Coincidència entre el període de captació i el consum (cas de precalentament de l’aigua per a la reposició en una caldera inclosa en un procés industrial continuo).

b) Desfasament entre captació i consum no superiors a les 24 hores (escalfament d’aigua sanitària en cases plurifamiliars, hotels, residències, etc.). En aquest cas el volum específic de l’acumulador serà de 60 a 90 l/m2 de col·lector.

c) Desfasament de captació i consum, habituals o periòdics, estimats per sobre de 24 hores i inferiors a 72 hores (escalfament d’aigua en processos industrials). En aquest cas el volum específic de l’acumulador serà de 75 a 150 l/m2 de col·lector.

d) Desfasaments entre captació i consum superiors a 72 hores (escalfament de A.C.S. en segona residència per a fins de setmana). En aquest cas el volum òptim de l’acumulador s’haurà de determinar per mitjà d’un balanç de pèrdues i guanys energètics, optimitzant l’aïllament al mateix temps.

4) Solució adoptada. La solució adoptada serà la d’acumulador de A.C.S. d’acer inoxidable. L’aigua del qual serà

escalfada mitjançant un intercanviador amb l’energia procedent del col·lector solar. Dipòsit par a l’acumulació i producció d’aigua calenta, marca Lapesa, model GX-300-S, de

300 litres de capacitat, fabricat en acer inoxidable, amb intercanviador de doble paret d’acer St. 37-2 s/DIN 17100 amb sistema d’escalfament indirecte, aïllat tèrmicament amb espuma rígida de poliuretà injectat en motlle i lliure de CFC, forro exterior, inclòs termòmetre, vàlvula de seguretat, buidat, valvulería, purga automàtica, by - pass, sistema automàtic davant sobre escalfament entre altres.

1.1.7.24. Intercanviadors. 1) Utilitat de l’intercanviador de calor. S’introdueix un intercanviador de calor en una instal·lació solar quan es requereix tenir dos

circuits independents. S’utilitzaran en:

- Instal·lacions d’aigua calenta sanitària, en les quals no es desitja que l’aigua sanitària passi pels col·lectors, per evitar risc de gelades, corrosió del circuit, sobrepressió.

- Instal·lacions de calefacció amb emmagatzematge tèrmic per aigua calenta, en les quals es requereix limitar la quantitat d’anticongelant a afegir, gràcies a un circuit primari de volum reduït.

- Instal·lacions combinades d’aigua calenta i calefacció, en les quals l’aigua calenta sanitària s’escalfa per mitjà d’un intercanviador, així com en el sistema de distribució de calefacció si es vol reduir la quantitat d’anticongelant.



99/174

- Instal·lacions bifàsiques, que comprenen captació per col·lectors d’aigua i calefacció per aire forçat, mitjançant sistema de “Fan-Coil”.

Ens basarem en els intercanviadors líquid - líquid, que son els utilitzats per a l’obtenció de

A.C.S. La utilització de intercanviadors presenta tres inconvenients importants:

a) Suposen una pèrdua de rendiment del sistema. Sempre hi ha una diferència de temperatura entre els líquids primari i secundari que pot ser de 3 ºC a 10 ºC, i per tant, els col·lectors han de funcionar a una temperatura superior a la del fluid secundari (A.C.S.).

b) Suposa una elevació del cost de la instal·lació, no solament pel seu propi, si no també pel d’una sèrie d’elements que l’acompanyen.

c) En les instal·lacions d’aigua calenta sanitària, els intercanviadors de calor estan sotmesos a una reglamentació, aplicable quan el líquid primari no es aigua potable.

2) Tipus d’intercanviadors de calor. Els criteris de l’elecció del tipus i tamany dels intercanviadors per energia solar estan

condicionats per una sèrie de paràmetres molt peculiars que convé analitzar. Un intercanviador massa gran o massa petit es una font de pèrdues. Per una altra banda,

aquest element ha de funcionar en condicions molt variables, pel que no pot estar mai perfectament adaptat a les condicions en les quals treballa en cada moment.

Per la seva posició en la instal·lació, els intercanviadors poden ser interiors o exteriors. Per la

seva construcció poden ser de serpentí helicoidal, de cara tubular, de doble envoltant o de plaques. En quan al regim de funcionament, pot treballar per termosifó o forçat per electrocirculador.

Malgrat que totes les combinacions son físicament possibles, la pràctica i experiència en

indica quins son els dissenys més convenients. Les hipòtesis de base que serviran per l’elecció de l’intercanviador depenen essencialment de

les seves característiques de la instal·lació, de les condicions en les que ha de funcionar i de les situacions que usualment es presentin en la mateixa en condicions extremes. Cal tenir present que un intercanviador líquid - líquid es molt sensible als paràmetres característics que intervenen en els intercanvis tèrmics: capacitat tèrmica màssica, viscositat, densitat, entre d’altres.

El funcionament depèn igualment de les condicions de circulació dels dos líquids, ja sigui

circulació forçada o circulació normal per convecció, així com de la forma geomètrica de l’intercanviador. La circulació forçada mitjançant l’ajuda d’un electrocirculador, millora notablement l’intercanvi i permet reduir les dimensions de l’intercanviador, assegurant la circulació del líquid en l’interior del mateix.

El líquid del circuit secundari estarà en circulació natural si l’intercanviador està submergit

en el dipòsit d’emmagatzematge, o sobre aquest, sota forma de doble envoltant. En aquestes condicions i amb un dipòsit ben estudiat es pot utilitzar un efecte d’estratificació del líquid del secundari, que estarà més calenta en la part superior d’aquell. El secundari, estarà normalment a circulació forçada quan l’intercanviador estigui situat en l’exterior del dipòsit, essent continuo el



100/174

moviment del líquid en el mateix, i no pot haver-hi estratificació. Es pot, però, obtenir una circulació per termosifó col·locant l’intercanviador per sota del nivell del dipòsit.

Figura 36. Figura d’intercanviador exterior col·locat per sota del nivell del dipòsit d’emmagatzematge. Es produeix l’efecte termosifó durant el dia, quedant bloquejat durant la nit, per

refredament, de l’intercanviador. 1) Intercanviador exterior. 2) Acumulador. 3) Circulació nocturna inversa.

Aquesta disposició te l’avantatge d’evitar el risc de refredament del dipòsit per intercanvi

invers, mentre la instal·lació es detura durant la nit, ja que el circuit primari es posa a funcionar per termosifó per refredament del líquid en el col·lector. Deixa el seu calor en la reserva de l’intercanviador, però, en el secundari, el líquid contingut en l’intercanviador no es renova. El sistema es bloqueja automàticament, a no ser que el dipòsit, l’intercanviador a les canonades estan mal califugats.

Els dos paràmetres que millor caracteritzen a un intercanviador son el rendiment i l’eficàcia

de l’intercanvi. El rendiment es defineixen com en qualsevol altre procés, es a dir, com la relació entre l’energia obtinguda i la introduïda. En el cas que ens ocupa, la diferència entre una i altra únicament pot ser deguda a pèrdues tèrmiques, que han de ser mínimes, mai superiors al 5%, tenint que descartar qualsevol intercanviador amb un rendiment inferior al 95 %.

Les possibles pèrdues en el procés d’intercanvi es produeixen en les canonades que van des

de els col·lectors a l’intercanvi o en les zones descobertes o mal calorifugades d’aquest, sobre tot si es tracta d’un exterior. Els intercanviadors que estan dins del dipòsit acumulador no poden tenir pèrdues en si mateixos, ja que tot el calor que pogués perdre aniria a incrementar l’energia calorífica de l’aigua acumulada, que es precisament l’objectiu que es persegueix.

L’eficàcia ? es pot definir com la relació entre l’energia calorífica realment intercanviada i en

la unitat de temps (potència tèrmica) i la màxima que teòricament podria intercanviar-se (si la temperatura dels dos fluids entre els que es realitza l’intercanvi tèrmic acabessin igualant-se).



101/174

Per a un determinat cabdal, l’eficàcia es una constant amb un valor comprès entre zero i u, i dependrà de diversos factors: de l’àrea de superfície d’intercanvi, de la forma i geometria de la mateixa, i del material amb un coeficient de conductivitat que influeix en el procés d’intercanvi.

Un disseny correcte del sistema exigeix un valor per a la eficàcia mai inferior a 0.7. Quan

menor sigui aquest, major serà la temperatura amb la que el fluid caloportador torni als col·lectors, fent disminuir el rendiment d’aquests i, per tant, de la instal·lació.

Per a intercanviadors ubicats en l’interior de l’acumulador, com el que es mostra en la

següent figura, en els que l’intercanvi es produeix per convecció natural, l’eficàcia val: ? = (tºe - tºs) / (tºe - tºm) On:

tºe = Temperatura d’entrada del fluid caloportador.

tºs = Temperatura de l’aigua emmagatzemada.

tºm = Temperatura de sortida del fluid caloportador. Figura 37. Intercanviadors ubicats a l’interior de l’acumulador.

En el cas hipotètic ideal de que el fluid cedis tot el calor possible al líquid acumulat, i per

tant, la temperatura de sortida s’iguales a tºm, es tindria una eficàcia igual a la unitat, com es pot comprovar si tºs = tº m.

Per a intercanviadors exteriors l’acumulador, que funcionen normalment amb circulació

forçada, esquema de la següent figura, existeixen dos expressions per a la eficàcia, depenent del producte del cabdal màssic (massa del líquid que flueix en la unitat de temps) i calor específic del fluid en el primari i el secundari, respectivament.



102/174

Figura 38. Intercanviadors exteriors a l’acumulador.

Si mpcep = msces tenim ? = ( )( )esep

spep

tt

tt

ºº

ºº

−

−

Si mpcep > msces tenim ? = ( )( )esep

esss

ttttºººº

−−

On :

mp i ms = Cabdals màssics del primari i del secundari.

cep i ces = Valors específics del líquid en el primari i en el secundari.

tºep i tºes = Temperatura a l’entrada del primari i del secundari.

tºsp i tºss = Temperatura a la sortida del primari i del secundari. Si mpcep = msces pot utilitzar-se indiferentment les expressions anteriors, ja que en aquest cas

els salts tèrmics en el primari i el secundari son iguals i, per tant, el numerador es el mateix en ambdues expressions. A falta de dades, poden suposar-se iguals els productes de calor específic i cabdal màssic en el primari i secundari.

S’ha de tenir en conte que si, com es freqüent, el fluid primari conté glicol i el secundari no,

el calor específic en el primari es menor i, per tant, es sol complir que mpcep< msces, encara que els cabdals mp i ms siguin iguals, o inclòs que sigui lleugerament superior a ms.

Les formules d’eficiència serien les mateixes encara que el fluid del secundari al passar per

l’intercanviador ho fes en sentit contrari al del primari, com s’indica en la figura anterior, si no, en el mateix sentit encara que caldria canviar els llocs corresponents a tºes i tºss en aquesta figura.

Pel que fa a la potència d’intercanvi adequada, es recomana sigui de 500 W per cada m2 de

superfície col·lectora (alguns projectistes utilitzen 500 kcal/h per m2 de col·lector).



103/174

En qualsevol cas, per eficaç que sigui un intercanviador, sempre farà treballar als col·lectors

a la temperatura més alta que si no existís, pel que s’haurà de tenir en conté al calcular el rendiment global del sistema.

El material a utilitzar s’haurà d’elegir més per la resistència a la corrosió que per la seva

conductivitat tèrmica, ja que s’ha comprovat que la influència d’aquesta última no es de gran importància, i sempre pot suplir-se una menor conductivitat amb un major tamany. Però, la qualitat del material davant la corrosió i la menor capacitat a l’adherència de les deposicions calcàries son qualitats importants per garantir un ús eficaç i durador.

Els millors materials per ordre de qualitat son: acer inoxidable, coure i acer galvanitzat. 3) Intercanviadors de calor de serpentí. Poden ser de dos classes: del tipus helicoidal, constituït per un tub enrotllat en espiral situat

en la part inferior de l’acumulador, o de cara tubular, que son els comunament utilitzats per l’obtenció A.C.S. en instal·lacions convencionals.

A l’interior del serpentí el líquid està en circulació forçada, mentre que en l’exterior, la

renovació del fluid en contacte amb el serpentí es fa per convicció natural. Un criteri més senzill que el del càlcul de l’eficiència anteriorment exposat, per tal d’esbrinar

si l’intercanviador de calor es l’adequat, consisteix en comprovar que la temperatura a la sortida de l’intercanviador es com a màxim 5 ºC superior a la temperatura mitjana de l’aigua de l’acumulador.

En el mercat dels intercanviadors convencionals, hem de tenir en conte que aquests estan

dissenyats per a uns salts tèrmics superiors als que l’energia solar pot proporcionar. El salt tèrmic típic per al qual es calculen els intercanviadors convencionals es 90-70 ºC, mentre que l’habitual en energia solar es 55 - 45 ºC.

Per tal de conèixer a priori si un intercanviador es idoni per a ús solar, podem aplicar una

senzilla norma, però de resultats força precisos: La superfície d’intercanvi mínima ha d’estar compresa entre 1/4 i 1/3 de la superfície útil dels col·lectors.

Entre els intercanviadors convencionals, sols els que es denominen “d’escalfament en 1/2

hora” poden ser adequats per a utilització solar, sempre i quan compleixin la proporció de superfície mencionada abans.

La superfície d’intercanvi d’un serpentí helicoidal o de cara tubular serà la superfície lateral

d’un cilindre que te per base la secció exterior del tub utilitzat i per altura la longitud total del mateix, indiferentment de la forma que aquest adopti.

A l’hora de dissenyar l’acumulador amb l’intercanviador, convé tenir en conte els següents

punts:

- Per tal de transmetre la màxima energia possible del fluid caloportador al de l’acumulador, s’haurà de col·locar el serpentí o la cara tubular en la part més baixa d’aquest, de manera que la diferència de temperatures entre fluids sigui la major possible.

- Si es tracta d’un serpentí helicoidal, s’agafarà una distància entre espires igual a 2 vegades el diàmetre exterior del tub, el que pot provocar que el serpentí s’eleva bastant altura en l’interior de l’acumulador.



104/174

- Si s’utilitza anticongelant a base d’etilenglicol o polipropilenglicol en una proporció de fins a un 30%, haurem d’augmentar la superfície fins a un 10%.

4) Intercanviadors de calor de doble envoltant. En aquests intercanviadors el circuit primari envolta al secundari, produint-se l’intercanvi a

través de la superfície en contacte amb el fluid acumulat. Aquest tipus d’intercanviadors donen un excel·lent resultat per a ús solar, essent la seva

utilització força recomanable. El referit a la proporció sobre superfície de l’apartat anterior es igualment aplicable al doble

envoltant, pel que es produeix un límit geomètric per al seu ús que ve determinat pel fet de que la superfície d’intercanvi es la superfície lateral d’un cilindre, i per tant creix amb el radi d’aquest, mentre que el volum creix amb el quadrat del radi.

Per a unes determinades dimensions, la superfície d’intercanvi arribarà a ser inferior a 1/4 de

la superfície dels captadors, a no ser que mantingui un radi petit, amb el que l’altura creixerà de forma desorbitada, tenint en aquest cas que col·locar diversos d’aquests tancs, tal com s’indica en la següent figura:

Figura 39. Intercanviadors de calor de doble envoltant. Existeixen diversos fabricants que ofereixen excel·lents acumuladors previstos

d’intercanviador amb doble envoltant, que recobreixen totalment l’acumulador, amb el que a la superfície lateral del cilindre s’haurà d’afegir les superfícies, superior i inferior, de forma que la superfície total d’intercanvi serà:

S = 2prh + 2pr2

En aquest tipus d’acumuladors, amb un volum que sol limitar-se a uns 500 litres, la

superfície d’intercanvi sempre es suficient amb respecte al seu volum.



105/174

Es recomanable que l’interior del doble envoltant conti amb un deflector helicoidal, per tal

d’aconseguir que el fluid caloportador no passi directament de l’entrada a la sortida sense circular per tota l’envoltant, o al menys, si això no fos possible, situar l’entrada i la sortida del fluid del primari diametralment oposades.

El deflector pot ser una tira de xapa soldada en forma d’hèlix o un simple cordó de

soldadura. 5) Intercanviadors de calor exterior. Per a instal·lacions amb acumulacions a partir de 3000 litres, resulta més econòmic i pràctic

l’ús d’intercanviadors exteriors, amb respecte als interiors de cara tubular o doble envoltant, ja que aquests últims tenen un tamany directament proporcional a la superfície captadora, mentre que aquells, degut al seu millor rendiment per actuar doblement forçats, poden ser molt més petits, arribant a compensar els costos addicionals d’un altre electrocirculador, canonada addicional i altres accessoris.

Els dos tipus que existeixen en el mercat son: de cara tubular, que poden ser d’acer o de

coure, o de plaques d’acer inoxidable, que amb diferència son les utilitzades per les seves múltiples avantatges, entre les que cal destacar:

- Alta qualitat del material, que garanteix la duració i per tant la rendibilitat.

- Son modulables afegint o treien plaques, el que permet una fàcil correcció en cas d’error en el dimensionat previ o ampliació de la instal·lació.

- Posseeixen gran facilitat de manteniment al ser desmuntables i de fàcil neteja.

- Tenen una excel·lent eficàcia, degut al seu manteniment a contracorrent, el qual permet una gran potència d’intercanvi amb un petit tamany.

- Estan disponibles en diferents qualitats d’acer inoxidable, en funció de l’ús a que es destinin, ja sigui A.C.S. o escalfament de piscines.

Per al dimensionat de l’intercanviador de plaques es precís acudir a les taules del fabricant o

demanar informació concreta per a cada cas. Es recomana dimensionar l’intercanviador suposant que la potència tèrmica a transferir

expressada en kilowatts sigui igual a dues terceres parts de la superfície col·lectora expressada en metres quadrats.

6) Solució adoptada. L’intercanviador d’energia de calor serà de serpentí Domocell de la casa Interdomo. La

temperatura del fluid caloportador a la sortida de l’intercanviador no podrà ser superior en 5 ºC a la temperatura mitjana de sortida de l’intercanviador del fluid d’ACS. Es regularà mitjançant la modificació de la circulació forçada.



106/174

1.1.7.25 Electrocirculadors. 1) Necessitat de l’electrocirculador. El transport de fluid caloportador des dels col·lectors fins a l’emmagatzematge i

posteriorment fins als punts de consum, a través o no d’un intercanviador, es similar a un sistema convencional de calefacció o A.C.S. Es realitza amb l’ajuda d’electrocirculadors, que son aparells, accionats per un motor elèctric, capaços de subministrar al fluid una quantitat d’energia amb la finalitat de transportar-lo per un circuit obert o tancat, a una determinada pressió.

L’energia produïda per l’electrocirculador ha de vèncer la resistència que oposa el fluid al

seu pas per la canonada i mantenir la pressió desitjada en qualsevol punt de la instal·lació. Existeixen tres grans tipus d’electrocirculador:

- Alternatius.

- Rotatius.

- Centrífugs.

Els utilitzats en sistemes d’energia solar son els centrífugs. Aquest tipus de electrocirculadors han de vèncer la resistència que oposa el fluid al seu pas per les canonades, mai la pressió hidrostàtica, ja que la columna d’aigua, encara que graviti sobre l’electrocirculador, exerceix una força tant en el sentit d’impulsió com en el d’aspiració, anul·lant-ne els efectes.

L’electrocirculador centrífug està compost pels següents elements:

- Orifici d’aspiració: Lloc per on entra el líquid a l’electrocirculador.

- Rodet impulsor: Es l’element rotatiu.

- Cambra d’impulsió: Es l’element que recull el líquid i el condueix a la descàrrega de l’electrocirculador.

- Orifici d’impulsió: Lloc per on s’expulsa el líquid de l’electrocirculador.

- Aspiració: Boca de contacte entre l’electrocirculador i la canonada.

- Difusor: Conducte de sortida del líquid dins de l’acumulador.

- Alabes: Pales del rodet impulsor. Poden ser tancades o obertes.

El líquid entra en l’electrocirculador per l’orifici d’aspiració que es troba en el centre del rodet, essent aspirat i portat fins als alabs. El fluid caloportador guanya energia cinètica en el rodet degut al moviment de rotació produït per l’eix d’un motor elèctric.

El rodet, al girar, crea un buit (pressió d’aspiració), i també proporciona al fluid una pressió

d’impulsió. La suma d’ambdues pressions es la pressió total que es comunica a aquest fluid. Si l’aspiració fos tan forta que situes la pressió per sota del valor de la pressió de vapor del fluid, es produeix la vaporització d’aquest, el que es coneix amb el nom de cavitació. Aquest fenomen produeix un soroll característic i provoca la corrosió del rodet, degut a les microbombolles d’oxigen presents en el vapor d’aigua.

Els alabs desprenen tangencialment el fluid mitjançant la seva força centrífuga i el

condueixen cap a la cambra de pressió. El fluid presuritzat es encaminat des de la cambra de pressió cap a l’orifici d’impulsió i, a traves del difusor, fins a l’exterior.



107/174

Es distingeixen tres tipus d’electrocirculadors centrifugats:

1. De rotor submergit.

2. Monobloc.

3. Amb acoblament motor-electrocirculador d’eixos diferents.

1. Els electrocirculadors de rotor submergit estan formats per un conjunt compacte que uneix el cos dels mateixos amb el motor mitjançant cargols. Existeix un únic eix que uneix el rodet de l’electrocirculador amb el rotor.

Entre el rotor i l’estator existeix una separació estanca formada per una xapa d’acer

inoxidable. Aquests circuladors poden purgar-se fàcilment i comprovar el sentit de gir a través d’un cargol.

Els materials de construcció son diferents per als diferents elements. L’eix sol ser d’acer

inoxidable, els coixinets, de grafit metal·litzat i el cos, de llautó courejat o de fundició. Son silenciosos i de baix manteniment.

Aquests electrocirculadors han de muntar-se en línia, es a dir, intercalats directament en la

canonada i amb l’eix horitzontal per a que els coixinets treballin correctament, vigilant de que la caixa de borns del motor no quedi per sota d’aquest, per evitar que el goteig afecti a la caixa de connexió elèctrica. Es presenten amb brides de subjecció per a diàmetres superiors a 1¼” i roscades per a diàmetres inferiors.

Alguns electrocirculadors incorporen una regulació del cabdal a través d’un accionador que

retorna part del cabdal impulsat a l’aspiració. Aquesta regulació, anomenada “by-pass”, te la desavantatge de disminuir el rendiment, al baixar les revolucions, es realitza mitjançant un comandament manual.

2 . Els electrocirculadors monobloc son aquells en que el rodet i l’eix del motor formen un

mateix conjunt, que poden desmuntar-se de la resta del cos de l’aparell. Aquest tipus d’electrocirculadors es poden muntar-se amb l’eix en qualsevol posició. 3. Els electrocirculadors amb acoblament motor-electrocirculador d’eixos diferents poden

treballar durant cert temps amb l’impulsió tancada. El rodet bat l’aigua a l’interior de la cambra d’impulsió, que acabarà escalfant-se i avariant el tancament, sense cap altre perill.

La principal característica d’aquest tipus d’electrocirculador es que el motor i el cos formen

un conjunt independent, unint l’eix del motor amb el rodet a través d’un acoblament elàstic. Solen ser sorollosos.

L’electrocirculador ha de ser resistent a la corrosió, especialment si treballa en sistema

directe, es a dir, si fa circular l’aigua de la ret, la qual conté aire i sals minerals, en aquest cas haurà de ser d’un tipus especial, dels anomenats de recirculació, que estan dissenyats per fer circular l’aigua calenta sanitària. A més a més haurà de resistir temperatures de l’ordre de 100º C.

Existeix una relació entre altura manomètrica, rendiment de l’electrocirculador i potència. A

les representacions d’aquestes característiques se les coneix amb el nom de corbes de l’electrocirculador.



108/174

La potència necessària per a que un líquid circuli amb un cabdal C entre dos punts d’una

canonada entre els que existeix una diferència de pressió ? p es : P = C·? p

On: P = Potencia elèctrica de l’electrocirculador. C = Cabdal. ? p = Pèrdua de càrrega de la instal·lació. La màxima energia que pot proporcionar un electrocirculador ve limitada, evidentment, per

la seva potència elèctrica, però aquesta potencia pot utilitzar-se en produir un cabdal C o en vèncer la pèrdua de càrrega ? p, mantenint-se sempre el producte d’ambdues magnituds inferior a la potència P que l’electrocirculador es capaç d’absorbir, ja que P = C · ? p.

En la següent figura es representa en una escala arbitrària les corbes de l’electrocirculador.

La corba 1 expressa la relació entre l’altura manomètrica i el cabdal, i la corba 3 representa la relació entre la potència absorbida pel motor i el cabdal.

Figura 40. Representació en una escala arbitrària les corbes de l’electrocirculador. Del gràfic s’observa que:

- El rendiment màxim s’obté quan l’electrocirculador proporciona un cabdal entre la meitat i les tres quartes parts de les seves possibilitats.

- Quan major es el cabdal, major serà la pèrdua de càrrega de l’electrocirculador, augmentant la potència absorbida.

Les característiques anteriors es donen quan l’electrocirculador absorbeix una potencia

considerable, no essent aplicable per a petits electrocirculadors.



109/174

Les magnituds característiques que intervenen en el funcionament d’un electrocirculador

variaran en funcionament del cabdal, el qual dependrà a la seva vegada de la instal·lació en si i de la velocitat a la que pretén transportar el fluid caloportador.

Els electrocirculadors permeten efectuar una certa regulació manual del cabdal, mitjançant

un botó interruptor de tres o quatre posicions que pot seleccionar tres o quatre règims diferents de gir. Quan major sigui el número de revolucions, major serà el cabdal que l’electrocirculador pot mantenir i també la corrent consumida pel seu motor elèctric. La potència absorbida no es, per tant, una quantitat constant, si no que varia dins d’un cert interval per cada tipus d’electrocirculador.

La instal·lació te una corba característica de cabdal-pèrdua de càrrega que creix

exponencialment, segons la següent figura:

Figura 41. Corba característica de cabdal-pèrdua. Quan funciona un electrocirculador, el cabdal real correspondrà al punt de tall de la corba de

la instal·lació amb la corba d’aquell. Aquest punt de tall també ens donarà la pèrdua de càrrega que es capaç de vèncer aquest electrocirculador per a aquest cabdal determinat.

Normalment es col·loca un sol electrocirculador, però de vegades pot ser convenient

col·locar dos o més acoblats en sèrie o en paral·lel. Quan es munten dos electrocirculadors en sèrie, es produeix un petit augment relatiu del

cabdal i un gran augment de l’altura manomètrica. Al muntar dos electrocirculadors en paral·lel augmenta molt el cabdal i molt poc la pressió,

que quasi es manté igual. 2) Dimensionat de l’electrocirculador. L’electrocirculador te la missió d’impulsar el fluid caloportador. Quan la velocitat es lenta, la

calor del col·lector no s’evacuarà al ritme necessari, pel que la temperatura de l’absorbidor augmentarà, provocant un major nivell de pèrdues i per tant, una disminució de rendiment.



110/174

El cabdal mínim recomanat està sobre els 50 litres per hora i m2 de col·lector de placa plana. Per a cabdals inferiors s’observa una disminució de rendiment.

Aquests 50 l/m2·h estan calculats per al cas de que l’aigua sigui el fluid caloportador, la qual,

te una capacitat calòrica de (1 cal/g · ºC). Si el fluid caloportador no es aigua, si no una solució d’anticongelant, que te un calor específic menor, el cabdal haurà de ser major, per tal de compensar la menor capacitat de transportar calor.

Per a cabdals majors no hi ha variació apreciable en el rendiment del sistema. A la pràctica, i

com a mesura de precaució per al cas de que l’electrocirculador perdi amb el temps rendiment, i per tant cabdal, es aconsellable que aquest últim sigui una mica major que el mínim necessari, el qual es un punt molt important a tenir en conte a l’hora de les revisions periòdiques que tota instal·lació ha de passar.

El cabdal del fluid circulant ha de ser suficient per a que el cabdal tèrmic, que es l’energia

tèrmica que el fluid recull al seu pas pels col·lectors en la unitat de temps (producte de cabdal màssic pel calor específic del fluid i pel salt tèrmic que es produeix en els col·lectors), sigui com a mínim, igual a 50 kilocalories per cada metre quadrat de col·lector, per cada hora i per cada grau centígrad de salt tèrmic.

Si el fluid fos aigua pura, l’hi correspondria, òbviament, un cabdal de 50 kg/h·m2, o 50

litres/h·m2 , si despreciem la petita variació de densitat deguda a la temperatura). Si el fluid fos una dissolució d’anticongelant, amb un calor específic de 0.85 kcal/kg ·º C, el

cabdal mínim hauria de ser llavors : 50 / 0.85 = 58.8 kg/h · m2. Si es transfereix el calor del circuit primari a un circuit secundari d’emmagatzematge i

consum de A.C.S. mitjançant un intercanviador exterior, es necessitarà també un altre electrocirculador per impulsar l’aigua en el circuit secundari, recomanant-se en aquest cas que el mateix sigui capaç de subministrar un cabdal una mica major que el primari.

S’aconsella elegir un cabdal per al primari d’uns 60 l/h per cada m2 de col·lector, que poden

reduir-se a 50 si la temperatura requerida es quelcom major que la pròpia per a aplicacions domestiques però es poden justificar també un cabdal major, fins a 75 l/h per m2 de col·lector, en determinades situacions. Per al secundari es recomana un cabdal major un 20% major que el del primari.

Quan es parla d’un determinat cabdal sempre es suposa que ens estem referint al volum que

realment travessa cada metre quadrat de col·lector en la unitat de temps considerada, essent el cabdal total del primari igual al producte de l’àrea de col·lectors pel cabdal per unitat d’àrea, sempre suposant que tots els col·lectors estan connectats en paral·lel, com es l’habitual.

Es important advertir que l’anterior no seria vàlid suposant de que hi hagués col·lectors, o

files de col·lectors, connectats en sèrie, ja que, el cabdal total seria igual al cabdal de cada fila, i no a la suma. En aquest cas, el cabdal del primari es calcularia dividint el producte del cabdal unitari i la superfície total col·lectora entre el numero de files connectades en sèrie.

Un cop trobat el cabdal necessari, s’haurà de determinar les pèrdues de càrrega que aquest

cabdal provoca en la instal·lació, les quals seran la suma de les pèrdues de càrrega de cada un dels elements (canonades, accessoris, intercanviador si n’hi ha, entre d’altres).

S’ha d’advertir que si s’elegeix diàmetres molt petits de canonada, la instal·lació s’abarateix,

però les velocitats de circulació i, per tant, les pèrdues de càrrega seran importants i, segons les característiques hidràuliques de l’electrocirculador, la potència consumida serà més elevada.



111/174

Per calcular la potència de l’electrocirculador es podria aplicar la formula : P = C ? p, però

aquesta equació condueix sempre a valors irreals per a la potència de l’electrocirculador, degut a que no te en conte el rendiment mecànic del mateix. Aquest rendiment, que es major a mesura que creix el tamany de l’electrocirculador i la seva corresponent potència elèctrica, val aproximadament :

- Del 20% al 50% per a electrocirculadors petits (fins a 100 Watt).

- Del 50% al 75% per a electrocirculadors mitjans.

- Del 75% al 90% per a electrocirculadors de gran cabdal i pressió.

Si no es disposa de dades, convé estimar el rendiment dels petits electrocirculadors en torn al 25%, però sempre la forma pràctica de seleccionar l’electrocirculador serà acudir a les corbes característiques de cabdal - pressió de la instal·lació.

A la pràctica les bombes de circulació s’identifiquen per pressió (pèrdua de càrrega) que son

capaces de vèncer i pel cabdal que poden subministrar. Algunes normes recomanen que, com a mínim, s’utilitzi aquelles capaces de vèncer una pressió de 100 kPa per al circuit primari i 50 kPa per al secundari.

En energia solar els fabricants de col·lectors assenyalen directament al cabdal recomanat per

metre quadrat de col·lector, el qual equival a fixar tots els paràmetres de l’equació, sense oblidar que el límit inferior recomanat es de 50 l/m2 h, el qual assegura en la gran majoria de casos una correcta evacuació del calor recollit en els col·lectors.

A mesura que s’augmenta el cabdal circulant pels col·lectors el salt tèrmic disminuirà, i per

tant les pèrdues, pel que en absolut es perjudicial que el cabdal sigui superior al mínim fixat, excepte en el fet que suposa un augment de consum elèctric.

Es precís tenir en conte, en el cas de sistemes directes, que si l’aigua entrés amb molta força

es trencaria l’estratificació disminuint el rendiment del sistema. Es important utilitzar deflectors adequats o disminuir el cabdal.

Si es desitja conèixer amb exactitud el cabdal circulant, pot mesurar-se de dues formes

diferents:

a) Col·locant un cabdalimetre a la canonada.

b) Col·locant entre l’aspiració i la impulsió de l’electrocirculador un manòmetre amb dues vàlvules de tancament, amb el que mesurarem la pèrdua de càrrega del circuit, que serà la diferència de pressions observades en el manòmetre al obrir i tancar alternativament les vàlvules, estant, naturalment, el circulador en marxa. Sols tindrem que portar aquesta diferència de pressió obtinguda a la corba característica de l’electrocirculador per conèixer el cabdal circulant.

Una forma simple de conèixer aproximadament el cabdal quan no es troba amb cap dels

elements de mesura anteriorment citats, es seguir el procediment que es descriu a continuació i que s’ha comprovat que donen resultats acceptables:

En un dia soleiat, deixarem córrer l’aigua calenta acumulada fins que ja surti totalment freda.

Llavors, es desconnecta manualment la bomba de circulació del primari per evitar que es posi en marxa.



112/174

Deixarem que el líquid estancat en els col·lectors es vagi escalfant durant un temps suficient

per a que arribi a una temperatura alta. Entre 15 i 30 minuts segons la capacitat volumètrica per metre quadrat de col·lector utilitzat ( la dels c.p.p. comercials sol oscil·lar entre 1 i 2 litres per cada metre quadrat).

Un cop retirat l’aïllament tocarem amb la ma la canonada que retorna dels col·lectors en

algun punt pròxim a l’acumulador. No s’hauria de sentir gens de calor. Ara permetrem que la bomba funcioni de nou. En l’instant en que apreciem l’increment de

temperatura a la canonada degut a l’arribada del fluid calent procedent dels col·lectors, es comença a mesurar el temps amb un cronòmetre. Quan es noti que la temperatura comença a disminuir degut a que ja s’ha esgotat tot el líquid calent dels col·lectors, deixant pas al líquid fred que estava en la resta del circuit primari, pararem el cronòmetre.

El cabdal serà aproximadament igual al quocient entre la suma de la capacitat de tots els

col·lectors dividit entre el temps que s’ha mesurat. 3) Solució adoptada. Per a cobrir la necessitat de bombejar com a mínim 300 litres hora, s’instal·larà un circulador

de rotor humit. Aquest serà silenciós i amb tres velocitats, permetent la perfecta regulació segons la necessita de la instal·lació.

El circulador a utilitzar serà el WIKING 6, per als pannells col·lectors de ACS. Tant el

circulador B1 com B2. Els circuladors B3, B4 i B5 serà el model UPS 25-50 de la casa GRUNFOS. Les

característiques d’aquest circulador son:

· Tensió monofàsica: 220V. 50 Hz.

· Pressió màxima: 10 bar.

· Potencia absorbida: 120 W.

· Intensitat nominal: 0.55 A.

· Temperatura del líquid: +2 ºC a 110 ºC.

· Connexions: de 3/4” a 2”

· Coixinet d’empenta de carboni.

· Eixos i coixinetsradials de ceràmica.

· Carcassa del rotor i suport del coixinet d’acer inoxidable.

· Impulsor : Composite

· Carcassa de la bomba en fundició.

· Grau de protecció: IP42

· Classe d’aïllament: F

· Connexió del cable: PG11



113/174

Aquest model te el rotor encapsulat, bomba i motor formen un conjunt compacte, sense sello

mecànic de l’eix, amb sol dos juntes i coixinets lubricats pel líquid. Motor de 2 pols de tipus asíncron de gàbia d’esquirol.

4) Càlcul de les característiques hidràuliques del circulador. La missió del circulador en una instal·lació de calefacció per aigua consisteix en superar les

resistències que ofereix el circuit a la circulació del fluid pel seu interior. Si s’elegeixen diàmetres molt petits de canonada la ret resulta econòmica, però les velocitats de circulació i, per tant, les pèrdues de pressió seran importants i les característiques hidràuliques del circulador seran elevades. En cas contrari comporta petites velocitats però rets de diàmetres majors. Per tant, s’ha de constituir mitjançant l’equilibri de tots els paràmetres, la ret més adequada.

El cabdal d’aigua vindrà determinat per la formula :

( )PeCetPC ⋅⋅∆= On:

C = cabdal en l/h.

P = potència caldera en kcal/h.

?t = Salt tèrmic en la instal·lació ( temperatura anada - temperatura retorn).

Ce = Calor específic kcal/h. Kg ºC = 1 per l’aigua.

Pe = Pes específic en kg/dm3 = 1 per l’aigua. El comportament del circulador en funcionament el determinen la corba característica del propi circulador i del circuit de tubs. Aquesta última estableix la relació entre la pressió i el cabdal de la mateixa. El punt de servei del circulador ve determinat per la intersecció de la corba característica d’aquest i la corresponent corba característica d’aquest i la corresponent de la instal·lació. Per complir aquest volum horari s’instal·larà un electrocirculador WIKING 6, i s’utilitzarà la segona velocitat.

1.1.7.26 Aïllament. Un element fonamental en una instal·lació d’energia solar tèrmica es l’aïllament de tots els

elements que poden tenir pèrdues calòriques. En una instal·lació s’utilitza l’aïllament en tres llocs ben diferenciats: la part posterior del

col·lector, les canonades i el dipòsit d’emmagatzematge d’aigua calenta. 1) Tipus d’aïllaments i característiques tècniques. L’elecció d’un aïllament ve determinada per diversos factors, entre els que cal destacar:

- Baix coeficient de conductivitat.



114/174

- Preu baix (inclosa la instal·lació).

- Col·locació relativament senzilla.

- Gamma de temperatura adequada.

- No ser combustible.

- No ser corrosiu per les superfícies amb les que estarà en contacte.

- Ser estable i no rovellar-se o florir-se.

- Resistència mecànica bona.

- Pes específic reduït.

Presentació.

Utilització principal

Temperatura Límit (º C)

Corrosió Ignifug Resistència mecànica

Resistència a l’aigua

Pes específic (kg/m3)

Coeficient Conductivitat

(W/m·K) 0ºC 0.04 50ºC 0.042

AMIANTO Borra, plaques coquilles

500º C a 600º C

No (excepte aglomerant)

Molt bo En aglomerants

bona

Molt dèbil 160 a 200

100ºC 0.047 0ºC 0.039

50ºC 0.041

FIBRA DE VIDRE

Normal Refrectari Amb resina

500º C a 700º C variable

amb resina

No Segons resina

Total Segons resina

Dèbil Segons resina

Molt dèbil 4 a 200

100ºC 0.046

0º C 0.042 50ºC 0.045

FIBRA MINERAL

Borra, plaques Coquilles, fibres

600º C a 700º C

Depèn del contingut de sulfur i de la resina

Total Excepte amb resina

Dèbil Segons resina

Molt dèbil 30 a 300

100ºC 0.052

FIBRA ANIMAL I VEGETAL

Borra, plaques Coquilles Anticondesensats

80º C No

Molt alt Mitjana Molt dolenta

200 0.04 kcal/h·m·ºC

Taula 35. Característiques d’alguns aïllants fibrosos.

Presentació. Utilització principal

Temperatura Límit (º C)




Coeficient conductivitat

(W/m·k) Suro Pols,

grànuls, plaques, coquilles

-100 º C a

80 º C

No Dolent Bona Dèbil 100 a

200

-50 ºC 0.04 0 ºC 0.047 50 ºC 0.052

Espuma de vidre

Plaques, coquilles

-200 º C a

450 º C

No Molt bo Bona Excel·lent 130 a

160

-50 ºC 0.043 0 ºC 0.05 50 ºC 0.059 100ºC 0.068

Formigó espandit

Plaques, coquilles

-20 º C a

120 º C

No Bo Bona Molt dèbil 800 a

2000

0 ºC 0.071 50 ºC 0.079 100ºC 0.085

Resines sintètiques expandides Espumes elastomeriques

Utilització baixa temperatura Coquilles, planxes, cintes

Variable –150 º C a 170 º C

150 º C

No No

Regular a dèbil Autoextin- guible

Mitjana Mitjana

Variable segons cèl·lules Molt bona

De 10 a 80

60

0.029 a

0.035

0.035

Taula 36. Característiques d’alguns aïllants cel·lulars.



115/174

Presentació.

Utilització principal

Temperatura límit (º C)




Coeficient conductivitat

(W/m·K) PERLITE A granel, grànuls,

plaques coquilles Baixa temperatura

- 200º C + 900º C

No Bo Dèbil Dolenta

40 a 100 -50ºC 0.04 0ºC 0.045 50ºC 0.052 100ºC 0.058

VERMICULITE Fabricació de formigó refractori. Coquilles, plaques, borra

1000 º C No (excepte l’aglomerant)

Molt bo (excepte l’aglomerat)

Dèbil (segons aglomerat)

Molt dèbil 70 a 110 50ºC 0.092 100ºC 0.095

KIESELGUHR A grànel, plaques, coquilles, pasta

900 º C Si, en forma de pasta

Molt bo Dèbil a bona Molt dèbil 200 a 300 0ºC 0.05 50ºC 0.055 100ºC 0.06

SILICAT DE CALCI

Plaques, coquilles 900 º C Ataca a l’alumini

Bo Bona Molt dèbil 200 50ºC 0.055 100ºC 0.062

MAGNESIA Plaques, coquilles a grànel

300 º C Ph. 9 a 10 Ataca l’alumini

Bo Bona

Molt dèbil 200

Taula 37. Característiques d’alguns aïllaments granulosos.

2) Gruix de l’aïllament.

Segons la normativa vigent que haurà de complir el material homologat. 3) Dimensionat de l’aïllament. En les instal·lacions que continguin fluids a temperatura superior a 40 ºC, es disposarà un aïllament tèrmic equivalent als gruixos que s’indiquen a les taules per a un material amb un coeficient de conductivitat tèrmica λ de 0.040 W/m·ºC.

Per a materials amb conductivitat tèrmica diferent de 0.040 W/m·ºC, el gruix en mil·límetres es determinarà (quan l’aïllament adopti formes amb superfícies plano – paral·leles) multiplicant el valor de la taula per λ i dividint entre 0.04.

En el cas de conductors o canonades de secció circular, s’utilitzarà la següent fórmula, en la que es te en conte que el càlcul de les pèrdues de calor es fa sobre la superfície exterior de l’aïllament tèrmic, i que permet calcular els gruixos equivalents per a dos materials amb conductivitats λ i λ’:

=

RieR

LRi

L''

Reλλ

On Ri es el radi de l’aïllament, igual al radi exterior del conducte o canonada; Re i R’e son els radis exteriors de l’aïllant en cada cas i λ i λ’ son les conductivitats tèrmiques respectives. L representa el símbol del logaritme neperia.



116/174

Els gruixos seran, lògicament, iguals a Re – Ri i R’e – Ri respectivament.

- Canonades que discorren en zones interiors.

El gruix serà, com a mínim, el que s’indica en la següent taula, en funció del diàmetre de la

canonada i de la temperatura del fluid caloportador.

Temperatura del fluid (º C) Diàmetre D de la canonada (mm) 40 a 65 66 a 100 101 a 150 > 150

D ≤ 35 20 20 30 40 35<D≤60 20 30 40 40 60<D≤90 30 30 40 50

90<D≤140 30 40 50 50 140<D 30 40 50 60

Taula 38. Gruixos mínims dels aïllants tèrmics (mm). - Canonades que discorren per l’exterior.

El gruix serà com a mínim l’indicat en la taula anterior incrementant en 10 mm. el valor

corresponent de la taula. - Dipòsits acumuladors i altres aparells. · Quan la superfície de pèrdua sigui inferior a 2 m2, el gruix mínim serà de 30 mm. · Quan la superfície de pèrdua sigui superior a 2 m2, el gruix mínim serà de 50 mm.

Diàmetre de la canonada (mm) Gruix de l’aïllament Nominal

acer Exterior

coure ? = 0.04

(W/m·ºC) ? ? 0.04

(W/m·ºC) D = 35 D = 35 20 500 ?

35 < D = 60 35 < D = 60 20 500 ? 60 < D = 90 60 < D = 90 30 750 ? 90 < D =140 90 < D =140 30 750 ?

140 < D 140 < D 40 1000 ? Taula 39. Dimensionat específic per a instal·lacions solars de A.C.S. i calefacció s’exposa en

la següent taula. En el cas de desitjar calcular amb més precisió la potència tèrmica P perduda en les

canonades i dipòsits, es pot utilitzar, respectivament, les següents fórmules:

P =

∆⋅⋅⋅⋅

RiL

lRe

tº2 λπ P=?S

∆

etº



117/174

On: l = Longitud de la canonada. S = Superfície total del dipòsit. E = Gruix de l’aïllant en el dipòsit. ? tº = Diferència mitja entre la temperatura del fluid calent i la de l’ambient exterior.

Tipus Característiques Unitat

I II III IV V Norma

d’assaig Densitat nominal Kg/m3 10 12 15 20 25 UNE 53-

215 Densitat mínima Kg/m3 9 11 13.5 18 22 UNE 53-

215 Conductivitat Tèrmica màxima

a 0º C a 20º C

W/(m·K)

0.044

0.047

0.042

0.045

0.037

0.040

0.034

0.037

0.033

0.035

UNE 92-201

UNE 92-202

Resistència mínima a compressió

kPa

40

40

50

90

120

UNE 53-

205 Permeabilitat màxima al vapor d’aigua

Ng/(Pa·s·m)

7.2

6.3

5.7

5

4

UNE 53-

312 Coeficient màxim de dilatació lineal

K-1

12x10-5

10x10-5

9x10-5

8x10-5

7x10-5

UNE 53-

126

Taula 40. Característiques del polietire expandit, utilitzat com a aïllant per a baixes temperatures.

4) Solució adoptada. Per a l’aïllant de les canonades tant exteriors com interiors s’utilitzarà espuma elastomerica

ARMAFLEX, adaptada a cada secció de la canonada. Per a l’aïllant exterior s’utilitzarà amb la deguda protecció per tal d’evitar la degradació que provoca el fet d’estar exposat a les diferents condicions climatològiques.

1.1.7.27. Altres elements. Les instal·lacions d’energia solar tèrmica han d’incloure necessàriament una sèrie d’elements

indispensables per al correcte funcionament i control de les mateixes. Alguns dels elements son obligatoris, ja que es tracta d’elements de seguretat, i altres es col·loquen per obtenir un millor rendiment de la instal·lació i un manteniment més correcte.



118/174

1) Dipòsit d’expansió.

Com a conseqüència de la dilatació de l’aigua, les instal·lacions d’aigua calenta sanitària han d’equipar-se amb dipòsits d’expansió.

En cas d’utilitzar anticongelant, s’haurà de tenir en conte el coeficient de dilatació de la

mescla.

Figura 42. Representació de la dilatació en funció de la temperatura. La capacitat del dipòsit ha de ser suficient per admetre l’expansió de l’aigua o de la mescla

anticongelant - aigua. En cas contrari, el fet d’omplir periòdicament amb aigua o mescla va dipositant incrustacions calcaries en l’interior de la instal·lació que poden arribar a originar una avaria amb un alt cost econòmic.

Les instal·lacions en circuit obert a l’atmosfera s’equipen amb dipòsits d’expansió oberts que

es situïn per damunt del punt més alt de la instal·lació. L’altura mínima sobre aquest punt, que solen ser els col·lectors, ha de ser de 2 o 3 metres.

No ha d’existir cap òrgan de tancament (vàlvula) en els tubs de seguretat que comuniquen els

col·lectors amb el dipòsit d’expansió. - Càlcul del volum del dipòsit d’expansió obert.

El volum comprès entre la connexió de la canonada al dipòsit d’expansió i el punt de màxim

nivell d’omplida del dipòsit serà al menys igual al 6% del volum total de la instal·lació. Quan la temperatura del líquid sigui la de l’ambient, el dipòsit ha de contenir al menys un 2 % d’aquest volum.

El volum exacte de la instal·lació es calcularà coneixent la capacitat dels col·lectors,

canonades, intercanviadors, etc. Una norma pràctica per calcular la capacitat V del dipòsit d’expansió obert, en petites

instal·lacions proporcionant un ampli marge de seguretat davant possibles eventualitats, es:



119/174

V = 1.25 VC + 0.05 VR

Vc es la capacitat total dels col·lectors i VR la resta del circuit primari. Únicament en el cas de que el dipòsit obert compleixi també la funció de recollir el fluid contingut en el circuit de col·lectors, quan aquests es buiden per gravetat, s’haurà de situar per sota de la cota de col·lectors. En aquest cas la seva capacitat serà:

V = 1.2(Vc+VH)

On VH es, en aquest cas, volum del fluid contingut en la part del circuit primari situada a una altra superior a la del propi dipòsit.

- Càlcul i selecció del dipòsit d’expansió tancat.

Les instal·lacions d’energia solar tèrmica tendeix a efectuar-se amb circuit tancat, utilitzant dipòsits d’expansió tancats, que presenten avantatges notables respecte als dipòsits oberts. Aquestes son les següents:

- Fàcil muntatge, ja que poden ubicar-se en qualsevol lloc de la instal·lació.

- No es necessari aïllar-los.

- Al instal·lar-se en circuits tancats, no absorbeixen oxigen de l’aire.

- Eliminen les pèrdues del fluid caloportador per evaporació, evitant la corrosió i incrustació provocada per l’aigua de reposició.

El dipòsit o vas d’expansió tancat es un recipient tancat, format per dos semicosos fabricats

per embutició i soldats entre si. En el semicos inferior hi ha una vàlvula per a controlar la pressió en l’interior del vas.

La membrana interior que separa l’aire i el líquid sol ser de suro sintètic d’alta qualitat. A

l’expandir-se el líquid, penetra més i més en el vas, comprimit la bossa d’aire de l’altre costat de la membrana, fent que augmenti la pressió de l’aire fins al valor que es toleri pels càlculs. Quan el líquid es refredi, l’aire torna a expandir-se, al suportar una pressió cada cop menor fins a arribar a la pressió inicial.

La capacitat o volum útil del dipòsit Vu ha de ser igual, com a mínim, a l’augment total de

volum per dilatació del fluid caloportador de la instal·lació, a la temperatura que es consideri. Intervé també un numero adimensional, al que anomenarem coeficient d’utilització, Ku, que

relaciona el volum total del dipòsit amb el seu volum útil, i que depèn de l’altura manométrica de la instal·lació i de la pressió màxima de treball.

Ku = ( )

f

if

p

pp −

El significat de cada paràmetre es el següent: pf = Pressió absoluta de treball. pi = Pressió absoluta d’altura manomètrica (pressió mínima en el vas d’expansió). Ku = Coeficient d’utilització. Vu = Volum d’expansió (capacitat útil del dipòsit).



120/174

La capacitat o volum total del vas d’expansió es V = KuVu

Per a petites instal·lacions d’energia solar resulta més senzill utilitzar la següent fórmula, que

la pràctica recomana:

V = VT(0.2 + 0.01h)

VT es la capacitat total del circuit primari (inclosa la dels propis col·lectors). h es la diferència d’altures en metres entre el punt més alt del camp de col·lectors i el dipòsit d’expansió.

La pressió absoluta màxima de treball s’obté afegint a la pressió de tarat de la vàlvula de

seguretat, que es la màxima a la que la instal·lació pot funcionar, la pressió atmosfèrica, que te un valor de 1 kg/cm2 o 10.13 N/cm2.

La pressió absoluta de l’altura manomètrica serà la deguda a la pressió de la columna de líquid que suporta el dipòsit d’expansió, segons la seva posició relativa a la instal·lació, més la pressió atmosfèrica.

Els dipòsits d’expansió tancats disposen d’una vàlvula d’aire, del mateix tipus que la dels pneumàtics d’automòbil, que permeten pujar o baixar la pressió segons les necessitats de la instal·lació. Es recomanable de tarar la pressió, amb l’ajuda d’un manòmetre, a 0.8 kg/cm2 per damunt de l’altura manomètrica a la que està situat el propi dipòsit. La canonada de connexió entre el vas d’expansió i el circuit, anomenada canonada d’expansió, ha de tenir un diàmetre mínim de 25 mm, i no podran instal·lar-se en ella dispositius d’interceptació.


Per a aquesta finalitat s’utilitzarà un vas d’expansió VASOFLEX 30/2.5 l, tancat amb una capacitat de 30 litres de capacitat, 6 bar de pressió, amb una pressió de membrana idònia de 2.5 bar i 120 ºC de temperatura màxima de treball, homologat segons la directiva 97/23/CE d’aparells a pressió, connexió roscada de R 3/4".

Model Cotes en mm. A B

¢ Orifici de Connexió

Pes kg.

Vasoflex 35/2.5 l 380 380 3/4” 11.3 Taula 41. Dimensions.

Per al circuit del caloportador el vas d’expansió serà de 5 l. model CMF 5 L. de 4 bar i R 3/4”. Amb 4 bar i 120º C de pressió i temperatura màxima de treball, homologat segons la directiva 97/23/CE.



121/174

3) Càlcul del dipòsit d’expansió.

La missió del dipòsit d’expansió es la d’absorbir l’augment de volum d’aigua que es

produeix al calentar la continguda en la instal·lació.

Dilatació de l’aigua 10 ºC 0.027 % 60 ºC 1.71 % 20 ºC 0.177 % 70 ºC 2.27 % 30 ºC 0.435 % 80 ºC 2.90 % 40 ºC 0.782 % 90 ºC 3.59 % 50 ºC 1.21 % 100 ºC 4.34 %

Taula 42. Dilatació de l’aigua

Diàmetre Coure

6/8 0.028 8/10 0.050 10/12 0.079 12/14 0.113 13/15 0.133 14/16 0.154 16/18 0.201 20/22 0.314

Taula 43. Litres d’aigua en els tubs per metre lineal en canonades de coure. Dipòsit d’expansió tancat. En l’actualitat, les instal·lacions de calefacció per aigua calenta tendeixen a efectuar-se a circuit tancat, incorporant dipòsit d’expansió també tancats. En ells, al elevar-se la temperatura de l’aigua i per tant la membrana i el nitrogen de la cambra es comprimeix fins quedar equilibrades les pressions. Vu = Vi · a % On: Vu = Volum o capacitat útil. Vi = Volum aigua de la instal·lació. a% = Coeficient de dilatació. Es necessari calcular el coeficient d’utilització, que depèn de l’altura manomètrica de la instal·lació i de la pressió màxima de treball (tarat de la vàlvula de seguretat del dipòsit).

η=−

PfPiPf

ηVu

Vu =

d’on:



122/174

Pf = Pressió absoluta màxima de treball. Pi = Pressió absoluta altura manomètrica. ? = Coeficient utilització. Vu = Capacitat útil del dipòsit. Vv = Capacitat total del dipòsit.

3) Manòmetre i hidròmetre.

S’utilitzen per conèixer el valor de la pressió en l’interior d’una canonada o dipòsit. La única

diferència entre ambdós es l’escala a la que treballen: el manòmetre mesura la pressió generalment en kg/cm2 i l’hidròmetre la mesura en m columna d’aigua, normalment mitjançant una escala de 0 a 100.

Els hidròmetres s’utilitzen fins a 40 metres d’altura quan el circuit no està pressoritzat, es a

dir, quan la instal·lació disposa d’un dipòsit d’expansió obert. Per a pressions majors, o per a circuits sotmesos a una certa pressorització, es a dir, previstos de dipòsit d’expansió tancat, s’acostuma a utilitzar manòmetres, amb escales quasi mai superiors als 6 kg/cm2 de pressió. Un dipòsit d’expansió tancat no sol ser capaç de suportar pressions superiors als 4 kg/cm2).

4) Vàlvula de seguretat i embut de desaigüe.

La legislació actual exigeix la col·locació de vàlvules de seguretat en tots els circuits

sotmesos a pressions i a variacions de temperatura. Actuen com elements limitadors de la pressió dels circuits i son imprescindibles per a protegir els components de la instal·lació.

El tarat de la vàlvula, es a dir, la pressió a la qual actua, deixant escapar fluid, ha de ser

inferior a la pressió que pot suportar l’element més delicat de la instal·lació, que en el nostre cas sol ser el dipòsit d’expansió tancat, o el propi col·lector.

Al mercat es pot trobar vàlvules prèviament tarades a una determinada pressió, amb el que

resulta fàcil la seva elecció i col·locació. Consten bàsicament d’una molla que es vençuda per la sobrepressió del circuit. El tamany de la vàlvula ve determinat pel seu diàmetre de connexió al circuit i aquest es seleccionarà en funció del tamany de la instal·lació, segons normativa vigent en matèria de seguretat.

Per a circuits secundaris, amb una capacitat superior als primaris, l’evacuació en cas de

sobrepressió ha de ser més ràpida i, per tant, les vàlvules solen ser majors. Per saber quan actua una vàlvula de seguretat, es convenient col·locar a la descàrrega un embut de desaigüe que permeti observar el funcionament de la mateixa.

5) Purgador i desairejador. El purgador es l’element encarregat d’evacuar els gasos, generalment aire, continguts en el fluid caloportador. La presència de gasos en el circuit pot donar lloc a la formació de bosses que impedeixin la correcta circulació del fluid caloportador, i provocar corrosions en la canonada o els col·lectors. El purgador s’ha de col·locar en el punt més alt de la instal·lació, que es on s’acumulen els gasos al separar-se del fluid.



123/174

Per tal d’assegurar-se de que els gasos dissolts en el líquid son evacuats cap a l’exterior pel

purgador, es convenient col·locar un element anomenat desairejador. S’ubica en el punt més alt de la instal·lació, a la sortida dels col·lectors.

6) Vàlvules anti-retorn. Una vàlvula anti-retorn es aquella que sol permet el pas del fluid en un sentit, impedint la

circulació en el contrari. Existeixen dos tipus: clapeta i d’obús. En les vàlvules anti-retorn de clapeta, el fluid, al circular, empeny una comporta, que per la

seva posició es tanca immediatament al tancar la circulació, sense permetre el pas de líquid en sentit contrari.

Aquest tipus de vàlvules produeixen poca pèrdua de càrrega, pel que son les adequades per

utilitzar en circuit primaris. Es solen col·locar per evitar la recirculació per termosifó invers. En les vàlvules anti-retorn de clapeta no es solen utilitzar en diàmetres majors de 40 mm en

aquells casos en que pugui produir-se l’anomenat ‘cop d’aire’, com en la posada en funcionament de la bomba.

En les vàlvules anti-retorn d’obús el fluid empeny una molla, que mou l’obús obturador, permetent la circulació del fluid. Al acabar la circulació l’obús torna a la posició inicial, impedint el pas en el sentit contrari.

Aquesta classe de vàlvules origina una forta càrrega, pel que sol es aconsellable la seva

col·locació en circuits secundaris sotmesos a la pressió de la ret. 7) Vàlvules de pas. Son elements encarregats d’interrompre total o parcialment el pas del fluid per les

canonades. Les vàlvules de tancament total s’utilitzen per separar una part de la instal·lació o aïllar-la

del servei, mentre que la de tancament parcial serveixen per produir una pèrdua de càrrega addicional en el circuit, amb l’objectiu de regular el cabdal o d’equilibrar la instal·lació.

L’entrada i sortida de la vàlvula s’anomenen vies i l’element que s’interposa al pas del fluid,

obturador. Les vàlvules consten dels següents elements: · Volant. Es la part de la vàlvula que mou l’eix per a que s’obri o es tanqui aquest. Sol ser de roda, palanca, trinquet, etc. · Eix. Es un piu que fa descendir o ascendir l’obturador mitjançant un mecanisme de cargol o rosca.



124/174

· Cos de la vàlvula. Es la part exterior de la vàlvula i serveix com a element de connexió de

la canonada. Les connexions poden ser roscades, enbridades o soldades. Per a diàmetres no superiors a 2 ½” solen ser roscades, i per a superiors enbridades.

· Tapa. Es la part de la vàlvula que tanca el cos amb l’exterior, deixant passar el piu. · Estoper. Es l’espai que allotja l’empaquetadura. La seva missió es fer un tancament perfecte al voltant del piu i de l’eix, per evitar fuges de líquid. També tenim els següents elements que formen part de les vàlvules: guia, premsaestopa,

cargol presoner, dau de fixació de l’obturador amb el piu, obturador i seient. Cada funció específica dins de la instal·lació exigeix un tipus de vàlvula determinat, entre els

que destaquen:

- Vàlvules de seient. En elles l’element obturador es un disc que pot adoptar diferents formes, tancant-se sobre un seient. En aquestes vàlvules el fluid canvia de direcció, essent obligat a passar entre el seient i l’obturador, el que provoca importants pèrdues de càrrega. S’utilitzen per regular el cabdal.

- Vàlvules de comporta. Aquest tipus de vàlvula s’utilitza com òrgan de tancament i mai com a element de regulació del fluid caloportador, ja que podria produir vibracions al cuny. L’element obturador pot ser un cuny amb forma massissa, buida, flexible o doble cuny.

- Vàlvules de papallona. A la vàlvula, el disc o papallona que fa d’obturador gira amb l’eix. Provoquen pèrdua de càrrega.

- Vàlvules de bola. Consten del mateix mecanisme de tancament que les vàlvules d’aixeta, amb la diferència de que el seient del cos es una junta de plàstic, generalment de tefló. El seu element obturador es una bola d’acer inoxidable. L’orifici de la bola te el mateix diàmetre que la canonada a la que es col·loca, amb el que la seva pèrdua de càrrega es mínima quan estan obertes.

Els materials que s’utilitzen en les vàlvules son: ferro fos, acer, bronze i llautó. Un factor important a tenir en conte en l’elecció de qualsevol tipus de vàlvula es la pressió

nominal o pressió màxima a la qual pot treballar una vàlvula de forma continuada sense sofrir deteriorament. Segons la norma DIN, utilitzada habitualment, les vàlvules han de suportar les seves pressions nominals de forma continuada i a una temperatura de 120 º C.

8) Termòmetre i termòstat. El termòmetre es un instrument que mesura la temperatura d’un objecte. En el cas de

l’energia solar tèrmica mesurarem la temperatura del fluid. Hem de disposar el punt sensible del termòmetre de forma que estigui el més en contacte possible amb el fluid, però sense estar directament banyat per aquest. Els tipus més usuals son de contacte i de immersió.



125/174

Entre els de contacte estan els de l’abraçadera, que es col·loquen subjectant-los sobre les

canonades mitjançant aquesta peça, generalment metàl·lica. Els d’immersió, previstos d’un bulb de diferents longituds, s’introdueixen en l’interior de la canonada, dels acumuladors o dels intercanviadors, dins d’una vaina. La fiabilitat de la mesura augmenta en aquests, al ser molt més directe el seu contacte amb el fluid del qual volem mesurar la temperatura.

La correcta regulació de la temperatura dels fluids, la posta en marxa dels elements de la

instal·lació i inclòs la seguretat de la instal·lació, fan necessària la col·locació de termòstats. Aquests aparells que, com els anteriors, poden ser de contacte o d’immersió, analògics o digitals, son els encarregats de transformar una lectura de temperatura prèviament determinada a la seva escala, en una senyal elèctrica que posi en marxa o deturi un determinat mecanisme, segons la funció que de l’hi hagi encomanat.


· El termòstat per a calefacció a utilitzar serà el model RTR 3520 de la casa TEMPER.

· Les dimensions externes son de 71 x 71 mm., muntatge en superfície o caixa de mecanisme.

· El model RTR 3520 amb una intensitat màxima de 1A., esta especialment dissenyat per a un us de calderes.

· El rang de temperatura es de 5 a 30 ºC. Amb una precisió de ± 0,25 ºC.

· Aquest termòstat es de contacte tancat. Pel que fa als sensors de temperatura ST1, STI, STA, STACS_1 i STACS_2, seran sensors

de temperatura de superfície perfectament acoblats a la canonada respectiva i situats de manera tal que la senyal obtinguda sigui el més pròxima a la realitat possible.

Per a aquesta finalitat s’utilitzarà un aquastat de la casa EBERLE i model RAR 87501.

aquest es un termostat per al control de canonades. Aquest s’ha de posar en contacte amb la canonada de la qual es vol controlar la temperatura. El contacte es commutat, per tant es pot utilitzar tant per mantenir la temperatura mínima com màxima d’un fluid.

El fabricant facilitarà l’esquema de connexió indicant els dos terminals d’entrada, aquests

son: Ref. i Cal., respectivament per a refrigeració i calefacció. En aquest cas tindrem que connexionar al terminal Cal.

10) Termòstat diferencial. L’electrocirculador solament ha d’actuar quan els col·lectors poden aportar a l’acumulador

un guany útil, i deturar-se quan no hi hagi captació, o aquesta sigui tan dèbil que no s’obtingui guany net o es vagui a produir una pèrdua, com de fet ocorreria si la temperatura del fluid a la sortida del col·lector fos inferior a la de l’entrada, per perdre calor el fluid caloportador al seu pas a través del col·lector.

L’anterior s’aconsegueix amb l’anomenat termòstat diferencial, i les sondes de temperatura

de les que va proveït. El mecanisme de control consisteix en:



126/174

Una de les sondes, que no es més que un termistor, es a dir, un mecanisme que envia una

senyal elèctrica que varia amb la temperatura, es col·loca a la sortida del col·lector de placa plana, a la part alta, i es connecta al termòstat diferencial. L’altra sonda o termistor, que també va connectada al termòstat diferencial, es col·loca a la part inferior de l’acumulador. Una última connexió s’estableix entre el termòstat diferencial i la bomba de circulació.

Un detall important es que els cables que uneixen els diferents elements no tinguin

connexions. Les connexions s’han de fer amb soldadura d’estany per a que el contacte elèctric sigui perfecte.

Les sondes poden ser d’immersió i de contacte. Les primeres s’introdueixen en el col·lector o

en l’acumulador, amb l’ajuda d’una vaina, i les altres es subjectin amb estret contacte amb la part exterior d’ambdós elements. Les d’immersió son preferibles, ja que son més precises i segures.

La missió del termòstat diferencial es comparar les temperatures a la sortida del col·lectors

de placa plana i de l’acumulador, de manera que quan existeixi una diferencia ? tº entre ells, favorable als col·lectors, l’electrocirculador es posi en marxa, iniciant-se el procés d’acumulació d’energia.

Els termòstats diferencials de qualitat que es troben en l’actualitat al mercat permeten

seleccionar el ? tº desitjat, que va generalment des de 3 ºC fins a 20 ºC. Els fabricants de dispositius de control per energia solar ofereixen dissenys avançats i

models molt complerts, que admeten varis modes de treball en funció de les característiques de la instal·lació.

La programació i l’ajust d’aquests controls electrònics la pot realitzar l’instal·lador, seguint

les instal·lacions que donen els fabricants. Una de les possibilitats que tenen alguns d’aquests controladors es la de fer que la bomba

operi a la velocitat variable per obtenir una temperatura de sortida dels col·lectors que sol sigui funció de la temperatura de l’acumulador, per així minimitzar la destrucció de la estratificació en aquest. En aquest tipus de controls proporcionals, el salt tèrmic al col·lector es variable amb la temperatura del dipòsit acumulador, malgrat que la intensitat de la radiació es mantingui constant.

11) Vàlvules de 3 i 4 vies.

El disseny d’una instal·lació pot fer necessària la circulació de fluids per vies alternatives.

Per aconseguir-ho de forma automàtica s’utilitzen les anomenades vàlvules de 3 i 4 vies. En aquests instal·lació, aquest tipus de vàlvules es col·loquen quasi sempre automatitzades,

de manera que una senyal elèctrica, generalment procedent d’un termòstat, activa el servomotor, obrint i tancant les vies de corresponents.

12) Solució adoptada. Per tal de dirigir el fluid en el sentit correcte, s’instal·laran diverses vàlvules de 3 vies.

Aquestes vàlvules de tres vies seran el model V5328A de la casa Honeywell. Les característiques d’aquests elements:



127/174

Característiques:

· Senyal de control de 2 a 15 Vcc a 0.25 A.

· Motor sincron.

· Acció directa / inversa.

· Disseny resistent a la corrosió.

· Lliure de manteniment.

· Fàcil instal·lació.

· Baix consum. Especificacions:

· Alimentació: 24 Vac ± 15% 50 Hz.

· Consum: 5 VA.

· Temperatura límit ambiental: 0 a 55 ºC.

· Temperatura màx. Vàlvula: 150 ºC.

· Carrera de la vàlvula: 20 mm.

· Temps de tancament: 60 s.

· Força de tancament: = 600 N.

· Classe de protecció: II segons EN60730-1

· Protecció Standard: IP52 segons EN60529

· Carcassa retard de flama: V0 segons UL94

· Terminals: 1.5 mm2.

· Coberta: ABS-FR Fibra de vidre reforçada amb plàstic 13) Resistències calefactores. Es tracta d’un element molt empleat com a sistema auxiliar en els equips de producció de

A.C.S. per energia solar es la resistència elèctrica d’immersió. Es tracta de resistències perfectament blindades i impermeabilitzades que s’introdueixen en els acumuladors mitjançant rosca, amb mesures disponibles en el mercat a partir d’una polzada.

Poden portar o no termòstat incorporat. No es aconsellable aquest per a potències superiors a

2000 W, ja que el contacte bimetàl·lic del mateix ha de suportar el pas de tota la corrent elèctrica. Per això es necessari que, per a potències superiors a 2000 W, el termòstat actua sobre un contactor de la potència adequada, aquest dispositiu, actuant d’intermediari entre el primer i la resistència, interrompent o permetent el pas de la corrent.



128/174

Un altre tipus de resistències calefactores es el de filament enrotllat en porcellana o totxana

refractària, que s’introdueix en una vaina metàl·lica inmersa en l’acumulador. Al tractar-se d’un punt calent immers en el circuit, la resistència calefactora tendeix a

acumular deposicions calcàries, perdent l’efectivitat amb el pas del temps. Per evitar això alguns fabricants col·loquen la resistència en el circuit primari. Això allarga la vida de la mateixa però es un error des del punt de vista del disseny del sistema.

14) Aixeta de buidat.

En algunes ocasions, per a operacions de manteniment o reposició d’algun element avariat

de la instal·lació, es necessari buidar el circuit, ja sigui el primari o el secundari. Per aconseguir-ho amb rapidesa i comoditat, es precís col·locar a la part inferior dels circuits una clau de pas anomenada aixeta de buidat.

Aquest tipus de vàlvules presenten una gran estanqueitat al tancament. El seu element

obturador es un cilindre o con massís previst d’una perforació a través de la qual passa el fluid. Amb un gir de 90º es produeix un tancament total de la vàlvula.

15) Regulador de cabdal. Aquest element, el grup hidràulic KHS, permetrà regular el cabdal degut a les diferents

posicions que es poden regular manualment. Aquest regulador es aplicable a una instal·lació de 1 a 10 col·lectors. El regulador de cabdal disposa de tres velocitats que en funció de la pressió del fluid caloportador comportarà un cabdal o altre, segons les gràfiques concedides per part del fabricant. Els consums van dels 55 a 65 W per a la velocitat màxima, de 38 a 48 W per a la velocitat mitja i de 27 a 32 per a la velocitat baixa. La intensitat es respectivament per a una tensió de 230V 50 Hz de 0.28, 0.21 i 0.16 A respectivament, amb un condensador de 2.4 F ja incorporat. Es regularà per a un cabdal de 50 l/m2 de col·lector que es disposa, però variable a criteri de l’instal·lador i en funció de l’època de l’any.

Es subministra en una caixa amb les corresponents instruccions incorporades. El connexionat es realitzarà de forma paral·lela al funcionament de la electrobomba B1. 16) Interruptors. Per tal de poder obtenir les diferents commutacions tant de mode manual a automàtic en el

cas del control de les persianes, així com el fet de triar entre pujar la persiana o baixar-la. Per tal de poder realitzar aquestes tries s’instal·larà un interruptor.

17) Solució adoptada. Per a aquesta necessitat, s’instal·larà prop de cada persiana un grup de dos interruptors de la

casa SIMON, sèrie 31 amb referència 31398-30. Aquests s’instal·laran en un lloc accessible prop de cada persiana. I correctament indicat la finalitat de cada un. Per tal de realitzar el paro de la persiana, s’utilitzarà un interruptor unipolar de la casa SIMON, sèrie 31 amb referència 31010-30, degudament senyalitzat i instal·lat en una zona d’accés fàcil i ràpid.



129/174

18) Sistema d’obtenció de A.C.S. ( Aigua Calenta Sanitaria). La producció d’A.C.S. es una de les millors aplicacions pràctiques de l’energia solar que

millor s’adapta a les seves característiques, ja que, per una part, els nivells de temperatures que son necessaris (normalment entre 40º C i 50º C) coincideixen amb els més apropiats per a una bona eficàcia del col·lector i, per una altra banda, es una necessitat que ha de ser satisfeta durant els dotze mesos de l’any, pel que la inversió en el sistema solar es rentabilitzarà més ràpidament que en el cas d’aplicacions estacionals, com poden ser la calefacció a l’hivern, o l’escalfament de piscines a l’estiu.

Sense tenir en conte sistemes amb característiques molt peculiars que, bé en fase

experimental o en aplicacions molt restringides, s’utilitzen a vegades per a produir A.C.S., actualment la pràctica totalitat dels sistemes consisteixen en la combinació de col·lectors de placa plana amb un acumulador integrat en un mateix conjunt amb aquests, o bé separat d’ells.

19) Definició del sistema. Existeix una tendència a considerar que els sistemes d’aprofitament de l’energia solar han de

ser simples. Això es motivat per la consideració que, com l’energia solar es natural i abundant, s’adapta de manera natural a un sistema senzill, terme que en molts casos s’assimila a rudimentari.

El principal objectiu d’una instal·lació solar es aconseguir el màxim estalvi d’energia

convencional, i per tant, de diners. Això no es compatible en determinats dissenys de sistemes en els que es fa treballar indegudament al sistema auxiliar, causant un baix rendiment econòmic de la inversió realitzada.

Per tal de definir el sistema, definirem clara i precisament les parts de que constarà, així com

les funcions específiques que cada part realitza. Aquestes funcions son:

- La funció de captació, que depèn no sols dels col·lectors, sinó d’una sèrie de components que, juntament amb aquests, formen el subsistema de captació.

- La funció de suport, quasi sempre necessària, i que ha de tenir en conte no interferir ni perjudicar el propi rendiment tèrmic solar.

- La funció d’utilització, que es el fi últim del sistema i que ha d’assegurar l’objectiu marcat, tant en la quantitat com en la qualitat, i correspon a la ret de distribució de l’A.C.S. amb tots els seus accessoris.

L’eficàcia global del sistema està condicionada pel propi disseny de cadascun dels seus

components però també per la interrelació d’aquests entre si. Existeixen moltes instal·lacions en les que el sistema de suport cobreix la necessitat amb una

escassa aportació solar, però fins que es produeix una anomalia fàcilment observable o una comprovació periòdica dels consums, aquests fets passen inadvertits. Això es degut a una mala concepció del disseny o a una insuficient definició funcional, i succeeix encara que els elements de la instal·lació siguin de primera qualitat.

Es tant important la qualitat del disseny i l’execució de la instal·lació, com la qualitat dels

components individuals de la mateixa.



130/174

En cas de tenir un subministre d’aigua calenta des del punt de producció, o des de

l’acumulador fins als diferents punts de consum, si es realitza mitjançant una sola canonada, es tracta d’un sistema de distribució obert, que es el comunament utilitzat en petites instal·lacions, tant unifamiliars com en aquelles altres en les que no hi ha grans distàncies entre producció i punt de consum.

Aquest sistema simple no presenta cap problema de regulació i la seva instal·lació es un

muntatge de fontaneria convencional. Presenta l’inconvenient de que es precís esperar, cada cop que s’utilitza l’aigua calenta, a que es buidi la canonada d’aigua freda fins que comenci a fluir l’aigua calenta.

Si l’aigua circula permanentment a través de la canonada de distribució, tornant al punt de

producció o emmagatzematge a través d’una canonada anomenada de retorn, els punts de consum disposarà quasi instantàniament d’aigua calenta. A aquest sistema de distribució se l’anomena de recirculació.

Aquesta solució, encara que suposa una comoditat per als usuaris, pot provocar pèrdues

tèrmiques addicionals inclòs en canonades ben calorifugades, pel que la seva adopció ha de limitar-se a casos concrets ( hotels, grans instal·lacions, etc.).

El principal problema a resoldre que ha de ser previst, serà determinar el lloc per on ha

d’entrar l’aigua de retorn per tal d’aconseguir un millor rendiment de la instal·lació.

Figura 43. Esquema acumuladors independents. En el supòsit de que existeixin acumuladors independents, un per emmagatzemar l’aigua

solar prescalfada i un altre per emmagatzemar l’aigua de consum, poden donar-se dos casos: 1. La temperatura de retorn donada per la sonda SR es inferior a la de l’aigua calenta

solar en l’acumulador A donat per la sonda SA. En aquest cas l’aigua de retorn anirà a l’acumulador A per l’actuació de la vàlvula de tres vies, que serà accionada mitjançant una senyal elèctrica adequada, que farà que V1 estigui oberta, V2 tancada i V3 oberta.



131/174

2. La temperatura de retorn es igual o superior a la de l’aigua dins l’acumulador.

En aquest cas, l’aigua anirà a l’acumulador B, estant V1 oberta, V2 oberta i V3 tancada.

1.1.7.28 Principis bàsics per a l’òptim aprofitament de l’energia solar.

Per tal d’intentar prevenir una bona part dels símptomes patològics que més freqüentment

s’observen en les sistemes d’A.C.S. per energia solar, es proposen quatre principis o normes que es consideren fonamentals per desenvolupar dissenys correctes.

Les normes, a simple vista poden semblar evidents, però no es estrany trobar-nos amb

instal·lacions que incompleixen com a mínim una de les condicions o totes quatre provocant resultats desastrosos per a les mateixes. 1) Primer principi : Captar el màxim possible d’energia solar.

El fet de tenir una superfície col·lectora ben dimensionada i la inclinació adequada, no garanteix que es capti el màxim possible d’energia solar.

A part de disposar de la superfície necessària de col·lectors, dins de les limitacions lògiques

que imposa el cost, per tal de captar l’energia necessària, així com elegir la inclinació idònia per tal d’aprofitar al màxim la quantitat d’energia disponible en cada mes, també es precís regular la captació d’aquesta energia per a que realment es converteixi en energia útil.

Per tal d’aconseguir-ho, es necessari mesurar i comparar permanentment els nivells de

temperatura en els col·lectors i en l’emmagatzematge, i disposar dels mecanismes automàtics necessaris per a que en el circuit primari s’estableixi o no la circulació de fluid, en funció de que el moment sigui o no favorable per tal d’aconseguir un increment net d’energia útil acumulada.

El concepte de regulació diferencial es absolutament indispensable, els sistemes que sols

disposen d’un simple termòstat que fixa una determinada temperatura al col·lector o en l’emmagatzematge han de ser exclosos, utilitzant la regulació diferencial com a paràmetre per determinar el funcionament o no de la bomba de circulació.

2) Segon principi: consumir prioritàriament l’energia solar. El fet de tenir energia solar gratuïta i l’energia auxiliar o convencional te un cost econòmic,

ens mostra que l’ideal es que el consum fos exclusivament d’energia solar, i únicament en els casos en que aquesta estès completament esgotada es recorreria a l’energia convencional de suport. Aquest plantejament ideal no es pot portar a la pràctica, ja que els períodes de consum tindran que estar supeditats a la captació, lo qual no es viable.

El disseny del sistema d’emmagatzematge ha de ser tal que afavoreixi l’ús prioritari de

l’energia solar davant l’energia auxiliar i mai al revés. Aquest objectiu es més difícil d’aconseguir en el cas d’un únic acumulador.

Quan existeixi una resistència elèctrica comandada per un termòstat que la faci funcionar

quan la temperatura de l’aigua acumulada baixi d’un cert valor, caldrà graduar-ho a la temperatura més baixa possible compatible amb el consum, a fi d’assegurar-nos que tan sols entrarà en ús l’energia de suport quan quasi no quedi energia solar acumulada.



132/174

3) Tercer principi: assegurar la correcta complementarietat entre l’energia solar i la

convencional.

En el cas particular de la producció de A.C.S. el primer i segon principi condueixen a prescalfar tot l’aigua que serà posteriorment consumida. El nivell de temperatura aconseguit es freqüentment inferior al desitjat. La complementarietat ideal consistiria en arribar a aquest nivell, afegint desprès la quantitat d’energia auxiliar estrictament precisa, i aconseguir la temperatura mínima acceptable per a l’ús.

En la realització pràctica de l’anteriorment exposat es poden presentar dos casos: · Producció instantània de l’energia de suport.

En aquest sistema de producció el generador d’energia de suport ha d’aportar la potència

necessària, variable en funció de la temperatura obtinguda en el precalentament solar. En aquest cas caldrà situar el generador instantani d’energia de suport a la sortida de

l’acumulador solar.

Figura 44. Esquema amb energia de suport instantània.

En aquest sistema resulta molt pràctic i recomanable per a habitatges si s’utilitzen escalfadors instantanis de gas tipus domèstic però a condició que la flama de gas es reguli automàticament en funció de la temperatura, ja que si s’utilitza un escalfador de gas corrent, de flama constant, i es dona la situació de flama constant, i la temperatura d’entrada de l’aigua prescalfada per l’equip solar fos ja bastant alta, podria originar una temperatura de sortida excessiva, amb perill inclòs d’ebullició. Existeixen al mercat reguladors automàtics de la potència a aportar en funció de la temperatura de l’aigua, proporcionant a aquesta una temperatura final constant i predeterminada. Resulten més cars però la seva utilització en sistemes d’energia solar resulta molt avantatjosa.

· Producció d’energia de suport en un acumulador independent.

Aquest acumulador, generalment bastant més petit que el principal, es situarà entre aquest i els punts de consum i la temperatura d’emmagatzematge de l’aigua serà quelcom superior a la



133/174

temperatura d’ús, per a poder obtenir la temperatura final d’ús desitjada desprès de mesclar-la amb l’aigua que ve directament de l’escalfador. S’utilitza una vàlvula termostàtica, que s’encarrega de forma automàtica de mesclar l’aigua solar preescalfada amb la de l’acumulador auxiliar.

Figura 45. Esquema de producció d’energia de suport en un acumulador independent. El següent disseny respecta el tercer principi, ja que la vàlvula de tres vies actuarà de forma que, quan la temperatura a l’acumulador solar (situat a l’esquerra) no sigui suficient per al consum, desviarà la corrent cap a l’acumulador de la dreta, entrant en joc l’energia auxiliar. Pel contrari, si l’aigua surt de l’acumulador solar a la temperatura suficient, la vàlvula de tres vies commutarà a una posició tal que l’aigua solar vagi directament al consum sense passar per l’acumulador auxiliar.

Figura 46. Esquema amb energia auxiliar enmagatzemable.



134/174

4) Quart principi: No ajuntar l’energia solar amb la convencional.

Si es respecten els tres principis anteriors es fàcil complir el quart principi. S’entén per no ajuntar les dues energies no mesclar, o fer-ho el mínim possible, l’aigua

preescalfada pels col·lectors amb la que s’escalfa mitjançant energia auxiliar. Un acumulador únic que emmagatzemi l’energia solar i la de suport en un mateix volum te

un alt risc de mescla. Es convenient, al menys, aplicar les precaucions representades en la següent figura, malgrat el resultats no siguin perfectes.

A part de la coexistència funcional entre els emmagatzematges solar i convencional,

existeixen altres factors capaços de destruir la separació tèrmica en un sistema, com son: 1. Els efectes paràsits per termosifó, que poden provocar la comunicació entre els

acumuladors solars i de suport, portant l’aigua més calenta des d’aquest últim fins al primer. Aquest defecte es difícil de detectar. Per tal d’evitar-lo es poden disposar de vàlvules antiretorn, o bé col·locar l’acumulador de suport a un nivell superior que el solar.

2. Els circuits de recirculació consisteixen en fer circular constantment mitjançant una

canonada anomenada de retorn, l’A.C.S. des del punt de servei més allunyat fins al tanc de l’emmagatzematge i viceversa, amb la finalitat de mantenir sempre l’aigua de la canonada de distribució calenta, de forma que a l’obrir una aixeta es pugui obtenir instantàniament l’aigua de la temperatura adequada, sense tenir que esperar a que arribi des de l’acumulador, desplaçant l’aigua continguda en la canonada des d’aquesta fins a l’aixeta.

Aquesta disposició, que resulta quasi obligada en les grans instal·lacions en les quals hi ha

molt recorregut de l’aigua en el secundari, pot provocar la destrucció de l’equilibri tèrmic solar si no es dissenya adequadament.

La connexió o disposició de la canonada de recirculació es molt important. En el cas de la

trajectòria de recirculació de la figura següent dibuixada en línia discontinua, tindrem mescla d’energies.



135/174

Figura 47. Esquema de recirculació.

5) Conclusions. El respecte dels quatre principis anteriorment exposats implicarà un bon funcionament de la

instal·lació, amb un elevat rendiment de conversió solar. Això comporta la necessitat de descartar la majoria de sistemes simples i barats, que no solen complir els quatre principis.

Malgrat es compleixin els quatre principis, s’ha d’estudiar cas a cas dins del propi context,

s’ha de tenir en conte que l’aplicació dels principis no impliquin una pujada important en els costos. 1.1.7.29 Subconjunt de termotransferència.

Està format per aquells elements de la instal·lació encarregats de transferir l’energia captada

en els col·lectors solars fins al dipòsit acumulador de A.C.S. L’element principal, en cas d’existir-hi, serà l’intercanviador, però cal considerar el conjunt

de canonades, vàlvules i altres peces que formen part integrant del sistema de transport de la calor. Segons el tipus de sistema de termotransferència utilitzat, les instal·lacions es poden

classificar en dos grups: de transferència tèrmica directa o indirecta. El primer compren els casos en que l’aigua sanitària passa també directament pels

col·lectors, es a dir, el circuit primari està comunicat directament amb l’acumulador. En el segon grup, en el que entren la major part de les instal·lacions, existeix un

intercanviador tèrmic, i el flux caloportador del primari no està mai en contacte físic, ni es mescla amb l’A.C.S.

En ambdós casos, per a que la termotransferència sigui eficaç, es necessari assegurar la

circulació del fluid i això es pot aconseguir també de dos formes diferents: per termosifó, es a dir, circulació natural o mitjançant una bomba de circulació amb un circulador.

· Circulació directa de l’aigua calenta sanitària (sense intercanviador) entre els col·lectors i l’emmagatzematge.



136/174

Aquesta es la solució més simple i la que proporciona millor rendiment tèrmic, malgrat

presentar els següents inconvenients:

- Necessitat de que el circuit de col·lectors estigui realitzat amb materials que no contaminin l’aigua.

- Risc de vaporització en tot el circuit, amb la necessitat d’instal·lar en el punt més alt un dispositiu d’evacuació de vapor.

- Tot el circuit, inclosos els col·lectors, treballa a la pressió de ret, el qual no sol ser tolerat per la majoria dels models, inclòs amb la instal·lació d’una vàlvula reductora, ja que aquestes no son de molta fiabilitat.

- El risc de congelació no pot evitar-se mitjançant addicció de anticongelants.

- Els riscs de corrosió del circuit primari son majors, degut a l’alt contingut en aire de l’aigua de ret.

- Possibilitat d’incrustacions calcàries i de brutícia en el circuit, el que exigeix un coneixement previ de la duresa i qualitat de l’aigua.

- Restriccions de tipus legal, al exigir algunes normatives que l’aigua de consum no passi a través dels col·lectors.

En els casos de regions molt fredes, en les instal·lacions que quedin fora de servei durant

l’hivern, el qual no succeeix freqüentment en les nostres latituds, pot usar-se aquest sistema sense necessitat d’invertir grans quantitats de diners en dispositius anticongelada, ja que el sistema es buida durant tot l’hivern.

En un sistema directe l’aigua de consum es la mateixa que circula pels col·lectors. En un

sistema directe la circulació de l’aigua podrà ser per termosifó o mitjançant bomba de circulació, en aquest últim cas, caldrà assegurar-se de que sigui adequada per a l’aigua de ret, essent necessari que tingui cos interior de bronze o d’acer inoxidable. Aquest tipus de circuladors son coneguts amb el nom de recirculadors d’aigua calenta, ja que el seu ús més freqüent es en instal·lacions de distribució d’A.C.S. amb circuit de retorn.

Figura 48. Esquema de circulació per termosifó.



137/174

· Circulació per termosifó. El moviment de l’aigua es produeix per la diferència de temperatures entre l’aigua freda del

tanc i la calenta del col·lector, l’aigua interior del col·lector escalfada pel sol disminueix la seva densitat i per tant el seu pes, per lo que el major pes de l’aigua freda del dipòsit (col·locat necessàriament per damunt dels col·lectors), actuant pel conducte de retorn, que uneix la part inferior del dipòsit amb la part inferior del col·lector, empeny l’aigua calenta del col·lector, menys pesada, obligant-la a ascendir per la canonada que uneix la part superior del col·lector amb la part superior del col·lector amb la part superior del tanc. Creant d’aquesta forma el moviment de l’aigua del col·lector al dipòsit, aquest es mantindrà mentre hi hagi suficient diferència de temperatures entre el col·lector i el dipòsit. Una vegada escalfada l’aigua del dipòsit les temperatures s’igualen i el moviment es detura. Quan es produeix una extracció d’aigua calenta el dipòsit es reomple d’aigua amb aigua de la ret, la temperatura del tanc baixa i el moviment es reinicia per si mateix.

Convé facilitar l’intercanvi tèrmic entre l’aigua dels col·lectors i la del dipòsit omplint,

interiorment, o bé per l’exterior, una de les dos boques d’entrada el més lluny possible de l’altra. En un sistema per termosifó ha d’afavorir que la instal·lació aconsegueixi el moviment de

l’aigua calenta. Els factors que influeixen en la força d’ascensió de l’aigua: en primer lloc, la diferència mitja de la temperatura de l’aigua a la sortida del col·lector i en la part baixa del dipòsit ? T, en segon lloc, la diferència d’altures h entre el tanc i els col·lectors. Al conjunt dels dos factors se’ls anomena càrrega hidràulica del sistema i indica l’energia disponible per al moviment del fluid. Per tant, quan majors siguin els valors de ? T i de h, més fàcil es la circulació de l’aigua.

Sabem que en una canonada les pèrdues per càrrega produïdes pel rosament de l’aigua amb

les parets internes son de poca importància si la canonada està ben dissenyada, però poden arribar a valors alts si la canonada es massa estreta. Les pèrdues produïdes per l’estrangulació del flux en punts com una reducció de la canonada, o l’interior d’una vàlvula poden arribar a ser de gran importància.

Les pèrdues a l’interior d’una canonada poden arribar a valors molt elevats si la canonada es

massa estreta. Les pèrdues produïdes per l’estrangulació del flux en punt com una reducció de la canonada, o l’interior d’una vàlvula poden arribar a ser de gran importància.

En instal·lacions per termosifó si el circuit te canonades llargues i estretes, amb recorreguts

tortuosos, canvis bruscs de secció o accessoris excessius, el cabdal serà reduït encara que tinguem valors alts de ? T, i, per tant, també serà reduït el calor recollit. Cal eliminar alguns elements com vàlvules antiretorn de ressort, que requereixen un valor mínim de pressió per tal de ser accionats pel que es detindrà el moviment de l’aigua amb valors encara alts de ? T, reduint notablement el calor aprofitat.

Les canonades de diàmetre excessiu tampoc son adequades ja que l’aigua circula sense

restricció, la velocitat de circulació es baixa i el calor transferit disminueix, al mateix temps que augmenten les pèrdues.

Valors alts de h, altura entre la sortida del col·lector i l’entrada al dipòsit, afavoreixen la

circulació de l’aigua i permeten instal·lar les canonades de menys diàmetre, això no ha de suposar circuits excessivament llargs.

Experimentalment s’ha comprovat que el salt tèrmic en els col·lectors de sistemes per

termosifó es major que en els de circulació forçada, quasi el doble. Així mateix, la diferència entre la temperatura de la part superior i inferior del tanc també es superior. El cabdal circulant es, malgrat tot, aproximadament la meitat que el recomanat per als sistemes forçats.



138/174

En quan a la regulació del sistema, convé observar que el fet de ser el cabdal proporcional al

salt de temperatura entre el col·lector i el dipòsit, implica que el propi sistema actuï ajustant de forma automàtica el cabdal a la radiació solar captada. S’ha comprovat que en un sistema ben dissenyat l’ajust es realitza de forma que el salt de temperatura de l’aigua en el col·lector tendeixi a romandre constant en un valor pròxim als 10º C, reduint-se el cabdal a mesura que puja la temperatura del dipòsit.

La regulació natural del sistema te l’important inconvenient de no poder limitar la

temperatura màxima de l’aigua al dipòsit, que a l’estiu pot arribar a valors superiors als 60º C, amb risc per a les persones, perill de formar-se incrustacions calcàries en el dipòsit i la corrosió en dipòsits galvanitzats. L’única solució parcial consisteix en realitzar dissenys amb valors alts de la relació entre el volum de l’acumulador i l’àrea del col·lector, no inferiors a 80 l/m2, per evitar que en condicions d’utilització normal pugi la temperatura de l’aigua per sobre de 60º C. Aquest es un criteri de disseny, en qualsevol cas, però que no evita un sobrescalfament de l’aigua quan no hi ha consum i en general requerirà d’energia auxiliar durant l’hivern el que, en ocasions, elimina una de les avantatges possibles dels sistemes de termosifó no estan encara suficientment desenvolupades i son costosos.

Els sistemes per termosifó son especialment simples, eficients i segurs en cas d’estar ben

dissenyats, pel que el seu ús està molt estès, però son poc fiables si el circuit no es senzill. El major problema radica en la necessitat de situar el dipòsit per damunt de la bateria de col·lectors, el que dificulta la seva integració estètica. Per altra banda, en climes molt freds, pot ser difícil solucionar el problema de la congelació de l’aigua en el col·lector.

Van ser pràcticament els únics utilitzats fins als anys setanta. Avui en dia continuen essent

els més utilitzats en les petites residències unifamiliars. Els majors rendiments s’obtenen amb un circuit on el retorn del col·lector entri per la part

superior del dipòsit, al moment que la sortida del dipòsit es realitza per la part inferior del mateix i l’entrada al col·lector es realitzarà per la part inferior del mateix. Però aquesta instal·lació sovint no es pot realitzar al no ser acceptable la circulació directa d’aigua de ret pel circuit primari.

Es necessari en general utilitzar un intercanviador per separar l’aigua del circuit de

col·lectors, o primari, del circuit d’aigua de ret. en aquest cas disposarem de sistemes amb intercanviador interior al dipòsit o de doble forro. Ambdós sistemes son acceptables i la utilització de cada un o altre poden ser funció del cost.

Les configuracions anteriors admeten dues variants en funció del sistema de pressurització

del circuit. Tenim instal·lacions amb vas d’expansió obert i les instal·lacions amb vas d’expansió tancat.

En relació amb la posició del dipòsit, des d’un punt de vista d’eficiència del sistema es

preferible situar-lo verticalment. Malgrat que per raons d’espai es tendeix a situar-lo horitzontalment, especialment els sistemes compactes.

Les instal·lacions poden fabricar-se en el lloc, adaptant-se als seu condicionants o utilitzar

sistemes compactes construïts íntegrament a fàbrica. Aquesta es la solució de major fiabilitat i menor cost i les més utilitzades avui en dia.

· Circulació de fluid caloportador primari per termosifó. En petites instal·lacions el termosifó s’acostuma a utilitzar en circuit amb intercanviador, pel

que el seu efecte queda restringit al circuit primari i no a l’acumulador.



139/174

Si s’utilitza un fluid caloportador anticongelant o altres additius, s’ha de procurar que la

viscositat no sigui excessiva ja que, quan està fred, la pèrdua de càrrega pot dificultar el començament de l’efecte termosifó, el qual es un inconvenient davant el sistema de termosifó directe.

No obstant, el sistema de circuit primari independent conserva les avantatges del directe,

com l’autonomia, eliminació de riscs d’avaria, etc. El risc d’incrustacions queda minimitzat menys en el cas de freqüents buidats i renovacions del fluid per tal de prevenir la congelació.

Els condicionants bàsics del disseny d’aquest tipus d’instal·lacions:

1. La bateria de col·lectors ha de situar-se en qualsevol cas per sota del dipòsit d’acumulació.

2. Es necessari disposar d’una mínima càrrega hidràulica, es a dir, una diferència d’altures entre l’acumulador i el col·lector per generar el moviment convectiu. També s’ha d’evitar que durant la nit es produeixi la inversió en la direcció del fluid de l’aigua, es a dir, que a l’arrofredar-se l’aigua del col·lector en una instal·lació mal construïda, el pes de l’aigua freda de la part superior del col·lector obligui a que l’aigua més calenta de la part inferior del dipòsit circuli cap al col·lector, ja que en aquestes condicions el col·lector actuaria com un radiador, perdent calor i refredant el sistema. Quan per raons d’espai no es puguin mantenir els 30 cm. de diferència d’altures , serà imprescindible disposar d’una vàlvula antiretorn al circuit, per evitar la circulació inversa nocturna. En aquest cas la vàlvula es situarà a la canonada d’anada als col·lectors i s’utilitzarà vàlvules antiretorn del tipus de clapeta vertical. En tot cas, s’evitaran les vàlvules antiretorn tipus molla o clapeta horitzontal.

3. Com el moviment es genera per diferències petites de densitat, han de reduir-se al mínim les pèrdues friccionats en canonades i en les estrangulacions de flux en accessoris.

Les canonades han de ser de major diàmetre que les utilitzades en instal·lacions amb

circulador. Com a regla pràctica s’utilitza canonades d’un diàmetre immediatament superior al que s’utilitzaria en un sistema de bombeig. No s’utilitzaran canonades d’un diàmetre inferior a mitja polsada.

Àrea de col·lectors inferiors a 5 m2 Àrea de col·lectors superiors a 5 m2

Altura de càrrega (m)

Distància horitzontal d

entre col·lector i dipòsit (m)

Diàmetre nominal

(mm)

Altura de càrrega (m)

Distància horitzontal d

entre col·lector i dipòsit (m)

Diàmetre nominal

(mm)

h ≤ 0.3 d < 3 25 h ≤ 1.5 d ≤ 1.5 40 h ≤ 0.3 3 ≤ d ≤ 7 32 h > 1.5 d ≤ 7 32 h > 0.3 d ≤ 7 25 h ≥ 3 3 ≤ d ≤ 7 32

h > 3 d ≤ 3 25 Taula 44. Valors indicatius per a canonades del circuit primari.

En el muntatge del circuit primari no s’utilitzaran colzes a 90º. S’utilitzaran pels canvis de direcció corbes amb radis mínims de tres vegades el diàmetre del tub, i el menor número possible.



140/174

Per evitar restriccions internes, en cap cas s’instal·laran filtres vàlvules de tall, vàlvules antiretorn o altres components que impliquin estrangulacions al flux en el circuit primari, amb la única excepció de la vàlvula antiretorn de clapeta en els casos anteriorment indicats. Per similars raons s’ha de procurar que el traçat de les canonades sigui el més curt possible, situant el dipòsit prop dels col·lectors. Amb els criteris esmentats anteriorment cal evitar, sempre que sigui possible, el traçats horitzontals de canonada i quan aquests siguin imprescindibles, les canonades s’hauran d’instal·lar amb una lleugera inclinació, no inferior al 5 % i sempre en direcció al tanc. El flux a l’interior del col·lector ha de ser orientat de forma que s’afavoreixi el funcionament per termosifó i també la connexió entre col·lectors.

4. La formació de bosses d’aire capaces d’impedir el moviment del flux constitueix

un dels majors problemes dels sistemes tèrmics solars de baixa temperatura. La solució a aquest problema en els sistemes per termosifó va lligada amb els criteris de disseny que afavoreixen el moviment, es a dir, en canonades curtes i sempre amb una inclinació que afavoreixi l’ascensió de les bombolles d’aire. A la part més alta del circuit es situarà un purgador d’aire.

5. El circuit ha d’incloure un vas d’expansió obert o tancat, per tal d’absorbir les

dilatacions de l’aigua i mantenir pressuritzat el sistema. En aquest cas el vas pot actuar al mateix temps com a element de seguretat, evitant-se la vàlvula de seguretat.

Els sistemes amb vas d’expansió tancat han de muntar obligatòriament una vàlvula de

seguretat tarada a la pressió màxima del circuit. · Circulació forçada. L’ús de l’electrocirculador presenta avantatges i inconvenients. Les avantatges son la

desaparició dels defectes inherents als sistemes de circulació natural, amb la consegüent garantia d’una bona eficiència del sistema.

Entre els inconvenients, tenim: - Necessitat de disposar d’energia elèctrica, la qual no sempre existeix, sobre tot en

edificis allunyats dels nuclis de població. Malgrat que aquest inconvenient podria ser eliminat amb l’ús de pannells fotovoltàics, però la instal·lació incrementarà força el preu.

- Necessitat de control i regulació del circulador.

La tendència actual apunta cap a l’ús d’electrocirculadors, ja que el seu preu no es elevat, ja

que les potències necessàries son molt petites i l’excel·lent qualitat dels que poden trobar-se al mercat fan que gairebé no presentin cap tipus de problema o avaria. El més usual es disposar l’electrocirculador solament en el circuit primari, però algun cop es precís utilitzar-ne un segon intermedi situat abans de l’acumulador. En els llocs on la pressió natural de la ret sigui insuficient per produir una bona aportació d’A.C.S. al sistema de distribució i consum, serà necessari disposar d’una altra bomba impulsora a la sortida del dipòsit acumulador que asseguri un cabdal en els punts de consum adequat. Aquestes bombes conjuntament amb una sèrie de dispositius annexos, s’anomenen grups de pressió.



141/174

· Circulació del fluid caloportador primari per electrocirculador.

L’ús d’un electrocirculador normalment va limitat al circuit primari, no presentant-se cap

tipus de problema, sobretot en instal·lacions petites. No s’ha de sobredimensionar la potència elèctrica del mateix, amb la finalitat de no produir

un consum innecessari. El cabdal estarà comprès entre 50 i 75 litres/hora per cada metre quadrat de superfície col·lectora.

En el cas de que l’intercanviador, interior o exterior, es trobi situat per sota dels col·lectors

solars serà necessari l’ús d’un electrocirculador. S’ha de mencionar la necessitat d’instal·lar una vàlvula antiretorn del tipus clapeta per tal

d’evitar l’efecte termosifònic nocturn, de la qual caldrà assegurar-ne l’estanqüeitat. Amb una vàlvula antiretorn per molla, caldrà tenir en compte la pèrdua de càrrega suplementària que produeix aquest dispositiu a l’hora de dimensionar l’electrocirculador.

· Transmissió de calor mitjançant un intercanvi exterior.

En aquests casos la instal·lació consta de dos circuits totalment independents (primari i

secundari) que conflueixen en l’intercanviador, el qual pot ser de plaques o de tubs. Es teòricament possible que, malgrat s’utilitzi un intercanviador exterior, la circulació en el

primari pot ser termosifònica, encara que el normal es que sigui accelerada per una bomba de circulació, ja que per a que l’intercanvi sigui eficaç es requereix un cabdal de circulació mínim que difícilment seria possible aconseguir per l’efecte termosifó.

Aquest conjunt del circuit primari ha de ser capaç de resistir la pressió màxima de ret, per si,

en el cas d’una avaria en l’intercanviador, s’establís una comunicació entre el circuit secundari i el primari ( a pressió de ret) i el primari o, en tot cas, disposar d’una vàlvula de seguretat tarada a pressió inferior a la que el circuit primari pugui suportar.

1.1.7.30 Subconjunt captador. Camp de col·lectors. El subconjunt o subsistema de captació està format per col·lectors, els seus elements de

subjecció i altres accessoris, i es l’encarregat de captar l’energia solar incident i transformar-la en energia tèrmica.

Un cop fixat el tipus de col·lector a utilitzar, s’haurien d’agafar tots del mateix model, en

funció de les seves qualitats i en relació de qualitat/preu, en especial la seva baixa pèrdua de càrrega si es tracta d’una instal·lació per termosifó, essent precís dissenyar el seu acoblament segons la disposició òptima adoptada.

El camp de col·lector compren l’espai físic on es troben, contant l’espai que ha de quedar

lliure d’ombres , així com per facilitar el manteniment. La limitació de la superfície disponible, així com la forma que aquesta pot tenir, fan de

vegades que el projectista tingui que buscar solucions que l’hi permetin ubicar el número de col·lectors necessaris, combinant-los en sèrie i paral·lel segons l’aplicació concreta que es desitgi donar a l’aigua calenta.



142/174

La majoria d’instal·lacions estan compostes per un número de col·lectors compostos entre

tres i trenta, connectats entre si de diverses formes. L’acoblament en sèrie de dos col·lectors, o de dues files de col·lectors, condueix a un

augment de la temperatura de l’aigua produïda, però disminueix el rendiment de la instal·lació pel que poques vegades s’adopta aquesta solució (sols si es requereixen temperatures superiors a 50º C).

El normal es disposar de col·lectors acoblats entre si en paral·lel, formant files que a la seva

vegada s’interconnectin entre si també en paral·lel. Els col·lectors es disposen en files amb igual numero d’unitats, tenint que ser aquestes

paral·leles, horitzontals i ben alineades. No es recomanable connexionar en sèrie més de tres col·lectors o més de tres files de col·lectors.

Els col·lectors que disposin de quatre manguitos de connexió es connectaran directament

entre si, efectuant-se l’entrada del fluid caloportador per l’extrem inferior del primer col·lector de la fila i la sortida per l’extrem superior de l’últim. El fabricant establirà el número màxim de col·lectors en cada fila.

Els col·lectors que disposin de dos manguitos de connexió diagonalment oposats es

connectaran a les respectives canonades exteriors als col·lectors, una inferior i l’altra superior. L’entrada del fluid s’efectuarà per un extrem de la canonada inferior i la sortida per l’extrem diagonalment oposat de la superior. Aquestes canonades es disposaran horitzontalment amb una lleugera pendent ascendent en el sentit d’avanç del fluid de l’ 1%.

En la canalització d’entrada i en la de sortida del camp de col·lectors s’instal·laran les

respectives vàlvules de tancament de papallona, per tal que aquests puguin aïllar-se durant les operacions de manteniment.

Figura 49. Diferents esquemes de camps de col·lectors.



143/174

Per a la distribució uniforme del cabdal es precís, a més de que totes les files contin amb el

mateix numero de col·lectors per que la pèrdua sigui igual en totes elles, disposar les connexions en forma que se realitzi l’anomenat retorn invertit, a fi de que el circuit resulti hidràulicament equilibrat. Per això, com ja s’ha dit, la connexió d’entrada a cada línia o fila de col·lectors es realitzarà pel tub de connexió inferior del primer col·lector i la sortida pel tub de connexió superior de l’últim col·lector de la línia.

Al ser el circuit de la placa absorbent dels col·lectors simètric, la connexió d’entrada es pot

realitzar, indistintament, per la dreta o per l’esquerra. El traçat de les canonades generals de circulació del fluid, anada i retorn a l’intercanviador,

es realitzarà seguint el disseny mencionat del retorn invertit, amb l’objectiu d’assegurar la distribució uniforme del cabdal circulant en cada línia de col·lectors. El traçat es realitzarà de mode que la canonada general de retorn, per la qual circula el fluid escalfat en els col·lectors, tingui el recorregut més curt possible.

Des del punt de vista funcional, hem de tenir en compte per al disseny de la bateria de

col·lectors els següents factors: · La instal·lació dels col·lectors ha d’assegurar que el recorregut hidràulic sigui el mateix per a tots, de forma que s’obtinguin similars pèrdues de càrrega i, amb conseqüència, cabdals similars en tots ells. Si no fos així, els salts tèrmics en els col·lectors, que depenen directament del cabdal que circula per ells, seran diferents d’uns a altres, reduint-se el rendiment global de la instal·lació. · El cabdal dels col·lectors no deixa baixar de 0.8 litres/m2 per minut. D’aquesta forma s’assegura un coeficient de transmissió de calor adequat entre l’absorbidor i el fluid. Els valors òptims situen el cabdal al voltant d’ 1 dm3 per minut i per m2 de superfície. · La longitud de les conduccions ha de ser el més reduïda possible, amb l’objecte de disminuir les pèrdues hidràuliques i de calor. · Les pèrdues de calor en canonades i accessoris han de reduir-se al mínim, evitant zones mal aïllades i ponts tèrmics. · El disseny de la bateria ha d’evitar la formació de bosses de vapor o d’aire atrapat. · El disseny ha de permetre muntar i desmuntar els col·lectors.

Els grups de col·lectors poden connexionar-se de tres formes : en paral·lel, en sèrie i en

connexionat mixt. El connexionat dels col·lectors en paral·lel proporciona funcionaments tèrmics similars en

tots ells, sempre que el número en cada fila no superi els valors permesos pel fabricant. El fixar aquest número no es possible, però l’experiència diu que pot ser admissible un número de fins a deu col·lectors.

El connexionat en paral·lel proporciona un major rendiment, però incrementa la longitud i

diàmetre de les canonades, al ser el cabdal total la suma dels cabdals en tots els col·lectors. També augmenta el número d’accessoris, pel que augmenta el cost de la instal·lació, el bombeig, la quantitat de fluid en el circulador i en conseqüència les pèrdues tèrmiques.



144/174

Si els col·lectors seleccionats disposen de sortides laterals i conductes interns horitzontals de

secció suficient, poden connectar-se en paral·lel el qual redueix considerablement la longitud i complexitat de la bateria.

Figura 50. Connexió paral·lel. La connexió en sèrie permet menors cabdals, seccions de canonades més petites i recorreguts

més curts, el qual redueix els costos de instal·lació i operació.

El connexionat de la figura següent te l’inconvenient dels canvis de direcció del fluid, que poden originar bosses de vapor si els cabdals no son suficients o al moment d’omplir inicialment no es realitza adequadament.

Figura 51. Connexió sèrie amb canvis de fluid.



145/174

Figura 52. Connexió sèrie.

El major inconvenient de la connexió en sèrie es que al passar el fluid d’un col·lector a l’altre, la temperatura d’entrada en cada un va augmentant i, per tant, disminuint l’eficàcia global del sistema, es pot arribar a tenir una disminució en el rendiment al voltant del 8%, pel que s’aconsella no instal·lar sèries de més de tres col·lectors, excepte en aquells casos especials en que l’obtenció d’una temperatura més alta sigui l’objectiu prioritari, encara que sigui a costa del rendiment total del sistema sigui molt baix.

El connexionat en paral·lel de grups de col·lectors en sèrie o de grups en sèrie de grups de col·lectors en paral·lel, es denomina mixt.

El disseny de la bateria ha de reduir al màxim els dobles canvis de direcció del fluid que

deixin una zona alta on es pugui formar unes bombolles d’aire. Si fos el cas, s’instal·larà un purgador automàtic en el punt més alt.

Les interconexions entre col·lectors es un punt crític del muntatge de la instal·lació, tenint en

conte les dilatacions tèrmiques, els problemes d’alineament i la resistència a temperatures elevades. No es pot fixar una temperatura, però poden crear problemes de dilatació i alineament. Per utilitzar-les s’hauran de considerar fixacions que permetin possibles moviments produïts per dilatacions del conjunt de la bateria de col·lectors. Les connexions metàl·liques flexibles no presenten aquests problemes, però el seu cost es elevat.

La utilització de maneges flexibles per connexions elimina els problemes de dilatació i

alineament, però requereix prestar atenció a dues qüestions: la resistència del material de la canonada a temperatures elevades i la qualitat de les connexions. La selecció del material ha d’assegurar la resistència a temperatures de 120º C, el qual es factible utilitzant canonades de goma simètriques.

La connexió de canonades flexibles mitjançant abraçaderes en general proporciona mals

resultats. Les manegues resulten danyades amb el temps, produint-se fuges.

1) Subconjunt intercanviador-emmagatzematge. L’intercanviador pot estar situat en l’interior de l’acumulador, que es el cas normal en les

petites instal·lacions, o en l’exterior. Es considera els intercanviadors de doble envoltant situats a l’exterior de l’acumulador.

En ambdós casos existeix sempre una circulació continua de fluid a l’interior de

l’intercanviador, ja sigui per l’acció d’un electrocirculador o per l’efecte termosifó, i existeix un efecte de convecció dins de l’acumulador. Aquest efecte de convecció facilita l’estratificació per



146/174

temperatura de l’aigua calent continguda per l’acumulador, però el fet de que l’entrada del fluid estigui situada en la part més calent del mateix fa disminuir l’eficàcia de la termotransferència.

Per tal de mantenir l’estratificació cal una disposició correcta de l’entrada i la sortida de

l’aigua de l’acumulador de forma que aquesta no es destrueixi. El dimensionat de l’intercanviador ha de tenir en conte que els sistemes solars les diferencies

de temperatura son més baixes que les convencionals i per tant, també ho serà la eficiència. Es sol instal·lar a la sortida de l’acumulador, una vàlvula termostàtica mescladora, amb la

finalitat de limitar la temperatura amb que l’aigua calenta es distribuïda cap als punts de consum. Això no disminueix el rendiment de la instal·lació. Es convenient realitzar l’esquema de la figura 53 següent enlloc de realitzar el de la figura 54.

Figura 53. Subconjunt intercanviador-emmagatzematge òptim.



147/174

Figura 54. Subconjunt intercanviador-emmagatzematge.

Si la vàlvula de retenció de la figura 54 s’avaria i desenvolupa la seva funció malament l’aigua calenta de l’acumulador pot passar a través de la vàlvula mescladora, parcialment oberta, que no distingeix el sentit dels fluxos, sinó tant sols la seva temperatura. Quan s’utilitzi l’aigua freda, part de la calenta es arrossegada també a través de la vàlvula de retenció avariada, amb el resultat que s’obtindrà aigua temperada quan es necessita aigua fresca, per exemple per a beure.

La figura 53 evita l’inconvenient anteriorment mencionat, ja que malgrat s’avarií la vàlvula de retenció, el flux de l’aigua calenta sortint de l’acumulador sempre tendirà a anar cap a la dreta, i s’evita que entri en contacte amb el flux entrant.

En cas de tenir un intercanviador exterior, seran necessaris dos electrocirculadors, descartant la possibilitat de funcionament per termosifó, degut al baix cabdal del primari que aquest efecte es capaç de proporcionar.

Aquest tipus de circulació doblement forçada en primari i secundari millora l’eficàcia de

l’intercanviador, però tendeix a destruir l’estratificació de l’aigua acumulada. Per evitar l’efecte termosifó invers entre l’acumulador i l’intercanviador quan la bomba del

secundari està parada, serà suficient situar el primer a un nivell més alt que el segon. 2) Subconjunt d’energia de suport-emmagatzematge d’A.C.S.

Si l’energia de suport, normalment elèctrica o per combustible gasos, s’apliqués directament

a l’acumulador de A.C.S., s’obtindria un subsistema únic suport-emmagatzematge. Els dies de nebulositat si l’acumulador no ha estat previst amb una capacitat molt superior a

la d’un termo elèctric convencional, amb el conseqüent encariment del sistema, es correrà el risc de no disposar d’aigua calenta suficient per a les necessitats de consum diari en períodes de nebulositat prolongada.

Per tal de solucionar el problema anterior, es pot augmentar quan les condicions siguin

adverses, la temperatura de l’aigua escalfada per l’energia auxiliar actuant sobre el termòstat i obtenir més litres d’aigua a la temperatura d’utilització, uns 40º C, afegint en el punt de consum aigua freda en una certa proporció. Aquesta solució s’ha d’evitar sempre que sigui possible ja que a part se suposar una major despesa, la major temperatura pot afectar negativament a la instal·lació.



148/174

3) Energia de suport en un segon acumulador alimentat pel primer.

Figura 55. Acumulador solar i acumulador per una energia de suport. En aquesta figura l’acumulador de l’esquerra es el solar i el de la dreta està alimentat per una

energia de suport. Aquest disseny permet aprofitar al màxim l’energia d’origen solar aplicant-la sobre l’aigua

freda, metres que la convencional de suport ho fa solament sobre l’aigua prescalfada per la solar, respectant el principi de separació d’ambdues.

Si es desitja disposar d’una gran quantitat d’aigua llesta per al consum a una certa

temperatura, es precís mantenir el segon acumulador a una temperatura lleugerament superior per evitar que, degut a l’estratificació, la part inferior no descendeixi per sota de la temperatura mínima requerida. Sense una adequada regulació hi pot haver aquest tipus de dissenys un cert malbaratament d’energia, en contra del que recomana el segon principi.

Figura 56. Acumulador a temperatura de consigna mitjançant el serpentí escalfat per una font exterior.



149/174

L’acumulador de la dreta es manté a una temperatura de consigna mitjançant el serpentí

escalfat per una font exterior. 4) Escalfament de suport instantani situat després de l’acumulador d’aigua calenta solar. Els sistemes de suport instantani tenen dos característiques generals que els diferencien dels sistemes d’aportació d’energia auxiliar en l’acumulador o en el dipòsit secundari:

a) Requereixen alta potència instal·lada, ja que han de ser capaços d’escalfar de forma instantània la totalitat de l’aigua consumida, des de la temperatura de ret a la de consum, per cobrir els dies en els que no hi ha radiació solar, o en les ocasions en que es produeixin consums superiors als previstos.

b) La seva regulació es més complicada, ja que la potència ha de variar en funció de la temperatura d’entrada. En els sistemes d’aportació a l’acumulador tant sols fa falta un termòstat que talli el sistema d’energia auxiliar quan la temperatura al dipòsit arribi a un cert valor.

Existeixen molts tipus possibles de sistemes en línia, que utilitzen com a energia auxiliar electricitat, gas, gas-oil o carbó entre d’altres, encara que no tots siguin viables.

El disseny del sistema haurà de tenir en conte dos aspectes:

- El dimensionat ha d’assegurar l’escalfament, fins a la temperatura de disseny, de la totalitat de l’aigua utilitzada en el consum diari previst.

- El sistema tindrà, en tot cas, un control de temperatura de sortida, de forma que no sobrepassi la temperatura d’utilització prevista, que no serà superior a 50º C.

En l’actualitat son tècnicament i econòmicament viables els següents sistemes d’aportació d’energia auxiliar en sèrie:

a) Calderes a gas: Son adequades per a tot tipus d’instal·lacions i en especial per als sistemes unifamiliars i multifamiliars distribuïts.

b) Caldera de gas-oil: Son rentables únicament en aplicacions industrials amb processos ben definits i en calefaccions.

c) Calostats elèctrics: Son aplicables a instal·lacions industrials i sistemes de calefacció.

5) Calderes de gas.

Les calderes individuals de gas butà, propà o ciutat, tenen un conjunt de característiques que les fa ser el sistema d’aportació en línia més adequat per les instal·lacions solars:



150/174

- Permeten controlar fàcilment la temperatura de sortida de l’aigua calenta, mitjançant la regulació del pas de gas.

- Sols consumeixen el combustible estrictament necessari, al regular la potència aportada.

- El cost de la caldera i la instal·lació es baix.

- El cost del butà i propà es inferior a la tarifa elèctrica normal, encara que potser no a la tarifa nocturna, en funció del cost en cada moment.

- No afecta al sistema solar, no interfereix en amb l’acumulador principal.

- En instal·lacions multifamilars, individualitza el consum d’energia auxiliar, al mateix temps que permet mesurar amb senzillesa els consums individuals, a efectes de gastos.

- Quan s’aplica en instal·lacions per termosifó forma un conjunt autònom, que no requereix energia elèctrica.

Figura 57. Esquema d’un sistema de gas per a habitatge unifamiliar.

Figura 58. Esquema d’un sistema auxiliar de gas per a habitatge multifamiliar.



151/174

Al mercat es poden trobar calderes de gas individuals per a cabdals instantanis de 5 i 10

litres/minut, idònies per a instal·lacions solars per aigua calenta domèstica. També es pot aplicar a instal·lacions industrials i de calefacció solar.

Fuel-oil 9700

Gas-oil C 9800 Gas ciutat 3700

Gas natural 11000 Gas propà 11100 Gas butà 11000

Taula 45. Poder calorífic d’alguns combustibles, en kcal/kg. Alguns tipus de calderes de gas no tenen la possibilitat de regulació de la temperatura de

sortida, amb el que la seva rendibilitat disminueix notablement, ja que, si estan enceses, rescalfaran l’aigua encara que arribi calenta des del dipòsit solar. L’única solució es encendre el calentador en els dies en que el sol no pugui escalfar el dipòsit i apagar-lo a l’acabar d’utilitzar-lo.

6) Caldera de gas-oil. Les calderes de gas-oil requereixen un circuit auxiliar format per un intercanviador de calor,

el circuit primari del qual es el circuit de subministre d’aigua calenta i el secundari el de la caldera. Presenten els següents inconvenient en comparació a les calderes de gas:

- Requereixen períodes de funcionament prolongats per a que el sistema funcioni amb un rendiment adequat. No es convenient que el cremador s'engegui i pari contínuament, com ocorre en les instal·lacions domèstiques.

- El sistema de control presenta majors dificultats, el que es tradueix en que els rendiments son inferiors i es regula pitjor la temperatura de sortida.

- Els costos del cremador i la instal·lació son bastant més elevats.

1.1.7.31 Regulació de les instal·lacions solars. Dissenys. Des del punt de vista del control, a una instal·lació de col·lectors solars no es diferència

substancialment dels sistemes de calefacció i refrigeració clàssics. Ambdós necessiten una regulació i un control eficaços, tant sobre l’acció de la font d’energia, els col·lectors solars, com sobre els elements del sistema de termotransferència i suport.

Un col·lector solar, si no està ben regulat, pot ser que a part de no aportar energia, actuï de

forma oposada a la qual va ser concebut, dissipant cap a l’ambient energia prèviament acumulada. La regulació dels col·lectors, més pròpiament la circulació en el circuit de col·lectors, es

realitzar de diverses maneres. Diferents classes d’aparells de control i elements que es poden utilitzar en condicions normals.



152/174

· Termòstats. Son reguladors del tipus ‘tot o res’. La seva missió es mantenir una temperatura o una diferència de temperatures constant. El control parteix de la informació que l’hi dona un sensor de temperatura, o un parell de sensors en el cas de termòstat diferencial, i activa o desactiva un relé, contactor o qualsevol altre dispositiu que faci funcionar una bomba, resistència elèctrica, vàlvula, etc. · Reguladors proporcionals. Son aquells en els que existeix una relació de proporcionalitat lineal i continua entre el valor del paràmetre sotmès a control, com pot ser la temperatura, i la potència aplicada a l’element regulador, com pot ser el calefactor elèctric, servovàlvula, entre d’altres. · Sensors. Els tipus de sensors més freqüentment utilitzats en energia solar son:

- Termopars

Converteixen directament una deferència de temperatura en una força electromotriu. Estan constituïts per dos conductors metàl·lics units en un extrem per mitjà d’una soldadura. Portant aquesta extremitat, anomenada unió calenta, a una temperatura major que la de l’altre, anomenada unió freda, es produeix una força electromotriu que es funció de la diferència d’aquestes temperatures. En energia solar no son d’aplicació corrent, ja que les senyals elèctriques generades son molt dèbils i necessiten elevades amplificacions.

- Termoresistències.

El principi sobre el qual es basen es la variació de la resistència amb la temperatura, que alguns materials presenten de mode especialment acusat. La mesura es redueix a la mesura d’una resistència. Les resistències de niquelita son àmpliament utilitzades.

- Termistors.

Son elements semiconductors que tenen la propietat de disminuir la seva resistència a l’augmentar la temperatura.

- Altres elements semiconductors.

S’utilitzen cada cop més elements electrònics com a sensors, degut a la variació de les seves característiques amb la temperatura, cas dels díodes de silici i germani, que pel seu baix cost, s’utilitzen en instal·lacions d’energia solar.

1.1.7.32 Placa sensora de temperatura. Per tal de captar la temperatura s’utilitzarà el sensor de temperatura analògic de la casa BJC. El model DOM-203 registra el nivell de temperatura en espais interiors, i exteriors sempre que quedi resguardat. Aquest detector està indicat per mesurar la temperatura en interiors i exteriors resguardats i per al control del clima. Aquest sensor s’ha d’instal·lar en un lloc resguardat fora de les corrents d’aire o llocs de pas que provoquin moviments bruscs de l’aire, ja que aquest fet proporcionaria una lectura falsa. Les dades tècniques d’aquest sensor son :



153/174

- L’alimentació: 15 a 24 Vcc. - Sortida: 0 a 10 Vcc per a una temperatura de -50 a 50 ºC. - Característiques mecàniques:

Material envoltant : ABS. Color: Blanc pur Grau de protecció: IP 20 Dimensions: 84x84x23.5 mm. Corrent de consum: 6 mA. · Esquema del sensor de temperatura.

Figura 59. Sensor de temperatura.

Figura 60. Recta de parametrització.



154/174

1.1.7.33 Placa sensora de llum. Per tal de captar els lux s’utilitzarà el sensor de llum exterior analògic de la casa BJC. El model DOM-205 registra el nivell de llum en espais exteriors. Aquest detector està indicat per mesurar la il·luminació en exteriors i per al control de la mateixa, també pot actuar com a interruptor crepuscular, sempre i quan s’instal·li llum d’alguna font de llum durant la nit o d’ombres durant el dia. Les dades tècniques d’aquest sensor son : - L’alimentació: 15 a 24 Vcc. - Sortida: 0 a 10 Vcc per a una intensitat lluminosa de 0 a 1000 lux. - Característiques mecàniques:

Material envoltant : poliamida. Color: Blanc Grau de protecció: IP 54 Dimensions: 65x50x32 mm. Corrent de consum: 6 mA.

Figura 61. Esquema del sensor:

Figura 62. Recta de parametrització.



155/174

1.1.7.34 Sensor de nivell. Els sensors de nivell seran interruptors de nivell per a líquids corrosius i temperatures de fins

a 125 ºC. Aquests son de la casa AKO, amb referència AKO- 53166, aquest es de suspensió vertical, realitzat en acer inoxidable AISI 316 d’elevada resistència a la corrosió, amb temperatura de treball entre -20 ºC i +125 ºC, inclou 1 metre de cable de silicona de 3 x 0.5mm2. Aquest sensor permet una potencia de càrrega de 40 VA a 250 V~, per a una pressió de 15 bar amb un diàmetre de 30 mm.

1.1.7.35 Elements actuadors.

Son els que utilitza el dispositiu de control per accionar dispositius de potència elevada o, simplement, per servir d’intermediaris entre el regulador electrònic i els dispositius que aquest controla. El més utilitzats son els següents:

- Relés.

Son elements electromagnètics que separen totalment el circuit de control i el de potència. Consten d’un circuit de disparo que funciona amb tensions de fins a 24 volts i un consum molt baix en el que l’acció d’un electroiman tanca o obre els contactes del circuit pel qual circula la corrent que es vol controlar. Aquests contactes estan disposats de maneres molt diverses, podent ser contactes o simples interruptors. Els relés comercials poden arribar a manejar corrents de fins a 5 ampers, pel que tant sols es poden utilitzar amb elements de baix consum, per exemple bombes, electrovàlvules entre d’altres.

- Contactors.

Estan dissenyats per al control d’elements de gran potència. L’electroiman de disparo s’activa amb una tensió de 125 o 220 Volts i estan preparats per al control d’elements trifàsics.

- Elements d’estat sòlid.

Aquests dispositius semiconductors toleren altes intensitats i permeten altes velocitats de commutació, així com un període llarg de vida. Poden substituir amb avantatja tant a relés com a contactors i el seu ús en instal·lacions d’energia solar, on el número de commutacions al dia pot ser elevat, presenta grans avantatges.


Els relés seran estàtics de 15 mm per a fixació en rail DIN, sèrie GMS de la casa Crouzet, amb referència 84130105, aquest commuta en el zero de la tensió. Les característiques generals d’aquest relé son:

· Aparells complerts i compactes. · Muntatge sobre rail DIN i sobre pannell. · Intensitat: 5 A ~ o 3 A --- . · Tensió de sortida 12 - 280 V~ o 5 - 48 --- . · Tensió d’entrada 4 - 32 V --- regulada. · Aïllament entrada/sortida: 4 kV. · LED de visualització de l’estat d’entrada. · Fusibles de protecció.



156/174

· Homologacions UL - cUL i CE. · Temperatura d’utilització (ºC) -30 a + 80. · Capacitat d’entrada / sortida (pF.) 8 · Capacitat del borns d’entrada: 2 x 1.5 mm2. · Capacitat dels borns de sortida: 2 x 2.5 mm2.

Característiques de sortida. · Gamma de tensió (Veff màx.) 12 - 280 ~ · Tensió de cresta (t = 1 min.)(V. cresta) 600 V ~ · Corrent de fuga màxima (a Vmax. i t=25ºC) 2 mAeff · Intensitat màxima (Aeff) 5 · Corrent mínima de càrrega (mAeff) 50 · Sobreintensitat durant un cicle (t = 25ºC) 100A · Caiguda de tensió en estat passant amb Imax i t = 25 ºC 1.6 V Característica de l’entrada. · Tensió d’entrada (V) 4 - 32 --- . · Tensió de relaxament (V) 1 --- . · Corrent màxima d’entrada (mA) (a Vmax) 22 · Resistència nominal d’entrada. Entrada regulable. · Temps de resposta (a la connexió) < 10 ms. · Temps de resposta (a la desconnexió) < 10 ms. 1.1.7.36 Regulació per col·lectors.

Un termòstat de contacte o d’immersió detecta si la temperatura del col·lector sobrepassa el valor de consigna prèviament fixat.

Figura 63. Esquema de la regulació per termòstat.

1 Col·lector. 2 Interacumulador. 3 Bomba de circulació. 4 Termòstat en el col·lector.



157/174

Aquest sistema de regulació s’utilitza molt freqüentment en l’escalfament de l’aigua en piscines. No es tant recomanable per a altres aplicacions, ja que el malbaratament es pràcticament inevitable. Si la temperatura en l’acumulador supera el valor de consigna prèviament ajustat al termòstat, la bomba de circulació segueix en marxa, inclòs en absència de radiació i l’energia de l’acumulador es dissipa al col·lector. El punt de tall del termòstat ha de correspondre a la temperatura desitjada per a l’aigua de la piscina. Es important que el termòstat detecti la temperatura del col·lector inclòs quan la bomba estigui parada. S’ha de muntar tan a prop com sigui possible del connexionat superior del col·lector i inclòs dins del mateix. 1) Regulació de col·lectors per regulador de temperatura diferencial actuant sobre la bomba.

Constitueix el sistema més empleat. El regulador diferencial compara la temperatura del

col·lector amb l’existent en la part baixa de l’acumulador. Quan la primera sigui major que la última en una quantitat major que la ajustada en el regulador, aquest enviarà una senyal a la bomba que es posi en marxa.

Figura 64. Figura de regulació per termòstat diferencial actuant sobre la bomba.

1 Col·lector. 2 Intercanviador. 3 Bomba de circulació. 4 regulació diferencial “tot o res”. 5 Sonda del col·lector. 6 Sonda de l’acumulador. 7 Vàlvula d’estrangulació.



158/174

Es precís ajustar la diferència de temperatura de tal manera que en cap cas pugui dissipar-se

a través del col·lector el calor de l’acumulador, exigint que la temperatura en el col·lector sigui varis graus superior que a l’acumulador per a que es posi en marxa la bomba. Això queda justificat per:

1. La pèrdua de temperatura en la canonada del col·lector a l’acumulador pot ser, segons la longitud, al voltant de 1º C.

2. La tolerància de la sonda i la del propi regulador es de 1 a 2º C.

3. El diferencial de temperatura en canviador de calor ha de ser com a mínim d’uns 4º C.

4. La instal·lació ha de funcionar quan pugui generar més energia útil que la consumida per la bomba, la qual exigeix un diferencial mínim de 3º C.

Les consideracions anteriors fan que sigui aconsellable utilitzar un diferencial mínim de 6

ºC. La bomba de circulació ha d’admetre sense problemes un règim intermitent. Una bona

relació marxa-parada de la mateixa es important per tal d’evitar que es connecti sols per a períodes curts i que l’aigua calenta es refredi en les canalitzacions.

El contingut del fluid dels col·lectors ha de ser superior al de les canonades d’unió amb

l’acumulador, pel que aquestes han de ser el més curtes possibles i de menor diàmetre possible. Esquema de regulació en una instal·lació d’A.C.S. amb quatre controls independents.

Figura 65. Control realitzat per mitja de termòstat diferencial. El primer control el realitza un termòstat diferencial TD1 que, a partir de la informació que l’hi proporciona el sensor S1 de la temperatura de sortida del col·lector i de la informació de S2 de la temperatura a l’acumulador AC1, acciona o para les bombes B1 i B2. Normalment el termòstat acciona a B1 i B2 quan la temperatura de S1 es major que la de S2 en una quantitat prefixada. D’aquesta forma el sistema funciona sempre cedint energia a l’acumulador i no prenent energia d’aquest.



159/174

En determinats sistemes de gran tamany pot utilitzar-se un segon termòstat diferencial com a control d’optimització de la instal·lació. Aquesta optimització consisteix en travessar aigua de l’acumulador AC1 a l’acumulador AC2, sempre que la temperatura de AC1 superi a la de AC2 en un valor determinat. TD1 i TD2 son pràcticament iguals, ja que tots dos fan la funció de termòstats diferencials. El TD2 detecta la diferència de temperatura entre el sensor S3 i el sensor S4 i quan la seva diferencia arriba a un valor prefixat, s’acciona la bomba S3, iniciant-se d’aquesta forma el transvasament de l’aigua de AC1 a AC2. El tercer control de la instal·lació permet una acció sobre el calefactor auxiliar. La seva missió es mantenir una temperatura constant en l’acumulador auxiliar AC2. Es tracta d’un termòstat clàssic que, partint del sensor S5, activa o desactiva l’element calefactor sempre que la temperatura d’aquest acumulador descendeixi per sota del punt fixat.

Per tal de mantenir una temperatura constant de l’aigua que s’extreu cap als serveis usuals

tenim un últim control. Es tracta d’un control proporcional CP que utilitza una cadena de realimentació a través d’un sensor i actua sobre una servovàlvula que regula una mescla d’aigua calenta procedent de AC2 i aigua freda directament de la ret.

En la següent figura es representa una instal·lació controlada per microprocesador. En

aquesta instal·lació el concepte de control repartit de la figura anterior es substituït pel concepte de control centralitzat.

En aquest esquema tots el sensors estan connectats a una unitat comú, que normalment es un

multiplexor. Aquesta unitat, controlada directament pel microprocesador, rastreja tots els sensors passant tota la informació que obté d’aquests ja digitalitzada al mateix, el qual, executant el programa d’actuació contingut en ROM, genera les actuacions sobre els elements a controlar en la unitat de sortida, la qual va igualment controlada pel microprocesador que incorpora un demultiplexor analògic amb un convertidor digital-analògic. Les senyals analògiques son distribuïdes entre els diferents elements actuadors.

La unitat RAM de memòria auxiliar es utilitzada pel microprocesador per la realització de

càlculs i com registre temporal de dades.

Figura 66. Esquema de regulació d’una instal·lació per microcomputador.



160/174

La disposició dels sensors influeix de forma decisiva sobre el correcte funcionament del

sistema de control, ja que en definitiva la seva posició defineix la temperatura que realment es controla. Cal considerar dos aspectes:

1. La situació general del sensor en relació amb la instal·lació.

2. La forma de fixació del sensor en la seva posició.

Convé analitzar des d’aquest dos punts de vista la posició dels sensors en els diferents tipus de control d’un instal·lació solar de baixa temperatura.

a) Control diferencial principal de les instal·lacions solars d’escalfament d’aigua.

Quan existeixi una zona d’aigua calenta en el primari que pot transferir calor del primari a una zona freda del secundari, caldrà ficar en funcionament a les bombes així es podrà transferir calor del primari al secundari. La part més calenta del primari es la part superior dels col·lectors i la part més freda del secundari es la part inferior del dipòsit, que seran les zones on es situaran els sensors, ja que serà la diferència entre aquestes temperatures establirà la transferència d’energia del primari al secundari.

La fixació o situació del sensor al col·lector es pot realitzar de diferents maneres:

a) Sensor submergit al fluid. Esta perfectament banyat en fluid per l’aigua de la zona alta del col·lector, la senyal serà correcta i el control farà entrar en funcionament la bomba en quan incideixi energia suficient sobre el col·lector, ja que l’aigua escalfada es concentra en la part superior del mateix. Si el control te poca inèrcia al posar-se en marxa aviat la bomba i a l’arrastrar l’aigua calenta de la part alta, aquesta serà substituïda per aigua més freda, que al ser detectada pel sensor, el control pararà la bomba. Poc després es tonarà a engegar i així successivament durant els primers moments del matí, aquest fet no es gaire recomanable.

b) Sensor a la sortida. El sensor es situa tot just a la sortida del col·lector, així es produeix més inèrcia, ja que l’aigua escalfada tarda més en arribar-hi.

c) Sensor dins de la canonada i fora del col·lector. L’aigua escalfada tarda molt a arribar, es una posició incorrecta. En ocasions aquest actua per que s’acaba detectant el calor transferit per conducció a través del tub. Si la distància del sensor al col·lector es gran, el control actuarà tard i part de la calor recollida pel col·lector es perdrà en l’ambient.

Els millors sensors son els de vaina i cap roscat, que romanen fixes a l’interior. Els sensors

d’abraçadera, tot i no ser de tant recomanables com els d’immersió, poden ser admissibles si es col·loquen subjectes a la canonada immediatament a la sortida del col·lector. Tenen el risc de que s’afluixin o quedin soltes les abraçaderes, perdent-se el contacte i donant mesures errònies al sensor.

També s’utilitzen sensor consistents en una petita pastilla, on va insertat el cap sensible,

pegant-se a l’absorbent del col·lector. Tenen l’inconvenient de que al estar fixat de fabrica, qualsevol problema o avaria, ja sigui ruptura de cable o mal funcionament, serà de difícil solució. Cal tenir en conte que la temperatura de la placa absorbidora sempre serà lleugerament superior a la del líquid, pel que aquest tipus de sonda ha d’utilitzar-se per a la posta en marxa de la bomba, però no per a la regulació.



161/174

Per tal de facilitar el contacte tèrmic entre el cap del sensor i la vaina una solució seria

omplir aquesta amb una pasta tèrmica de silicona, que transmet el calor de la vaina al sensor. Quan la instal·lació consta de més d’un col·lector, el sensor ha de situar-se a la part alta del

col·lector més pròxim a la sortida de la canonada cap a l’acumulador. El sensor de l’acumulador presenta menys problemes, aquest podrà consistir d’una vaina

d’immersió fixada en una boca prevista al construir el dipòsit, o un sensor de superfície pegat a la paret exterior, sota de l’aïllament. La sonda es situa a la part baixa de l’acumulador, però a certa distància de la boca d’entrada de l’aigua freda i del serpentí intercanviador, per a que no sigui influenciat per cap d’ells. Si la ubicació no ve determinada pel fabricant de l’acumulador, el recomanable es muntar-ho a una distància del fondo del mateix inferior o igual a un quart de la seva altura.

b) Control del sistema d’escalfament del dipòsit auxiliar.

La posició del sensor del termòstat del sistema d’escalfament auxiliar del tanc secundari es

bastant important. El cap del sensor ha de situar-se en el punt mig del volum a escalfar, regulant el termòstat a un valor que tingui en conte que la temperatura serà una mica més alta a la part superior. Per a ACS aquesta temperatura pot estar entorn als 45º C.

c) Control del circuit de retorn. El sensor de control del circuit de retorn es situarà abans de la primera ramificació o sortida

de l’aigua. El fet de que aquesta conducció tingui que estar aïllada, per raons de senzillesa o per a que el circuit elèctric sigui més curt, el sensor pot situar-se a la sortida de la canonada d’aigua calenta del dipòsit secundari en cas d’existir, o del tanc principal quan sigui únic. El sensor pot ser d’immersió o contacte, havent d’estar perfectament abraçat a la canonada i cobert per l’aïllament per tal de que la seva mesura sigui la correcta.

d) Control de la vàlvula de tres vies de regulació de la T de sortida. El sensor d’immersió o superfície ha de detectar la temperatura de sortida cap al consum. e) Control dels sistemes antigel.

El sensor ha de situar-se a la part inferior de la bateria de col·lectors, en la forma indicada per

al sensor de sortida del col·lector. El sensor serà sempre d’immersió.



162/174

2) Regulació de col·lectors per regulador de temperatura diferencial i vàlvula de

commutació.

Figura 67. Figura de col·lectors per regulador de temperatura diferencial i vàlvula de commutació.

1. Col·lector. 2 Intercanviador. 3. Bomba. 4. Regulador diferencial. 5. Sonda de sortida. 6. Sonda d’acumulació. 7. Termòstat de connexionat. 8. Vàlvula de commutació. El termòstat muntat sobre el col·lector posa en marxa la bomba de circulació i el sistema de control a l’arribar-se la temperatura mínima utilitzable del col·lector. La vàlvula de commutació es troba amb el circuit de by-pass obert i tancat el circuit d’intercanviador-acumulador. Tan aviat com la temperatura mitjana donada per la sonda de sortida superi la temperatura regulada per a l’acumulador, la vàlvula motoritzada obre el pas directe per a transmetre el calor a aquest últim. Aquest sistema es adequat per a instal·lacions amb grans distàncies entre col·lectors i acumulador, ja que el contingut de fluid en els col·lectors es menor que el de les canonades. El muntatge del termòstat de connexionat no es crític. No obstant, ha de muntar-se de tal forma que detecti la temperatura del col·lector encara que la instal·lació estigui parada.

La vàlvula de commutació i la sonda de sortida han de muntar-se el més pròximes possible a l’intercanviador, el que permet reduir les pèrdues de calor de les canonades que surten de l’acumulador.



163/174

3) Regulació de col·lectors per regulador de temperatura diferencial i vàlvula

mescladora progressiva.

Figura 68. Esquema de col·lectors amb regulador de temperatura diferencial i vàlvula mescladora progressiva. 1. Col·lector. 2. Interacumulador. 3. Bomba. 4. Regulador diferencial. 5. Sonda d’acumulació. 7. Termòstat de connexionat. 8. Vàlvula mescladora. El termòstat situat a la sortida del col·lector connecta la bomba de circulació i l’equip de regulació quan hi ha suficient radiació solar. El fluid calefactor es recircula a través del by-pass de la vàlvula. Quan la temperatura de sortida a la sonda de sortida es major que la de l’acumulador la sonda d’acumulació, la vàlvula es va obrint progressivament. Una part del fluid calefactor circula a través de l’intercanviador, cedint la seva energia a l’acumulador. Aquest sistema de regulació es apropiat per a instal·lacions de mitjana i gran potència, per a superfícies col·lectores de 50 a 300 m², amb grans longituds en el primari, o quan son crítiques les condicions hidràuliques d’aquest.

4) Regulació de col·lectors per regulador de temperatura diferencial i vàlvula de by-pass progressiva.

Figura 69. Esquema de circuit amb regulador diferencial i vàlvula de by-pass progressiva.



164/174

1. Col·lector. 2. Intercanviador 3. Bomba. 4. Regulador diferencial. 5. Sonda de sortida. 6. Sonda d’acumulació. 7. Vàlvula de by-pass. 8. Vàlvula manual.

El regulador diferencial compara la temperatura de col·lectors amb la de l’acumulador. Si la primera es superior a la última quantitat prefixada en el regulador diferencial, s’obra la vàlvula de by-pass. La bomba de circulació es posa en marxa a través d’un contacte auxiliar del servomotor i circula un cabdal mínim a través del circuit de col·lectors. Si la temperatura d’aquests continua en augment, la vàlvula de by-pass s’anirà obrint progressivament, augmentant el cabdal a través dels col·lectors per a mantenir constant la diferència de temperatures al valor regulat.

Quan la temperatura de col·lectors disminueixi, la vàlvula es tanca. El sistema funciona a

cabdal variable en col·lectors fins a un mínim ajustable. Per sota d’aquest valor la bomba marxa o para en regim de tot o res. L’aplicació d’aquest tipus de regulació es centra principalment en les instal·lacions de mitjana i gran potència, així com les que tenen acumuladors múltiples sense regulació. També es indicat en instal·lacions amb baixa temperatura de retorn a col·lectors, per bomba de calor o canviadors d’aigua sanitària, o aquelles amb curts recorreguts entre col·lectors i acumulador.

El contacte auxiliar de la vàlvula de by-pass es regularà de tal forma que la bomba no es posi

en marxa fins que per la vàlvula circuli el cabdal mínim necessari a través dels col·lectors, uns 20 litres per metres quadrat i hora. La bomba es posarà en marxa quan la vàlvula de by-pass estigui oberta un 15 % i es pararà quan es tanqui.

En lloc de la vàlvula de by-pass es pot muntar una vàlvula que no tanqui per complert, amb

un ajust de final de carrera. 5)Regulació de col·lectors per temperatura diferencial sobre vàlvula de by-pass i mescladora

progressiva.

Figura 70. Esquema de col·lectors de vàlvula de papallona i mescladora progressiva.



165/174

1.Col·lector. 2. Interacumulador. 3. Bomba. Regulador diferencial amb tres nivells. 5.

Sonda de sortida. 6. Sonda d’acumulació. 7. Vàlvula de by-pass. 8. Vàlvula mescladora. 9. Vàlvula manual. 10. Regulador de temperatura diferencial tot o res. 11. sonda d’acumulació. 12. Sonda de col·lectors.

El regulador de temperatura diferencial compara la temperatura de col·lectors amb la més

baixa de l’acumulador i, quan la primera sigui major en el valor ajustat, posa en marxa la bomba de circulació i el regulador progressiu.

A l’augmentar la temperatura de sortida mesurada per la sonda de sortida, en una primera

maniobra la vàlvula mescladora va obrint progressivament, de forma que va sent cada cop major el cabdal que circula a través del canviador de calor, augmentant l’energia acumulada.

Si continua augmentant la temperatura de sortida, la vàlvula de by-pass agafa la posició de

pas directe i el cabdal continua augmentant. La vàlvula mescladora i la sonda de sortida han de muntar-se el més pròximes possible a

l’acumulador. 1.1.7.37 Circuits amb acumulador.

Diferents tipus d’acumuladors:

- Dipòsits de ferro galvanitzat.

- Dipòsits de ferro vitrificat.

- Dipòsits de ferro tractats interiorment amb pintura especial.

- Dipòsits d’acer inoxidable.

- Dipòsits de coure.

- Dipòsits de fibra de vidre.

Els dipòsits de ferro galvanitzat son uns dels més utilitzats. La seva principal limitació està en la temperatura de degradació del galvanitzat, que es produeix a partir dels 60º C. Amb un disseny adequat de l’àrea de col·lectors la temperatura pot mantenir-se inferior a 60º C durant la utilització del sistema. La fabricació normalitzada i el seu baix cost comparatiu son avantatges indubtables.

Els dipòsits de ferro vitrificat son una solució molt adequada a petites instal·lacions per

termosifó unifamiliars, que requereixen acumulacions generalment no superiors al 300 litres. Resisteixen les altes temperatures i els problemes de corrosió. El seu muntatge es delicat, havent de tenir en comte en les connexions de les canonades per no trencar la capa interior de vitrificat, principal inconvenient d’aquests dipòsits.

Els dipòsits de ferro tractats interiorment amb pintures epoxi son una solució molt

interessant, ja que aquest tractament resisteix bé 110º C. El seu major problema es la qualitat del procés de pintat, molt crític, del que depèn la duració del dipòsit. La menor imperfecció en la superfície implica el seu aixecament en un període curt. Te un cost força elevat.

Els dipòsits d’acer inoxidable son una solució favorable, ja que suporten sense problemes

altes temperatures i son resistents a la corrosió. Poden construir-se amb una paret prima i poc pes



166/174

sense perdre resistència i son molt adequats per a la fabricació de dipòsits de doble forro. El seu únic inconvenient es el major cost, pel que la seva utilització es una decisió exclusivament econòmica.

Els dipòsits de coure son molt cars i no es previsible que la utilització sigui rentable. Tot el

conjunt de les canonades hauria de ser de coure i els seu accessoris de llautó. Els dipòsits de fibra de vidre han de ser generalment evitats, per les baixes temperatures màximes que aguanten els materials (60º C), i la seva escassa resistència al seu propi pes quan estan plens, i a la pressió del circuit. La seva avantatja radica en la gran resistència a la corrosió.

El dipòsit acumulador serà majoritàriament de configuració vertical. Es poden utilitzar

dipòsits horitzontals amb els següents condicionants:

a) No incloure l’energia auxiliar en el dipòsit solar.

b) No utilitzar dipòsits excessivament allargats. Es pot considerar acceptable una relació longitud/diàmetre inferior a dos.

Les connexions d’entrada i sortida a l’acumulador es situaran de forma que s’eviti l’aparició

de camins preferents de circulació del fluid. L’entrada a l’acumulador de la canonada d’aigua calenta des del col·lector es realitzarà a la

part superior del mateix. Però quan es realitzi l’aportació d’energia auxiliar a la part superior del dipòsit, la toma es situarà per sota del volum corresponent a la zona d’aportació.

La connexió de sortida del dipòsit cap al col·lector es situarà a la part inferior del dipòsit.

L’alimentació d’aigua freda del dipòsit es realitzarà per la part inferior del dipòsit. Es situaran connexions de drenatge a la part inferior del dipòsit i a la zona més baixa de la canonada d’anada als col·lectors, de forma que s’asseguri el drenatge dels circuits primari i secundari.

En una instal·lació d’A.C.S. es poden utilitzar un o varis acumuladors. El fet d’aprofitar

l’estratificació de temperatures i no moure l’aigua en els sistemes d’un acumulador es aplicable a sistemes de varis acumuladors.

En grans instal·lacions i en períodes i en acumuladors per a llargs períodes es important tenir

compte que l’aigua de retorn pot, si està activa l’energia de suport, ser superior a la temperatura de l’aigua acumulada, el que perjudica el rendiment.

1) Càrrega de sistemes amb dos acumuladors.

L’acumulador a alta temperatura sols es càrrega quan la temperatura de sortida de col·lectors

es superior en un cert valor a la temperatura d’acumulació. Si no es supera aquest valor, la vàlvula de commutació tanca el by-pass i obre el pas directe.



167/174

Figura 71. Càrrega de sistemes amb dos acumuladors.

1 Col·lectors. 2 Acumulador a alta temperatura/intercanviador. 3 Acumulador a baixa temperatura. 4 Bomba de circulació. 5 Sonda de sortida. 6 Sonda d’acumulació. 7 Regulador de temperatura diferencial. 8 Vàlvula de commutació. 9 Calefacció de suport eventual.

Aquest muntatge impedeix que, disminueixi la insolació i com a conseqüència d’això sigui

més baixa la temperatura de sortida, es transfereix energia de sortida de l’acumulador d’alta temperatura al de baixa temperatura.

Aquest muntatge es adient per a calefaccions parcials i en la preparació de A.C.S., essent

especialment recomanable quan l’acumulador d’alta temperatura incorpora una resistència elèctrica de suport.

2) Càrrega de sistemes amb varis acumuladors.

Els sistemes de varis acumuladors estan separats del circuit de col·lectors per un

intercanviador. Els acumuladors tenen diferents nivells de temperatura. Primer s’escalfarà l’acumulador de prioritat 1, a continuació l’ acumulador de prioritat 2 i finalment l’acumulador de prioritat 3.

Mentre la temperatura de sortida de l’intercanviador sigui inferior a la de l’acumulador de

prioritat 1, la vàlvula de commutació tindrà oberta la via de by-pass. A l’augmentar la insolació i quan la temperatura de sortida sigui superior a la de l’acumulador en la diferència ajustada, la vàlvula de mescla del circuit de consum commuta i l’acumulador entra en càrrega. L’acumulador de prioritat 1 tindrà per tant prioritat i presentarà el nivell de temperatura més alt.



168/174

Figura 72. Figura de càrrega de sistemes amb varis acumuladors.

1 Col·lector. 2 Intercanviador central. 3 Acumulador de prioritat 1. 4 Acumulador de prioritat 2. 5 Acumulador de prioritat 3. 6 Bomba de circuit d’acumuladors. 7/9 Reguladors de temperatura diferencial. 8/10 Vàlvules de commutació.

El mateix succeirà amb l’acumulador de prioritat 3, que començarà a carregar-se quan l’acumulador de prioritat 2 no pugui carregar-se.

3) Descàrrega de varis acumuladors.

La descàrrega dels acumuladors es farà de la següent forma: els acumuladors amb el nivell

de temperatura sigui el mínim necessari es descarregarà en primer lloc. S’economitza l’energia acumulada en els de major nivell tèrmic.

Els reguladors de temperatura comparen les temperatures d’acumulació amb la temperatura

de sortida. Si la temperatura de l’acumulador descendeix i no cedeix la calor necessària, la vàlvula commutarà i descarregarà el de següent prioritat.

1.1.7.38. Control del circuit de calefacció, ACS i captació solar.

Per al control dels elements necessaris per al correcte funcionament de l’equip utilitzarem un

microcontrolador. Aquest controlarà el correcte funcionament, així com donarà les senyals necessàries per actuar sobre cada component en funció de l’estat actual del sistema i l’estat futur necessari.

El microcontrolador ha utilitzar es el PIC16F84. Aquest microcontrolador acompanyat de la

circuiteria necessària permetrà un control en qualsevol moment del dia del les necessitats energètiques de la casa.



169/174

1.1.8 Posta en marxa i funcionament.

El procés de muntatge es molt important i va conjuntament relacionat amb la importància que pot tenir un correcte procés de càlcul. L’instal·lador com a persona responsable, haurà de tenir clar l’esquema de treball, així com la metodologia a realitzar. Una correcta organització permetrà un estalvi en temps i en costos.

S’obtindran els materials necessaris per a la instal·lació en qüestió. L’instal·lador serà el

primer responsable en cas d’avaria o mal funcionament de la instal·lació. Es comprovarà la compatibilitat de tots el materials, així com la tornilleria i peces auxiliars. S’assegurà de que la qualitat de l’aigua a utilitzar es l’adequada. Un cop rebuts els materials es procedirà a la seva inspecció i verificació del correcte estat dels mateixos i a la devolució dels que no compleixin amb les característiques necessàries per al seu correcte funcionament així com deguts a alguna anomalia. La zona de treball i emmagatzematge del material serà una zona neta i ordenada. Un compte especial s’haurà de tenir amb els col·lectors, degut a la seva fragilitat tant durant els transport com fins al moment de la seva instal·lació, aquests es protegiran del sol en absència de líquid circulador.

La instal·lació es podrà començar per diferents fases, i quedarà en funció de la voluntat de

l’instal·lador, aquest es programarà de forma que en funció de la gent que estigui treballant a la obra s’organitzarà. Serà responsabilitat de l’instal·lador orientar correctament els col·lectors així com la inclinació dels mateixos. Els operaris que treballin sobre la teulada aniran previstos del calçat necessari així com els diferents utensilis de seguretat necessaris en funció de la normativa vigent en seguretat.

En la instal·lació dels diversos components es tindrà en compte :

- Cada col·lector s’haurà de poder desmuntar en cas d’avaria o mal funcionament havent-se de realitzar el mínim d’operacions.

- Per a connexionar entre si els col·lectors s’utilitzaran manguitos flexibles i canonades flexibles.

- La resta de components no comporten molta complicació si es segueixen correctament les instruccions que facilitarà el fabricant.

- Es procurarà que les plaques de característiques que porten els components es mantinguin a la vista un cop instal·lats.

- No s’instal·larà cap vàlvula de tal, que deixi aïllades vàlvules de seguretat o vasos d’expansió.

- El punt més baix de la instal·lació disposarà d’una vàlvula de buidat, per permetre el buidat complert del circuit.

- Els dipòsits d’expansió descansaran sobre els seus propis suport de fixació i anclatge.

- Les bombes s’instal·laran en la mesura de lo possible en les zones més fredes del circuit.

- El sistema elèctric i el cablejat el revisarà un tècnic electricista, on serà important una bona posta a terra.

- Finalment es realitzarà la connexió a la font d’energia i a la ret de distribució o subministre.



170/174

· Posta en marxa. A l’acabar el muntatge de la instal·lació s’inicia el procés de posta en marxa de la mateixa, el

qual representarà una sèrie d’operacions a realitzar. Que son responsabilitat de l’instal·lador. Es realitzaran un conjunt de proves de recepció o comprovació del correcte muntatge i funcionament de la instal·lació. Aquestes proves seran:

1. Netejar i omplir la instal·lació. Es realitzarà una primera omplida de la instal·lació amb l’objectiu de: neteja de possibles

pòsits de brutícia, virutes, etc. Introduïts durant el muntatge del circuit; i també detectar i corregir possibles fuites i prova de pressió.

Aquestes proves es realitzaran amb lentitud suficient de la part més baixa a la part més alta,

per tal d’eliminar bosses d’aire. Un cop s’ha acabat d’omplir, es posarà en marxa el sistema de recirculació un cert temps, es buidarà i es procedirà a una omplida definitiva si no s’ha apreciat cap anomalia.

2. Procés detallat a l’hora d’omplir el circuit. En instal·lacions pressuritzades per la ret del subministre del circuit primari serà protegit per

un reductor de pressió tarant de tal manera que la pressió sigui la mínima en el punt més alt de la instal·lació.

La vàlvula de seguretat es tararà a la pressió màxima de treball dels col·lectors, que es

l’element més dèbil del circuit primari. La purga de la bomba de circulació s’obrirà abans d’arrancar-la. El vas d’expansió tindrà una pressió en fred i buit de 1.5 kg/cm2, valor que caldrà comprovar. Es comprovarà que totes les claus de pas estiguin correctament ubicades.

En aquest punt es procedirà a realitzar les operacions anteriorment assenyalades d’omplida i

pressurització del circuit. Això es realitzarà en fred per tal d’evitar taps de vapor produïts per una temperatura elevada dels col·lectors en sec.

Es tancaran les purgues d’aire un cop ple el circuit i es comprovarà que no hi hagi cap fuga

en cap punt del circuit. 3. Omplir el circuit amb mescla anticongelant.

Aquesta operació es durà a terme un cop s’hagi omplert el dipòsit d’acumulació de fluid

caloportador. 4. Omplir i pressuritzat del circuit secundari.

El circuit secundari queda pressuritzat per la ret de subministre i sol en casos en que es

preveuen valors majors dels usuals es col·locarà un reductor de pressió. S’haurà de preveure d’un purgador automàtic d’aire col·locat al punt més alt del circuit, que

romandrà obert fins al total buidat de l’aire. S’haurà de preveure una vàlvula de seguretat, que pugui descarregar lliurement. Es comprovarà que totes les claus de pas estiguin correctament ubicades.



171/174

En aquest punt es procedirà a realitzar les operacions anteriorment assenyalades d’omplida i

pressurització del circuit. Es tancaran les purgues d’aire un cop ple el circuit i es comprovarà que no hi hagi cap fuga

en cap punt del circuit.

5. Comprovació elèctrica de la instal·lació. Totes les bombes de circulació s’arrancaran amb el corresponent interruptor de accionament

manual en posició manual. En cas de bombes regulables, comprovar que la posició del selector de cabdal sigui màxim. Les vàlvules es comprovaran mesurant la tensió que els hi arriba. Mitjançant l’actuació sobre els controls que hi actuen. Comprovar que el fusible es l’adequat en cada element. Es col·locaran tots els interruptors en mode automàtic. S’arrancaran cada una de les bombes, vàlvules motoritzades actuant sobre cadascun dels termòstats diferencials o simples que els governen.

6. Ajust del cabdal dels circuits.

En els sistemes per bombeig el cabdal del circuit primari i secundari s’ajustarà de la següent

manera: La instal·lació de la bomba haurà d’incloure un parell de manometres, o un manometre

diferencial, situats a l’entrada i la sortida de la mateixa, amb un rang similar a la pressió generada per la bomba, generalment 0 - 4 kg/cm2.

Per tal de facilitar la regulació del cabdal s’utilitzaran preferentment bombes amb varies

posicions de velocitat. Quan les bombes a utilitzar no compleixin aquestes característiques, s’instal·larà un by-pass amb una clau de regulació, que permeti desviar cap a l’entrada de la bomba part del cabdal, però no serà possible conèixer amb precisió el cabdal en el circuit , excepte quan la clau del by-pass estigui completament tancada.

Quan s’utilitzin bombes regulables i amb la instal·lació en marxa en la posició de regulació

de la bomba donant el mínim cabdal, s’agafarà la indicació dels manomertres, i amb la diferència d’ambdós valors s’entrarà a la corba d’actuació de la bomba i proporcionada pel fabricant. S’utilitzarà la posició de regulació de la bomba que proporcioni el cabdal més pròxim al del disseny.

7. Equilibrat dels circuits.

Es recomanable equilibrar la longitud de les canonades d’entrada i sortida dels col·lectors, amb el fi de que el recorregut del fluid sigui el mateix per a tots ells i d’aquesta manera funcionessin tots en idèntiques condicions. A la pràctica es solen crear pèrdues de càrrega per tal de subsanar possibles errors de càlcul. Aquestes pèrdues de càrrega es poden crear per dos procediments:

Disminuint la secció dels conductors d’entrada dels col·lectors per mitja d’una arandella. En

els casos en que la pèrdua de càrrega pròpia del col·lector es molt petita. També, instal·lant claus de pas a la entrada i sortida de les bateries de col·lectors i regular el

pas de fluid fins que la pèrdua de carrega sigui la mateixa per a tots el col·lectors.



172/174

8. Prova de recepció.

Prova d’estanqueitat.

Amb la finalitat de comprovar la estanqueitat de totes les canonades i accessoris es provaran sota una pressió no inferior a 1.5 vegades la pressió nominal del circuit. El procés de prova s’ajustarà a la norma UNE 100.151 “Pruebas de estanquidad en redes y tuberias”.

La prova es realitzarà sempre abans de aïllar les canonades o realitzar els treballs de

construcció que poguessin deixar alguna part fora de la vista per a una revisió ocular. La prova anirà encarada a la comprovació de canonades, ja que els elements ja venen testats de fabrica. La pressió de prova serà inferior a la pressió de tarat de la vàlvula de seguretat.

Prova de funcionament o esclafament.

No existeix una prova o una normativa especifica a l’hora de la verificació. Aquesta es farà en un dia clar, sense efectuar consum d’aigua, les bombes arranquen pel mati en un temps prudencial, i paren per la tarda, obtenint-se una elevació adequada de la temperatura al dipòsit. La prova pot escurçar-se reduint-la a les tres o quatre hores centrals del dia, partint d’una temperatura freda de l’aigua en el tanc, havent-se de detectar un increment de la temperatura en un dia clar no inferior a 20 ºC.

Prova de circulació del fluid.

La prova consisteix en alimentar elèctricament les bombes, bé directament o bé amb un accionament manual quan aquest existeix, comprovant que entren en funcionament i que l’increment de pressió indicat pels manometres es el que correspon, segons la corba d’actuació de la bomba.

Proves d’accessoris.

Convé comprovar que les vàlvules de seguretat funcionen i que les canonades de connexió l’atmosfera no estan obstruïdes. El procés es realitzarà durant la prova de pressió del circuit, incrementant la pressió davant la vàlvula de seguretat fins a arribar a 1.1 vegades el tarat la pressió del tarat, comprovant que la vàlvula s’obre. S’ha de comprovar que les vàlvules de tall, omplida, buidat i purga de la instal·lació funcionen correctament.



173/174

1.1.9. PRESCRIPCIÓ TECNICA.

1. Descripció. Instal·lacions de calderes d’aigua calenta amb temperatura no superior a 100°C, per al servei a instal·lacions de calefacció i/o aigua calenta sanitària.

2. Components.

− Caldera, pressuritzada o no, per a combustible sòlid o fluid.

− Caldera normal, mixta, o mural con cremador atmosfèric par a gas.

− Cremador, presuritzat o no, para combustible líquid o gas. 3. Condicions prèvies. − Planell on es situen els locals en los que aniran allotjades les calderes. − Seccions i cotes d’aquests locals, així com la ubicació dels conductes de fums i tipus de ventilació dels locals. − Instal·lacions a servir per la caldera, tipus de combustibles que hem de subministrar. 4. Execució. CALDERA AMB O SENSE CREMADOR: − Aniran suportades sobre el paviment o sobre planxes metàl·liques disposades a la bancada o

ben fixades al paràmetre segons indicacions del fabricant, si la caldera es del tipus mural, en aquest cas estarà unida a les canalitzacions d’anada i retorn de calefacció o del circuit primari de l’escalfadordor de la instal·lació d’aigua calenta mitjançant ràcors o brides amb elements d’estanqueabilitat inalterables a l’aigua calenta i l’abasteixement de gas en cas de ser caldera de gas on els tubs tindran una preparació prèvia amb pintura de mini i estopes, pastes o cintes connectades al conducte d’evacuació de fums i a la canalització del vas d’expansió si aquest es obert.

− Quan el cremador es presuritzat o no, per a combustible líquid o gas, anirà embridat a la

placa del cremador de la caldera interposant un anell d’amiant connectat elèctricament i unit el filtre amb la canonada d’alimentació de combustible líquid o amb la canonada d’alimentació de gas intercalant el regulador de pressió i la electrovàlvula de tancament ràpid.

− La bancada de suport serà de formigó de resistència característica de 125 kg/cm², de 15 cm.

d’espessor i dimensiones en planta superiores a 10 cm. a les de suport de la caldera. La superfície tindrà una terminació reglada i fratasada i rebudes les plaques de suport de la caldera.

5. Normativa.

− NTE−ICC. − Normes UNE referents a materials.



174/174

6. Control.

− Comprovació a la recepció en obra de que els equips i materials compleixen les condiciones funcionals i de qualitat.

− Certificat d’Origen Industrial.

− Controls d’execució: Revisió de la instal·lació de la caldera i cremador en cada tipus de caldera, revisió de la instal·lació de calderes per cada deu equips de caldera amb cremador inclòs, comprovació de dimensiones, plantat mesurada amb regla de dos metres i horizontabilitat per cada bancada i cenicero.

Proves de servei de estanqueitat de l'equip de caldera de potencia calorífica major de 30.000 kcal/h., seguretat de flama en equips de caldera per a combustible líquid i gas i anàlisis de fums produïts per l'equip de caldera de potència calorífica major de 30.000 kcal/h.

7. Manteniment.

− Les modificacions d’instal·lació o condicions d’ús es realitzaran previ estudi d’un Tècnic Competent.

− La propietat conservarà en el seu poder la documentació tècnica relativa a l’equip de calderes, doble joc de manuals de funcionament, així com catàlegs de les peces de recanvi de tots els aparells amb els documents de garantia facilitats pel fabricant.

− Comprovació diària abans de la posta en marxa de l’equip del nivell d’aigua de la instal·lació, procedint a la seu reompliment si es insuficient. Neteja i revisió del cremador així com del conducte de fums i gasos mensualment.

− Neteja de l’equip de caldera i comprovació de la no existència de corrosió, fissures, etc, i que els accessoris de control, mesura i dispositius de seguretat presenten bon funcionament, al final de la temporada de us.

− La instal·lació es mantindrà plena d’aigua inclòs en els períodes de no funcionament per a evitar oxidacions per l’entrada d’aire.

Signat: ROGER GELONCH VILAMAJO

ENGINYER TÈCNIC INDUSTRIAL Signatura:


Projecte de control d’energia solar tèrmica, fotovoltaica i de persianes. Memòria descriptiva elèctrica


1/38

2. Memòria descriptiva elèctrica

2.1 Antecedents. Des de fa molts anys l’home ha aprofitat l’energia procedent del sol. Ha estat una constat des de sempre el fet d’intentar augmentar el rendiment d’aquest, ja sigui per escalfar alguna cosa o a un mateix. Les diferents cultures dominants al mon ja rendien un cert estudi a les possibles aplicacions de l’energia procedent del sol.

L’energia fotovoltaica es una energia relativament recent. Degut a la evolució dels materials i la tecnologia s’ha aconseguit una evolució dels materials i rendiments a l’alça i costos a la baixa.

L’energia elèctrica fotovoltaica es una energia en creixent expansió. Des dels primers dies es utilitzada majoritàriament en edificis aïllats i distants de la xarxa elèctrica convencional. Tot i això aquesta energia neta i renovable es va imposant poc a poc i fent la competència a l’energia elèctrica convencional. Aquest tipus d’energia requereix d’una gran inversió inicial que es va recuperant al llarg dels següents anys. També requereix una revisió periòdica de la instal·lació, així com un cert manteniment que l’energia convencional no requereix. Els beneficis son una autosuficiència energètica i inclòs la possibilitat de vendre un excedent d’energia a companyia amb la conseqüent compensació econòmica. Aquest tipus d’energia renovable ens permetrà de no fer ús d’altres energies nocives per al medi ambient, com poden ser les grans centrals nuclears, tèrmiques, així com la combustió de recursos derivats del petroli que en un futur no llunyà resultaran escassos i per tant el seu preu de cost elevat. El fet de no utilitzar aquestes energies nocives mencionades anteriorment permetrà reduir les emissions de gasos nocius com poden ser el CO i CO2 en el cas dels combustibles derivats del petroli. També es molt recomanable per tal d’evitar l’ús de l’energia procedent de centrals nuclears, degut al perill de les mateixes. Aquest tipus d’energia te poques avantatges quan es disposa d’energia convencional a l’abast. Ja que la companyia estarà obligada a donar subministre si l'habitatge es dins del casc urbà i te condició de solar, amb els costos a càrrec de la companyia, amb l’únic càrrec per al sol·licitant de la contractació. Malgrat tot, el fet de disposar d’autosuficiència energètica presenta una gran avantatja amb comparació a l’energia convencional.

2.2 Introducció. Aquest projecte ens permetrà realitzar l’electrificació d’un edifici, valorar la inversió a realitzar per part del propietari, així com trobar els punts a favor i els punts en contra. Determinar els materials adequats així com la correcta utilització i instal·lació dels mateixos. Realitzar un càlcul de necessitats energètiques en funció dels equipaments necessaris. Les dades obtingudes s’hauran d’analitzar i avaluar per tal de determinar-ne la viabilitat així com una possible ampliació a realitzar. L’electrificació per mitjà de plaques fotovoltaiques es un camp en estudi i expansió en el qual les tècniques van variant per tal d’anar aconseguit un cost més reduït per Watt produït. Cal reconèixer que el rendiment d’un pannell fotovoltaic es més aviat baix, pot rondar el 17 % el de silici policristali, passant per un 25 % el de silici monocristali fins a un 35 % de rendiment el de arseni de gali amb dispositiu concentrador. Aquest baix rendiment caldrà acompanyar-lo



2/38

amb elements d’un alt rendiment amb un consum baix. Aquests rendiments tant baixos contrasten en altres elements de captació d’energia solar que tenen un rendiment molt alt, com poden ser els col·lector solars tèrmics. Per a l’obtenció de les necessitats energètiques ens basarem en taules on es relaten els consums necessaris en funció dels aparells elèctrics de que es disposi a l’edifici.

2.3 Objectius. Els objectius a cobrir per part d’aquest projecte son l’avaluació de la viabilitat de l’electrificació per mitja de pannells fotovoltàics, bateries d’acumulació i l’ús d’aparells de baix consum.

Per a tal efecte, es dimensionarà una superfície de pannells col·lectors fotovoltàics, els quals degudament instal·lats proporcionaran una potencia en forma de tensió continua, la qual caldrà emmagatzemar per utilitzar en un moment de demanda on els pannells poden resultar insuficients.

Per tal d’optimitzar resultats ens basarem en un ús racional dels recursos, es a dir, en intentar evitar al màxim un ús inadequat dels recursos procedents de l’energia solar, mitjançant l’ús d’aparells de baix consum, que tot i ser una mica més cars, ens ajudaran a amortitzar el cost mitjançant un baix consum d’energia, que a la vegada implicarà una menor superfície de pannells col·lectors, així com un dimensionat menor de les bateries d’acumulació ja que el consum energètic serà menor. L’evolució de la venda de mòduls fotovoltàics al llarg dels últims quinze anys ha estat ascendent passant d’unes vendes en potencia de 20 MW l’any 1986 a 102 MW l’any 1997 en pannells fotovoltàics, on s’observa un clar augment en les vendes a mesura que la població es va concienciant de l’eficiència d’aquest mètode alternatiu de generació d’energia, així com una millora en el rendiment i una reducció del cost d’aquests articles, que permeten a una major part de població tenir-hi accés.

2.4 Diagrama de blocs.

Per tal de dur a terme tot el descrit anteriorment, la instal·lació elèctrica a dissenyar estarà composta pels següents elements:

Figura 1. Diagrama de blocs.



3/38

a) Pannells fotovoltàics.

b) Acumuladors.

c) Reguladors.

d) Convertidors.

e) Altres elements :

• Alarmes i desconnectors de baix voltatge.

• Programadors horaris.

• Temporitzadors.

• Dispositius de control i mesura.

• Elements d’il·luminació.

• Elements optimitzadors d’acoblament.

a) Pannells fotovoltaics.

L’electricitat es una de les formes d’energia més versàtils i que millor s’adapta a cada necessitat. La seva utilització es molt extensa avui en dia i resulta pràcticament impensable una societat evolucionada sense la seva utilització. La forma d’utilització pot ser en corrent continua o en corrent alterna. Existeixen dos conjunts de procediments per aconseguir la conversió d’energia solar en energia elèctrica, segons l’utilització de l’energia cinètica com a forma intermitja del procés de conversió. El primer grup està format pels sistemes de conversió termodinàmica, el segon grup el constitueixen els sistemes directes, que no requereixen parts mòbils i estan basats en les interaccions físiques entre els fotons de la radiació incident i els electrons dels materials que sobre els que incideixen.

La producció fotovoltaica a nivell mundial, es produeix aproximadament en parts iguals entre Europa, Estats Units i Japó. El cost mitjà d’un Watt de potencia es situà a finals de 1997 al voltant dels tres euros. L’efecte fotovoltaic consisteix en la conversió de l’energia que transporten el fotons de llum, quan incideixen en sobre materials semiconductors convenientment tractats, en energia elèctrica capaç d’impulsar els electrons despedits a través d’un circuit exterior, realitzant un treball útil. Un tractament del material semiconductor es necessari, ja que si no es tractés l’energia del fotó es convertiria en calor. Per tal de produir una corrent elèctrica, s’han d’extreure els electrons alliberats fora del material abans de que aquests tornin a reconvinar-se amb els llocs buits deixats pels electrons (forats). Això es pot aconseguir introduint en el material semiconductor elements químics que contribueixin a produir un excés d’electrons i de forats. Aquests elements químics alteren les propietats intrínseques dels semiconductors, se’ls anomenen dopants i el procés d’incorporació al semiconductor se l’anomena dopatge. Un dopant adequat per al silici es el boro, el qual te un electró d’enllaç menys que el silici, i per tant, cada àtom de boro pot unir-se amb tres àtoms de silici, deixant un forat en el lloc on existiria el quart electró d’enllaç en el cas de que l’àtom fos de silici. Aquesta estructura se l’anomena semiconductor de tipus P.



4/38

Un altre dopant per al silici es el fòsfor. En aquest cas, al tenir un electró d’enllaç més que el silici i substituir un àtom de fòsfor a un àtom de silici en la ret cristal·lina, l’electró sobrant queda lliure i el semiconductor se l’anomena de tipus N (negatiu). La càrrega neta de la ret cristal·lina es rigorosament zero, ja que cada àtom conté el mateix nombre d’electrons que de protons, equilibrant-se les càrregues. El nom de positiu i negatiu fa referència a unes càrregues aparents que queden lliure a la ret cristal·lina però no a un estat elèctricament descompensat. Si les regions, la P i la N, es situen adjacents una al costat de l’altra, alguns del electrons lliures de la regió N es poden difondre fins a la zona P, travessant la frontera entre ambdues i ocupant els forats lliures de la mateixa. La zona immediata a la frontera de separació queda ara carregada negativament en el semiconductor P i positivament en el N. Es crea així una típica unió P-N en el qual el camp elèctric creat com a conseqüència del pas de les càrregues abans mencionat estableix una barrera potencial que impedeix que el procés de pas dels electrons d’electrons continuï indefinidament. Si incideix llum i els fotons comuniquen energia als electrons del semiconductor, alguns d’aquests electrons poden travessar la barrera del potencial, essent expulsats fora del semiconductor a través d’un circuit exterior: es produeix una corrent elèctrica. Els electrons, després de recórrer el circuit extern, tornen a entrar en el semiconductor per la cara oposada. El material semiconductor en cap moment emmagatzema energia sinó que l’únic que fa es generar-la, es a dir, transformar l’energia radiant únicament quan aquesta incideix sobre ell. No tots els fotons es comporten de la mateixa manera en la producció d’electricitat per efecte fotovoltaic. Unes freqüències son més apropiades que d’altres per produir aquest efecte, segons el tipus de material semiconductor. La resposta espectral es una mesura de l’eficiència amb que en un determinat dispositiu fotovoltaic es produeix la conversió lluminosa ? energia elèctrica per a una determinada freqüència de la llum incident. En una típica cèl·lula de silici aquesta conversió sols es significativa per a longituds d’ona compreses entre 350 i 1100 nanometres, amb un màxim al voltant dels 800 nanometres, metres que per al silici amorf l’interval va des de 350 fins a 800 nanometres, amb un màxim al voltant dels 520 nanometres. Una cèl·lula fotovoltaica es una unitat formada per materials semiconductors capaços de produir, mitjançant una unió P-N, una barrera potencial que faci possible l’efecte fotovoltaic. Les cèl·lules s’interconnexionen en sèrie per tal que els electrons expulsats d’una siguin recollits per la següent, comunicantlos-hi energia addicional, a fi d’aconseguir una diferència de potencial per a que el circuit exterior que sigui adequada a efectes pràctics. En funció de la naturalesa i característiques dels materials semiconductors que la formen, les cèl·lules es poden classificar en diversos grups. El tipus de cèl·lula més comú i el primer produït industrialment, es el format per silici pur monocristal·lí. La cèl·lula final produïda te un rendiment aproximadament igual a la meitat del màxim teòric del material de que està construïda. Aquesta pèrdua de rendiment es deguda a tres causes principalment:



5/38

- Pèrdues per reflexió, les quals, malgrat que han estat reduïdes, mai es possible fer desaparèixer totalment.

- Els fotons que incideixen sobre la rejilla metàl·lica enlloc de sobre el material semiconductor es perden, sense produir efecte fotovoltaic.

- Al circular la corrent a través de la cèl·lula es produeixen petites pèrdues per efecte Joule.

El rendiment d’una cèl·lula monocristal·lina de silici no sol superar el 15 %. Si en el procés de fabricació, enlloc de partir d’un monocristall, es deixa solidificar

lentament en un motlle rectangular la pasta de silici, s’obté un sòlid format per molts petits cristalls o grans de silici, del qual poden tallar-se cèl·lules policristalines quadrades. Aquestes cèl·lules han arribat a una amplia comercialització, encara que els seus rendiments son una mica inferiors que els monocristal·lins, el seu preu també ho es.

Una cèl·lula solta solament es capaç de proporcionar una tensió d’algunes dècimes de

volt, per a les cèl·lules de silici es de un mig volt, i una potència màxima d’un o dos Watt. Per tal d’obtenir unes precises tensions de 6, 12 o 24 volts mitjançant cèl·lules fotovoltaiques, cal connectar-les entre si en un número determinat. A aquest conjunt de pannells convenientment ensamblat, i protegit contra agents exteriors contra agents externs, se’ls anomena pannells o mòduls fotovoltàics. Per tal d’aconseguir un pannell de 12 volts nominals usualment es necessita un número de cèl·lules entre 30 i 40, segons les característiques de les mateixes.

Els pannells adopten una forma quadrada o rectangular, amb àrees que van des de

aproximadament 0.1 m2 a 1 m2 el gruix total, sense el marc protector no sol superar els 3 cm. Son relativament lleugers, un pannell de 0.5 m2 pot pesar 6 o 7 kg, i malgrat que son rígids aparentment, son capaços de sofrir lleugeres deformacions per adaptar-se als esforços mecànics a que poden veure’s sotmesos.

Els diferents components del pannell poden ser: - Una coberta de vidre temperat, en alguns models es poden utilitzar materials

orgànics. - Varies capes de material encapsulant a base de silicones i altres productes orgànics

que tinguin una alta transmissió de la radiació i una baixa degradabilitat a la acció de la mateixa durant llarg temps.

- Una o varies cobertes protectores posteriors, també de vidre o TEDLAR. Les

cobertes posteriors opaques i de color clar presenten l’avantatge addicional de reflexar la llum que ha aconseguit passar, fent-la retornar cap a la part frontal del pannell.

- Un marc d’acer inoxidable o alumini, que el suporti al conjunt envoltant-lo en tot el

seu perímetre.

Els contactes elèctrics exteriors hauran d’assegurar una perfecta estanqueïtat quan s’efectuï la unió amb el conductor exterior o amb altres pannells. Alguns pannells porten també preparada una posta a terra, que serà precisa utilitzar quan, per acoblar-se un cert número de pannells, la potència total sigui considerable.



6/38

Les característiques elèctriques ens permetran obtenir una resposta d’un pannell a la radiació solar, podent-se descriure mitjançant uns paràmetres.

- Corrent de curtcircuit (isc). Es la intensitat màxima de la corrent que es pot obtenir

d’un pannell sota unes condicions. Aquesta mesura resulta de mesurar amb un amperímetre, el corrent en borns del pannell.

- Voltatge a circuit obert (Voc). Es el voltatge màxim que podria mesurar amb un

voltímetre, sense permetre que passi corrent alguna entre els borns d’un pannell.

- Corrent (i). A un cert voltatge (V). Les dues definicions anteriors corresponen a casos extrems. En condicions normals, el pannell produeix una determinada corrent elèctrica i que flueix a través del circuit extern que uneix els borns del mateix i que posseeix una determinada resistència R. Si la diferencia de potencial entre les borns es V, diem que per a una corrent i obtenim un voltatge V.

- Potència màxima (PM). En unes condicions determinades la intensitat i tindrà un cert

valor comprés entre 0 i isc, corresponent-li un voltatge V que estarà comprès entre 0 i Voc. Com la potència es el producte de voltatge per intensitat, el valor màxim de la potència correspondrà a un par de valor i, V, en principi desconeguts. El valor màxim de la potencia s’obté quan la resistència del circuit extern es tal que determina uns valors iM i VM tal que el seu producte sigui màxim.

- Eficiència total del pannell. Es el quocient entre la potència elèctrica produïda per

aquest i la potència de la radiació incident sobre el mateix.

- Factor de forma (FF). Es un concepte teòric, útil per a mesurar la forma de la corba definida per les variables i i V.

( ) OCSC

MM

OCsc

M

ViVi

ViP

FF⋅⋅

=⋅

=

El punt de potencia màxima correspon aproximadament a un 80 % del voltatge a un circuit obert Voc, per a la majoria de mòduls comercials.

Les dues variables que més influeixen sobre la resposta elèctrica son: la intensitat

radiant incident sobre el pannell i la temperatura ambient. Les condicions estàndard per tal de mesurar la resposta de pannells fotovoltàics es una intensitat radiant de 1000 W/m2 i una temperatura de cèl·lula de 25 ºC. La intensitat de corrent elèctrica es proporcional a la intensitat de la radiació incident, el voltatge augmenta amb la radiació seguint una corba exponencial molt diferent a la de la corrent. Cada fabricant subministra les corbes de variació amb la temperatura de les magnituds característiques del pannell. Unes variacions tipus aplicables als diferents tipus de plaques son:

- Per a pannells de cèl·lules de silici el voltatge disminueix a raó de 2.3 x 10-3 volts per cada cèl·lula que contingui el pannell i per cada ºC d’augment de temperatura de la cèl·lula per sobre dels 25 ºC. la corrent augmenta a raó de 15 x 10-6 ampers per cada centímetre quadrat d’àrea de cèl·lules i graus centígrads d’augment de temperatura per sobre de 25 ºC.

- Per a pannells amb tecnologia de pel·lícula prima les variacions son respectivament de -2.8 x 10-3 V / cèl·lula i +1.3 x 10-5 A / cm2 per cada grau centígrad d’augment.



7/38

Per tant, a la pràctica es pot dir que la potència del pannell disminueix aproximadament

un 0.5 % per cada grau d’augment de la temperatura de la cèl·lula per sobre dels 25º C. En la majoria dels casos cal suposar que la temperatura mitja de treball de la cèl·lula es

20 ºC superior a la de l’ambient, el qual constitueix una bona aproximació. Per aquests concepte el rendiment del pannell baixa a un 90%.

La potència nominal del pannell, es la que dictamina el fabricant o una entitat

encarregada d’efectuar les mesures, assegurant que el pannell es capaç de subministrar sota unes determinades condicions.

La potència nominal pico es la proporcionada al rebre el pannell una irradiació de 1000

W/m2 quan la temperatura de les cèl·lules es de 25 ºC. Una intensitat radiant de 1000 W/m2 constitueix un pic màxim en les mesures reals de la intensitat radiant.

Els pannells estan dissenyats per formar una estructura modular, essent possible

combinar-los entre si, en sèrie paral·lel o de forma mixta, a fi d’obtenir la tensió i intensitats necessàries. A pannells en sèrie es suma el voltatge de cada pannell i es manté constant la intensitat, amb els pannells en paral·lel es manté constant el voltatge, però augmenta la corrent. El fabricant proporcionarà els accessoris i les instruccions de la forma de connexió, aquestes connexions es realitzaran amb terminals als cables.

Es important que tots els pannells que s’interconexionen han de tenir la mateixa corba i-

V per tal d’evitar descompensacions. Si de varis mòduls connectats en sèrie, un falla, ja sigui per avaria o per rebre ombra

temporal, aquest mòdul es convertirà en una càrrega resistiva que dificultarà, o impedirà totalment, el pas a través de la corrent generada pels altres mòduls sèrie. Tota la filera de mòduls en sèrie quedaria fora de servei i podria ser que la generació de calor per efecte Joule, acabés per inutilitzar-lo completament. Per tal de prevenir-ho, els mòduls connectats en sèrie es doten d’un petit element denominat díode de “by-pass”. Aquest element proporciona un camí alternatiu a la corrent generada pels altres mòduls. El díode de “by-pass” es connecta amb el seu càtode unit al terminal positiu del mòdul.

El bastidor que subjecta el pannell compleix una missió molt important, ja que una subjecció deficient comporta la paralització de la instal·lació. Molts fabricant ja faciliten les peces necessàries per al muntatge del pannell. El principal enemic no es el pes, sinó la força del vent. Si el vent desprèn algun pannell, aquests resultaran danyats o molt danyats, havent de ser substituïts. L’estructura haurà d’aguantar com a mínim una velocitat de 150 km/h. L’estructura te la missió de fixar la inclinació dels pannells segons els següents punts:

- 20º major que la latitud per a instal·lacions de funció prioritària a l’hivern.

- 15º major que la latitud per a instal·lacions de funcionament més o menys uniforme durant tot l’any, per exemple, electrificació d’habitatges, bombes d’aigua, repetidors de TV, entre d’altres.

- Igual que la latitud per a instal·lacions de funcionament prioritari en primavera o estiu.

La inclinació es una mica més elevada que en el cas del col·lectors tèrmics amb la

intenció d’intentar captar tota l’energia possible en els mesos més desfavorables. Els pannells fotovoltàics poden instal·lar-se en estructures que descansin sobre la teulada, sobre un paràmetre vertical, sobre la teulada o terrassa, entre d’altres. En els anclatges o empotraments de



8/38

l’estructura, s’utilitzen blocs de formigó i cargols roscats. Tant l’estructura com els suports hauran de ser preferiblement d’acer inoxidable o ferro galvanitzat i els cargols d’acer inoxidable. El gruix de la capa de galvanitzat haurà de ser de 100 µm. L’estructura ha de permetre una alçada mínima de 30 cm sobre el nivell del terra, però en llocs de molta precipitació de neu, aquesta altura serà major per tal d’evitar que quedin parcial o totalment recoberts per les successives capes de neu acumulades a l’hivern. Les estructures de ferro galvanitzat ofereixen una bona protecció davant els agents corrosius externs, amb l’avantatge que el zinc es compatible químicament amb el morter de cal i de ciment, un cop aquests estan secs. Les estructures solen muntar-se mitjançant cargols. Per tal de pal·liar l’efecte de corrosió galvànica, que es produeix quan dos metalls diferents es posen en contacte, s’utilitzen uns aïllants que eviten el contacte físic entre el marc i l’estructura.

Dimensionat d’un sistema.

Un dimensionat correcte es molt important, tant pel bon funcionament com per la llarga

vida de la instal·lació. Els elements han de guardar entre si la proporció justa i equilibrada. De res servirà que es dimensioni el camp de pannells si la bateria pot emmagatzemar poca capacitat. El dimensionat tindrà en conte el perjudici en cas de la paralització de la instal·lació. Caldrà valorar la possibilitat de tenir alguns dies l’any la instal·lació fora de funcionament, o per una altra banda, sobre dimensionar la instal·lació a costa d’utilitzar quasi sempre un petit percentatge de les possibilitats de la mateixa.

Criteris de partida. Estudi de les necessitats a cobrir.

El primer pas serà definir perfectament els objectius de la instal·lació, en funció als futurs usuaris i a les seves necessitats reals. S’ha de tenir en conte la possibilitat de realitzar una estructura modular, amb la qual resultarà fàcil anar afegint pannells i acumuladors a mesura que les necessitats creixin. Això pot resultar un pel més car però pot ser interessant per a futures ampliacions de pannells.

Els fabricants facilitaran les potències reals dels aparells, caldrà tenir en conté que el

rendiment farà variar la potència teòrica i la potència consumida. No es poden establir uns valors fixes de pèrdues, sinó que caldrà englobar-les dins d’un coeficient global. Un cop obtinguda la potència, caldrà determinar els temps mitjans d’utilització diaris, setmanals, mensuals o anuals de cadascun dels elements, tenint en conté possibles modificacions d’aquestes utilitzacions.

En els casos en que el consum es homogeni al llarg de l’any, es poden establir uns temps mitjans diaris, que es suposen constants. També resulta interessant la seva distribució de l’utilització al llarg del dia per tal de poder calcular el consum fora d’hores d’aportació solar.

Càlcul de la potència dels pannells. El valor E obtingut anteriorment es l’energia que ha d’entrar a través dels borns de l’acumulador, la qual te el seu origen en els pannells. Es sol instal·lar un regulador que dissipa l’energia en forma de calor o talla el subministre durant certs períodes, per tant l’energia que han de poder produir els pannells ha de ser superior a la necessària. Per norma general considerarem que l’energia procedent dels pannells i que serà dissipada pel regulador serà d’un 10 % d’aquesta.



9/38

En les èpoques més desfavorables, que serà a l’hivern, la càrrega màxima difícilment es podrà aconseguir, l’acumulador no desaprofitarà molta energia i es pot acceptar un rendiment del 90 %. Per tant, tenim:

Ep = 9.0

E

Per tal d’avaluar l’energia que un pannell pot produir diàriament en una determinada localitat resulta útil el concepte del número de hores de sol pic (H.S.P.) del lloc en qüestió, i que es el valor de l’energia H total incident sobre una superfície horitzontal de 1 m2, el valor en MJ però expressat en KW·h, i com que 1 kW·h = 3.6 MJ, resultant que H.S.P. = 0.2778 H. Les hores de sol pic son les hores en que la intensitat del sol es de 1000 W/m2.

El nombre de pannells s’han d’instal·lar vindrà donat pel quocient entre Ep i l’energia

que realment es capaç de produir al llarg del dia, que es un 10 % menor que la potència màxima teòrica, que sol ser la potència nominal que especifica el fabricant.

Tenim doncs:

Numero de pannells = ( ))...(9.0 PSHPEp

⋅

En el factor corrector 0.9 s’inclou també les petites pèrdues addicionals degudes a

possible pols, fang sobre els pannells o pèrdues per reflexió en els moments d’incidència molt obliqua. En el cas que la potència nominal P, agafada del catàleg en les condicions reals de treball, no serà necessari utilitzar el coeficient 0.9.

Esquema del procés de càlcul per a determinar la capacitat de l’acumulador i el número

de pannells necessaris. 1. Partir de la potència en Watt de cada aparell de consum i estimar el nombre

d’hores que ha de funcionament diari del mes més desfavorable. 2. Calcular en W·h el consum diari ET en el mes més desfavorable.

3. Elegir el nombre N de dies d’autonomia i obtenir la profunditat de descàrrega

màxima pd admesa per l’acumulador. Aproximadament un 0.8 per als de Ni-Cd o els estacionaris de Pb-Sb i 0.4 per als de Pb-Ca.

4. Calcular l’energia necessària E = ET / R.

( )

vcbd

avcb kkkp

NkkkkR −−−

⋅⋅−−−−=

11

Els valors més usuals son: kb = 0.05 ka = 0.005



10/38

kc :

0 Si no existeix convertidor, o si el rendiment d’aquest ja s’ha tingut en conté al calcular la potència real.

0.2 Quan existeix un convertidor senoidal que afecta a tot el

circuit de consum. 0.1 En el cas que el convertidor sigui d’ona quadrada.

kv :

0.15 Si les potències de partida utilitzades en l’apartat 1 són les teòriques de cada aparell.

0.1 Terme general, en cas de no conèixer els rendiments. 0.05 Si les potències de partida son realment les consumides

per cada aparell, havent tingut en conte les pèrdues.

5. Calcular la capacitat útil de la bateria Cu = E·N.

6. Calcular la capacitat nominal de la bateria C = d

u

pC

.

7. Trobar el valor de l’energia H per al mes més desfavorable i la localitat en

qüestió.

8. Trobar el valor d’hores de sol pic. H.S.P. = 0.2778 kH

k es el coeficient de correcció per inclinació dels pannells.

9. Si els pannells son bifacials i es munten amb un fons reflectant apropiat, multiplicar la seva potencia nominal P per un factor 1.2, a menys que la potencia nominal ja inclogui la potencia absorbida per la cara dorsal.

10. La potencia Ep que han de produir els pannells es major que E, degut a les

pèrdues en el regulador. S’estima :

Ep = 9.0

E

11. Calcular el nombre de pannells necessaris de potencia nominal P.

Nº de pannells = ( )[ ]...9.0 SPHPEp

⋅ el factor 0.9 es opcional.



11/38


Mòdul fotovoltaic BP-585.

· Cèl·lules fotovoltàiques de silici monocristal·lí fabricades mitjançant tecnologia de malla gravada per làser (tecnologia LGB) per a obtenir la màxima densitat energètica.

· Dissenys basats per la màxima fiabilitat i el mínim manteniment.

· Produïts utilitzant tecnologia pròpia de fabricació de cèl·lules, laminació i encapsulat.

· Altament resistent a l’aigua, l’abrasió, la pedra i altres factors climàtics.

· Bastidor lleuger d’alumini anoditzat amb junta perifèrica de silicona.

· Solament s’utilitza materials àmpliament experimentats i de característiques comprovades.

· Dissenyats i fabricats per complir amb les especificacions internacionals.

· Especificació europea ESTI 503/ IEC 1215.

· Garantia del producte per 20 anys. Característiques de la cèl·lula.

36 cèl·lules SATURNO pseudo quadrades de silici monocristal·lí de 125 mm de costat, connectades en sèrie.

Figura 2. Figura del pannell fotovoltaic.

Denominació del mòdul BP - 585 Potencia màxima nominal (Pmax):

85,00 W

Tensió en el punt Pmax (Vmp)

18,00 V

Intensitat en el punt de Pmax (Imp):

4,72 A

Corrent de curtcircuit (Isc) 5,00 A Tensió de circuit obert (Voc) 22,03 V Mínima potència (Pmin) 80,00 W

Taula 1. Taula de característiques.



12/38

Dimensions

· Longitud : 1.188 mm.

· Amplada : 530 mm.

· Gruix : 38,5 mm.

· Pes : 7,5 kg. Característiques de potència. Totes les especificacions son les mesures en condicions de prova estàndard (STC).

Condicions de Prova Estàndard Descripció Paràmetre Valor

Intensitat d’il·luminació Irradiació (W/m2) 1.000 Constant solar Massa aerea (AM) 1.5 Temperatura Temperatura de la celda ( ºC) 25

Taula 2. Característiques de les condicions de prova estàndard.

Descripció dels paràmetres de funcionament.

P max. : Màxima potència d’un mòdul. Punt on el producte V·I es màxim.

V mp : Tensió en el punt de màxima potència.

I mp : Intensitat en el punt de màxima potència.

I sc : Intensitat de curt circuit d’un mòdul.

V oc : Tensió en circuit obert d’un mòdul.

Pmin. : Potència mínima garantitzada d’un mòdul.

Tolerància de potencia mínima. Tots els mòduls d’alta eficiència que es subministren tindran, un marge de 5 Watt de potència pic, a la baixa sobre el valor nominal. Certificació comunitària ISPRA Nº503. Els mòduls de BP Solar han estat provats en el centre d’Investigació Comunitària de ISPRA (Itàlia) de la Comissió Europea de la U.E. (Acord N-503), i reuneix totes les condicions necessàries per a la seva comercialització. Les proves de qualificació a les que s’han sotmès els mòduls que s’indiquen a continuació, demostren la idoneïtat dels mòduls per al seu ús en exteriors. Els mòduls tenen una duració de com a mínim 20 anys, estant garantitzats per a 10 anys.

· 200 cicles tèrmics passant de - 40 ºC a 85 ºC.

· 10 proves de humitat/congelació passant de 85 ºC amb un 85 % d’humitat relativa a - 40 ºC.

· Proves d’impacte de pedregada.

· Exposició a raigs ultravioletes.



13/38

· Exposició a la intempèrie.

· Calor humit.

· Resistència a ombres parcials (efecte “hot spot”).

· Resistència mecànica (resposta a vents superiors a 225 km/h). Les especificacions de potencia son efectuades segons les Condicions de Prova Estàndard de BP Solar. Aprovat pel grup TÜV Rheinland per al seu ús com a equip de Classe II. Coeficient de tensió temperatura de VOC : 0.0077 V/mòdul/ ºC

Coeficient d’intensitat temperatura de ISC : 1.39 mA/mòdul/ ºC

Coeficient de temperatura de PMAX : -0.40 W/mòdul/ ºC

Coeficient de temperatura de PMAX : - 0.45 %/ mòdul/ ºC

Fabricació Els mòduls BP585 es fabriquen amb materials industrial i tècniques de laminació estandarditzades. La tornilleria utilitzada es d’acer inoxidable. La caixa de connexions es fixa al bastidor dels mòduls mitjançant cargols, per evitar tensions en les connexions entre el laminat i la caixa de connexions. Els materials que s’utilitzen son:

· Superfície frontal: Vidre temprat de baix contingut de ferro, alta transmissió lumínica (92 %) i 3 mm de gruix.

· Encapsulant: Etilè - Vinil - Acetat (EVA).

· Superfície posterior: Trilaminat de PVF/poliester/PVF.

· Bastidor : Alumini anoditzat extruït.

· Junta de bastidor: Silicona acrílica.

· Caixa de connexions: HPDE. Les connexions elèctriques es fan a través d’una regleta en l’interior de la caixa de connexions. També s’inclouen tres prensaestopes i tres orificis addicionals (adequats per al cable conductor o prensaestopa) que permeten la connexió sèrie i/o paral·lel.

Estructures de suport. L’anclatge i la pròpia estructura hauran de ser suficients per a garantitzar el seu

comportament estable davant els vents de màxima intensitat que cap esperar a la zona, i com a mínim, resistiran velocitats de 150 km/h. El propi fabricant o distribuïdor dels pannells subministra l’estructura adequada per als mateixos.

b) Els acumuladors. Els acumuladors han de complir unes certes funcions com son:



14/38

- Subministrar una potència instantània, o durant un temps limitat, superior a la que podrien subministrar els pannells. Necessària en el cas d’arrancada de motors i les neveres, que en el moment d’arrancada necessiten durant uns segons unes potències bastant superiors a les potències de normal funcionament.

- Mantenir un nivell de tensió estable. La tensió de sortida del pannell varia en funció

de la intensitat radiant, aquest fet pot resultar inadequat per al funcionament dels aparells.

Al moment en que es connecta els borns de la bateria de l’acumulador als terminals del

pannell, unint els pannells del mateix signe, el voltatge de la bateria, que es pràcticament constant, es el que determina el voltatge de funcionament dels pannells en funció de la corba I-V de resposta elèctrica del pannell, es a dir, el voltatge el fixarà la bateria i mai el pannell. El valor del voltatge d’una bateria pot variar en funció de l’estat de la càrrega en 1 o 2 volts per sobre o per sota del seu valor mitjà. El rang de treball doncs quedarà situat entre els 11 i 15 volts. Es tendeix a obtenir uns 17 V. Malgrat pot semblar un valor molt alt, ja que amb uns 14.5 V seria suficient, aquest marge de seguretat es vàlid ja que si la temperatura de treball de la cèl·lula augmenta, el voltatge caurà, però encara estarà dins un marge de complir la seva funció. Si el voltatge s’ajustés molt per a una temperatura de 25 ºC, quan les condicions fossin desfavorables el pannell no podria generar suficient energia per introduir corrent a la bateria.

El fet de deixar aquest petit marge suposarà una petita pèrdua respecte a la potència

màxima que el pannell pot subministrar. Per tal d’obtenir la potencia de treball, poden agafar com a valor típic del voltatge com a 14 V i obtindrem de la corba I-V el valor de I, i obtindrem la potència del valor 14·I.

L’elecció es sovint un compromís entre l’economia i la idoneïtat, respectant el principi

de procurar la màxima qualitat mínima necessària que assegura la fiabilitat i llarga vida de la instal·lació.

L’acumulador mai serà sotmès a intensitats de descàrrega grans, pel que la seva

capacitat real superarà inclòs a la nominal especificada pel fabricant. Pel que respecta a la capacitat de l’acumulador, normalment es refereix a un temps de 100 hores o més, que seria el temps d’autonomia mínima que es exigible a la instal·lació.

Les dues grans classes de bateries que s’utilitzen per aplicacions fotovoltaiques son les

de níquel - cadmi i les de plom - àcid. Les bateries de níquel - cadmi son més cares però ofereixen una excel·lent fiabilitat i

resistència. Poden suportar descàrregues de fins a un 90 % de la seva capacitat teòrica recuperant-se totalment i aguantar temperatures bastant baixes. Els curt circuits que malmetrien les bateries de plom, no son massa perillosos per la de Ni-Cd, i una eventual manca d’aigua deixaria temporalment de funcionar fins que se l’hi afegeix, no produeix gasos corrosius i el seu manteniment es mínim.

Les bateries de Ni-Cd, en general, es major que les de plom - àcid. Però l’elevat cost

dels acumuladors d’alcalins fa que s’utilitzin majoritàriament les de plom - àcid. El tipus d’acumulador més adequat per a instal·lacions fotovoltaiques es l’estacionari, apte per a serveis semicontinus o intermitents, sense que es vegi en cap moment forçada a subministrar intensitats elevades per a curts períodes de temps. Els acumuladors de plom - antimoni Pb-Sb de plaques tubulars son uns dels més utilitzats a instal·lacions mitjanes i grans. Admet descàrregues moderadament altes, encara que el número de cicles de càrrega i descàrrega, i per tant la vida útil, serà major quan menor sigui la profunditat de descàrrega a la que regularment es sotmès. L’ideal es que aquesta es mantingui inferior al 30 %, podent arribar ocasionalment al 80% com a màxim, i per aquest motiu s’anomena a aquest tipus de bateries de cicle profund.



15/38

Les bateries estacionaries de Pb-Sb solen subministrar-se en celdes o elements de

polipropile translúcid, cada un d’ells amb una tensió d’un par de volts, unint-se en sèrie 6 o 12 d’aquests elements per tal d’aconseguir la tensió de 12 o 24 volts desitjada.

Un altre tipus de bateria adequada per a petites instal·lacions es la de Pb-Ca (plom -

calci) que presenta les avantatges de no necessitar manteniment i tenir baixa autodescàrrega, malgrat que al ser de cicle superficial, no admet gran número de cicles per sota del 15 % de la capacitat i en cap cas aguanta profunditats de descàrrega superiors al 40 %, del que resulta que la capacitat utilitzable es la meitat que la de una estacionària de igual valor nominal.

En els cicles de càrrega i descàrrega, si es considera una instal·lació típica fotovoltaica

que subministra electricitat per la il·luminació i altres necessitats de l’habitatge, durant el dia els pannells fotovoltàics generaran energia que s’utilitzarà per a satisfer els consums que s’efectuïn en els moments coincidents en els de producció. L’energia sobrant serà la que absorbirà la bateria si no està a plena càrrega, si ho estes es dissiparia en forma de calor o s’impediria el pas amb algun dispositiu automàtic. Durant el vespre i la nit que es quan la il·luminació artificial es més necessària i els consums son majors, aquesta energia es extreta de la bateria, disminuint el nivell de càrrega de la bateria.

Quan es produeixen dos o més dies escassos de llum pràcticament tot el consum es fa a

costa de l’energia emmagatzemada en la bateria, un cop passats els dies de poca insolació, els pannells van recarregant poc a poc la càrrega de la bateria fins a la màxima capacitat, aquesta operació pot tardar algun dia, ja que s’ha de continuar donant el consum diari. Es completa el que s’anomena cicle autònom, anomenat d’aquesta manera per que la bateria únicament depèn de la seva pròpia capacitat per a satisfer les necessitats energètiques durant aquest període. La profunditat de descàrrega en el cicle diari es petita, entre 5 i 10 % de la capacitat total per a instal·lacions d’electrificacions d’habitatges. Les profunditats de descàrrega depenen del tipus de bateria i s’ha de seguir les recomanacions indicades pel fabricant. En cap cas s’ha de superar el 80%, límit recomanat per la bateria de Ni-Cd i la estacionaria Pb-Sb, reduint-se al 40 % si es tracta de bateries no estacionaries però especialment dissenyades per a us fotovoltaic, com la Pb-Ca.

El comportament de la bateria d’acumuladors en una instal·lació fotovoltaica te un

rendiment força elevat, de l’ordre del 90 %, degut a les poques pèrdues per efecte Joule i altres causes. El voltatge en borns de la bateria està en funció de diversos factors:

1. Nivell o estat de càrrega. El voltatge disminueix a mesura que la bateria es descàrrega. Per tal d’obtenir la càrrega de la bateria ho podem fer amb el voltímetre, però si està connectat als pannells o alimentant algun aparell, la lectura no serà la correcta, si no tant sols aproximada. Una mesura més exacta del nivell de càrrega s’obté mesurant la densitat relativa de l’electrolit per mitjà d’un densimetre i portant el valor obtingut a la gràfica corresponent per tal d’obtenir la càrrega.

2. Velocitat de càrrega o descàrrega. Si una bateria està rebent una certa intensitat de càrrega, la diferència de potencial es sempre una mica major que a la que tindria si es desconnectes la corrent de càrrega degut a la resistència interna de la bateria que sempre suposa un obstacle addicional. Pel contrari, si la bateria s’està descarregant la petita caiguda de potencial fa que la tensió en borns sigui lleugerament inferior. Quan major sigui la intensitat, major serà la caiguda de tensió en borns de la bateria.



16/38

3. Temperatura de la bateria. Al ser les reaccions de naturalesa química, la temperatura influirà de forma decisiva. El voltatge final recomanat per a una correcta reacció química, serà major quan més baixa sigui la temperatura exterior, ja que la reacció s’efectuarà amb major dificultat.

L’autodescarrega cal tractar-la com si fos un altre consum. Si el fabricant no facilita

dades, agafarem com a autodescàrrega 0.5 % diari en zones de clima poc calorós i 1 % diari per a clima molt calorós. Per a l’hivern el primer valor resultarà suficient per a la majoria de bateries. La vida útil d’una bateria es mesura en cicles de càrrega i descàrrega, a menys cicles de càrrega i descàrrega més durarà. També influeix la profunditat de descàrrega mitja que es produeix en cada un d’ells. La temperatura es un factor a tenir en conte, si es massa alta, la reacció química es massa ràpida i s’escurça el temps de vida. Si la temperatura es massa baixa prolonga la vida de la bateria, però pot congelar-se i causar danys irreversibles. Es recomanable tenir-les a cobert ja que s’evitarà en cas de gelada profunda, el contacte amb la temperatura exterior, ja que a l’interior de l’edifici es mantindran a una temperatura més elevada i constant. La capacitat de la bateria disminuirà quan baixi la temperatura ja que les reaccions electroquímiques es veuran afectades. Els valors estàndards facilitats pel fabricant fan referència a 25º C, per sota dels 20º C es pot aplicar el següent factor per tal d’obtenir la capacitat de la bateria:

KT = 160

º1

t∆−

D’on ? tº es el número de graus centígrads per sota dels 20º C en que, com a valor mitjà

es suposa que treballarà la bateria. Un excés de càrrega també pot resultar perjudicial, ja que quan la bateria està al màxim

de càrrega i es continua forçant amb una intensitat provinent dels pannells, es produeix en la bateria electròlisi , formant-se oxigen i hidrogen gasosos.

Una petita producció de gas que es produeix en condicions normals resulta beneficiós ja

que evita que l’electrolit s’estratifiqui. La millor manera de prevenir l’estratificació es la utilització d’un regulador de càrrega. A l’hora d’elegir el tipus i model de bateria a utilitzar hem d’obtenir del fabricant les següents especificacions tècniques:

- Tipus de bateria i tensió nominal, dimensions, pes, entre altres.

- Capacitat per descàrrega en 20, 50 i 100 hores, amb les corresponents tensions de tall.

- Rang de temperatura de funcionament.

- Profunditat màxima de descàrrega.

- Valor de l’autodescàrrega.

- Temps màxim de treball a un 50 % de càrrega.

- Rendiment de càrrega.

- Variació de la capacitat amb la temperatura.

- Voltatges finals en funció del regim de descàrrega.

- Voltatge màxim de càrrega en funció de la temperatura i del règim de càrrega.

- Temperatura de congelació.

- Densitat en funció de l’estat de la càrrega.



17/38

En primer lloc cal determinar el número de dies d’autonomia màxims N previstos per a

la instal·lació. Aquest número serà assignat en funció de les característiques climatològiques. El numero N representa el número màxim de dies consecutius que podria donar-se condicions climatològiques totalment adverses, durant aquest període els pannells no recullen pràcticament energia i tot el consum pot fer-se a expenses de la reserva de la bateria, la qual disminuirà ràpidament el seu nivell de càrrega. Per a la província de Lleida tenim que el màxim de dies recomanat es de 23, el mínim de 14 i el recomanat es de 18 dies. Un cop fixat el nombre N de dies d’autonomia, i calculada l’energia total teòrica ET requerida per a un període de 24 hores, obtinguda a partir de les potències i hores de funcionament de cada element de consum. A continuació trobarem l’energia real necessària E que, provinent dels pannells, que ha de rebre l’acumulador, del qual sabrem les característiques bàsiques, i per tant, coneixerem la profunditat de descàrrega màxima admissible, pd. Càlcul de la capacitat i determinació de l’acumulador. L’energia E equivaldrà exactament a l’energia que es necessiti diàriament, tenint en conte les diferents pèrdues que existeixen. L’energia E l’obtindrem de l’expressió :

E = R

ET

D’on R es un factor global de rendiment de la instal·lació, que val:

R = ( )

vcbd

avcb kkkp

Nkkkk−−−

⋅⋅−−−−

11

D’on: kb = Coeficient de pèrdues per rendiment en l’acumulador. ka = Coeficient d’autodescàrrega.

kc = Coeficient de pèrdues en el convertidor, si existeix i afecta a tota la ret de consum. Si sols s’utilitza en alguns aparells es considerarà 0.

kv = coeficient que agrupa altres pèrdues (rendiment global, efecte Joule,...). A continuació l’explicació dels paràmetres anteriors per tal de comprendre millor la seva finalitat. kb indica la fracció d’energia que la bateria no retorna amb respecte a l’absorbida dels pannells. Dins de la bateria, durant els processos químics, sempre es produeix una petita producció d’energia calorífica. El coeficient kb pot agafar-se igual a 0.05 per a serveis en condicions que no demanin descàrregues intenses o 0.1 en altres casos més desfavorables. Si es coneix la fracció del dia que s’alimenta el consum directament dels pannells, llavors el factor kb es pot disminuir aplicant-li el valor de la fracció diària. ka representa la fracció de l’energia que es perd diàriament per autodescàrrega. El fabricant ha d’especificar aquest valor, però per defecte d’aquest valor es pot assignar a ka un valor de 0.005, es a dir, un 0.5% diari. Cal tenir en conte que l’autodescàrrega depèn entre d’altres de la temperatura, augmentant quan augmenta aquesta. Si solament es coneix el tipus de bateria que s’ha d’utilitzar, es poden estimar els següents valors per a ka :



18/38

2 x 10-3 dia -1 Per a bateries de baixa autodescàrrega, com les de Ni-Cd o les de Pb-Ca, sense manteniment.

5 x 10-3 dia -1 Per a bateries estacionaries de Pb normalment utilitzades en energia solar.

12 x 10-3 dia -1 Per la resta de bateries d’alta autodescàrrega, incloses les d’arranc utilitzades en els automòbils. Si el càlcul de ka es basa en les dades subministrades pel fabricant per a una temperatura de 20 o 25 ºC, es pot estimar una autodescàrrega k’a per qualsevol altra temperatura t en ºC (en l’interval de -5 ºC fins a 45 ºC), mitjançant l’expressió: k’a = (0.0014tº 2 + 0.0021tº + 0.4) · ka aquesta correcció es solament valida per a grans càrregues quan la temperatura mitjana anual del lloc on es troben sigui menor de 15º C o major de 25º C.

1) Solució adoptada. Per tal d’acumular l’energia necessària segons els càlculs anteriors, s’utilitzaran bateries

especialment dissenyades per a aplicacions amb necessitats de descàrrega profundes i llargs períodes amb poca càrrega.

Les bateries HOPzS estan dissenyades per a complir les necessitats. Característiques de la bateria.

· Placa positiva tubular construïda amb materials per a una fàcil penetració de l’electrolit.

· Placa negativa plana de reixeta.

· Aleacions de plom amb menys de 2 % d’antimoni que asseguren una alta resistència mecànica i alta resistència a la corrosió.

· L’autodescàrrega es menor a l’ 1 % diària.

· Els separadors estan fets de material microporos, dissenyat especialment per evitar curtcircuits.

· El material exterior està fet de plàstic, resistent a l’impacte , translúcid, el qual facilita la supervisió del nivell de l’electrolític.

· El fons del vas està condicionat per a que el material que es dipositi ell no causi curtcircuits entre plaques.

· Els connectors entre terminals venen aïllats i son de fàcil instal·lació.

· L’electròlit es àcid sulfúric amb una densitat de 1.24 kg/l a 20 ºC.

· Les bateries son subministrades carregades i estan llestes per a ser usades desprès de la seva instal·lació.

· Permet l’ús de taps aquagen el qual allibera a la bateria de tot manteniment per a tota la seva vida.



19/38

· Es presenta en vasos de 2 V amb capacitats compreses entre 208 Ah a 1560 Ah.

Tipus Capacitat 2 HOPzS 160 208 Ah 2 HOPzS 200 260 Ah 3 HOPzS 240 312 Ah 3 HOPzS 300 390 Ah 3 HOPzS 360 468 Ah 4 HOPzS 400 520 Ah 4 HOPzS 480 624 Ah 5 HOPzS 500 630 Ah 6 HOPzS 600 780 Ah 7 HOPzS 700 910 Ah 8 HOPzS 800 1040 Ah 9 HOPzS 900 1170 Ah

10 HOPzS 1000 1300 Ah 9 HOPzS 1080 1170 Ah 10 HOPzS 1200 1560 Ah

Taula 3. Diferents models de les bateries HOPPECKE HOPzS monoblock. S’utilitzarà el model 3 HOPzS 240. Aquest model, consta d’una amplada de 403 mm,

un fons de 320 mm i una alçada de 590 mm, amb un pes amb electrolit de 115 kg i un pes sense electrolit de 94 kg.

c) Reguladors. Els pannells produiran un voltatge elevat per tal de carregar la bateria inclòs quan la

temperatura sigui alta i es produeixi un descens del voltatge generat. Hi ha inconvenients en aquesta sobre tensió, per una part, es malgasta la energia màxima teòricament obtenible, per una altra banda, encara que arribi a la càrrega màxima, no arribarà al voltatge dels pannells, provocant un intent d’injectar energia a través dels borns de la bateria.

El regulador de càrrega te la missió de regular la corrent que absorbeix la bateria per tal

d’evitar un sobre recarregament perillós, però intentant evitar al màxim la pèrdua de l’energia. El controlador detectarà i mesurarà constantment el voltatge, el qual serà una indicació de l’estat de la càrrega de la bateria, quan s’arriba a la tensió de consigna, s’ha d’impedir que entri més càrrega o que només entri la mínima per tal de mantenir la bateria a plena càrrega. Aquesta corrent mínima s’anomena de flotació, que en els moments que no hi hagi consum serà per compensar l’autodescàrrega.

Els paràmetres que un regulador ha de ser capaç d’acceptar, poden ser fixats dins de

certs límits segons les peculiaritats de cada instal·lació, son els següents:

- El voltatge màxim admissible, o voltatge màxim de regulació. Es el màxim voltatge que el regulador permetrà que sigui aplicat a la bateria.

- L’interval d’histèrisi superior. Es denomina així a la diferència entre el voltatge màxim de regulació i el voltatge al qual el regulador permeti el pas de tota la intensitat de la corrent produïda pels pannells. Quan més s’atansi la tensió en borns de la bateria a la tensió prefixada, menor serà el la corrent en borns de la bateria.

- Voltatge de desconnexió. Es el valor al qual es desconnectarà automàticament les càrregues de consum, a fi de prevenir una sobre descàrrega de la bateria.



20/38

- L’interval d’histèresi inferior. Es la diferència entre el voltatge de desconnexió i el voltatge al qual es permeti que les càrregues de consum es tornin a connectar a la bateria.

Els tipus de reguladors que podem trobar son els denominats: paral·lel o shunt i els

sèrie. El regulador shunt s’ha utilitzat en petites instal·lacions. Aquest regulador, al detectar un valor de tensió massa elevat, deriva la corrent a través d’un dispositiu de baixa resistència, convertint la seva energia en calor per efecte Joule, dissipant-se aquest calor en unes aletes metàl·liques adequades per a la dissipació de l’energia. La dissipació d’una gran potència comportarà els conseqüents problemes a l’hora de dissipar. Els reguladors sèrie, en lloc de dissipar, interrompen el circuit quan el voltatge arriba a un valor determinat. Un relé d’alta fiabilitat, mecànic o d’estat sòlid, comandat per un dispositiu electrònic de control que s’encarrega d’obrir o tancar el circuit, segons la tensió que detecta. Al no existir la dissipació de calor, aquest reguladors poden ser de tamany petit. Es freqüent disposar d’amperímetre i voltímetre, graduat a una escala adequada a la potència i voltatge del camp de pannells, una alarma per avisar de la baixa tensió a la bateria, un sensor de temperatura que regula automàticament el valor de la tensió màxima de càrrega que, es funció de la temperatura.

Un element important que es sol incorporar al regulador es un díode de bloqueig, que

permet el pas de la corrent en un sol sentit i no en sentit contrari, evitant que es descarregui la bateria quan els pannells no generen la suficient corrent. Aquest díode produeix una caiguda de tensió de entre 0.5 i 1 V. el que justifica una producció de voltatge una mica més elevada que la necessària. En els reguladors sèrie no cal utilitzar el díode de bloqueig, ja que el seu propi disseny fa que el circuit quedi interromput quan les condicions son desfavorables.

Altres elements necessaris a part dels imprescindibles com son els pannells, bateries i

reguladors, son les alarmes i desconnectadors de baix voltatge, per si la bateria es descarregues fins a nivells perillosos; programadors horaris, per controlar el temps de funcionament de diversos elements; temporitzadors per a elements que han de funcionar durant un cert període de temps; dispositius de control i mesura, solen anar integrats en altres elements com poden ser el regulador o els dispositius de seguretat.

El rendiment dels convertidors ha de ser subministrat pel fabricant i sol oscil·lar entre un 75 % i un 95 %. A falta de dades, podem agafar kc = 0.2 per als convertidors senoidals i kc = 0.1 per als d’ona quadrada. El factor kv agrupa qualsevol altra pèrdua no considerada anteriorment. Energia perduda en forma de calor, tant als pannells com als conductors i les diverses connexions. Un valor raonable de kv pot ser 0.15, que pot reduir-se a 0.05 si ja s’han tingut en conte els rendiments dels aparells englobant-los en les dades de consum. Un cop trobats R i E, es troba el valor de la capacitat útil Cu que ha de tenir la bateria, que es pot definir com el producte entre l’energia total E multiplicada pel número de dies d’autonomia N: Cu = NE ⋅ La capacitat nominal C assignada pel fabricant serà igual al quocient entre Cu i la profunditat màxima de descàrrega admissible.

C = d

u

pC



21/38

Càlcul del regulador d’una instal·lació.

· Regulador. Per a instal·lacions fotovoltaiques de baixa potencia i que no sofreixin grans canvis de

temperatura ambient, el més adient es el regulador tipus shunt, ja que tenen un cost bastant baix. L’elecció del sistema de regulació per a una instal·lació fotovoltaica ha d’assegurar que el dispositiu seleccionat cobreixi les següents funcions:

- Protecció de la bateria contra sobrecàrregues.

- Protecció de la bateria contra descàrregues excessives mitjançant desconnexió automàtica de la càrrega.

- Reconnexió automàtica o manual.

- Sistema d’alarma per baixa càrrega de la bateria.

- Desconectador manual d’alarma, que es connecti automàticament al pujar de nou la càrrega de la bateria per sobre del valor fixat.

També es recomanable que porti incorporat:

- Comptador d’ampers - hora produïts pel camp de pannells.

- Comptador d’ampers - hora consumits per la càrrega.

El regulador ha de desconnectar automàticament la càrrega quan la tensió en borns de la bateria sigui la corresponent al 70 % de la profunditat màxima de descàrrega i un avis acústic al 50 %, aproximadament.

La tensió de rearmament o reconnexió sigui superior a la tensió nominal de la bateria. El dimensionat del sistema de regulació s’ha de realitzar amb un factor de seguretat tal

que entre la potència màxima produïda pel camp de pannells i la potència màxima del regulador hi hagi un 10 % com a mínim.

1) Solució adoptada. Amb l’objectiu de proporcionar una regulació a la càrrega mitjançant un control

intel·ligent de microprocessadors i una fiabilitat força alta per a sistemes fotovoltaics, s’utilitza un regulador de càrrega.

La casa Enertron disposa de diferents reguladors amb diferents capacitats de càrrega.

Aquests diferents models son el C-12, C-40 y C-60. Aquests tenen diferents capacitats de control de càrregues, aquestes son respectivament, 12 A, 40 A i 60 A per als diferents reguladors.

Característiques tècniques del regulador C-12.



22/38

· Control de càrrega silenciós, d’estat sòlid, modulat per longitud de la sèrie d’impulsos PWM amb tres fases (càrrega màxima, absorció i flotació).

· Paràmetres ajustables al camp amb botons extraibles per tal de reduir la manipulació (àmbit màxim: de 13 a 17 Vcc).

· Protecció electrònica contra curtcircuits, sobrecàrregues, temperatura alta i polaritat invertida, per tal de millorar la fiabilitat.

· Reinicialització automàtica del sistema de protecció contra sobrecorrents, per tal d’eliminar els problemes d’activació d’interruptors i fusibles.

· Alta eficiència. Disseny sense díodes ni aparells electrònics en els conductors negatius (segons codi NEC).

· Sensor de compensació de temperatura opcional de clavilla (ideal per a bateries sellades).

· Amperatge continuat de servei de 40 A per a 45 ºC i 30 A per a 65 ºC, per a ambients severs per al model C-40.

· Dissenyat per a 45 A de corrent de curtcircuit de l’array fotovoltaic (aproximadament uns quatre mòduls de 50 W).

· Il·luminació de dos fases i supressió característica tant a través dels components de protecció passius com a través dels actius.

Control de càrrega receptora de CC.

· Desconnexió automàtica per a voltatge baix (LVD: de 10.5 a 12.5 Vcc).

· Reconnexió automàtica per voltatge baix (LVR) amb paràmetres ajustables ( àmbit LVR : de 12 a 14 Vcc).

· Possibilitat de reconnexió automàtica o manual de les càrregues receptores després de la desconnexió per baix voltatge.

· La protecció electrònica contra curtcircuits, sobre càrregues, temperatura alta i polaritat invertida millora la fiabilitat.

· Amperatge continuo de servei de 12 A a 45 ºC i 8 A a 65 ºC per a ambients severs per al model C-12.

· Sistema d’avisos per a la desconnexió per voltatge baix; fa parpellejar les càrregues quan el voltatge de la bateria està per sota dels paràmetres de desconnexió per voltatge baix desprès d’un retard de dos minuts. Llavors es desconnecten les càrregues receptores desprès d’un retard addicional de 5 minuts, a no ser que s’hagin reduït les càrregues i el voltatge hagi augmentat per sobre dels paràmetres de reconnexió per voltatge baix.

Control automàtic dels sistemes d’il·luminació.

· Control automàtic dels sistemes d’il·luminació amb detecció de la nit, utilitzant un array solar com a fotocel·lula.

· Duració del període de funcionament ajustable des de 2 fins a 8 hores o funcionament de les llums ‘des del vespre fins a la matinada’, a menys que s’arribi al nivell LVD.

· La protecció electrònica contra curtcircuits, sobre càrregues, temperatura alta i polaritat invertida millora la fiabilitat.



23/38

· El boto de reinicialització manual situat a la part inferior de la coberta permet comprovar les llums durant el dia o desprès de la desconnexió per voltatge baix.

Mides. · 16.5 cm altura x 11 cm amplada x 4 cm fondo. Característiques tècniques del regulador C-40. Es un dels reguladors de càrrega més avançats del mercat per a usos d’aplicacions

solars. El model C-40 porta un sofisticat control amb microprocesador d’última generació. Aquest serà regulat a una tensió màxima de 13.5 V a les als acumuladors i a partir

d’aquesta tensió es limitarà a una corrent de flotació per mantenir l’acumulador carregat. La tensió mínima de regulació serà 11.5 V, per sota d’aquesta entrarà en funcionament

el sistema híbrid per a una alimentació procedent de l’energia convencional a 220 V. Característiques.

· Silenciós microprocesador de control d’estat sòlid que augmenta el rendiment i treu una màxima duració de les bateries.

· Botons (setpoints) de camp ajustables amb botons desmuntables que impedeixen la manipulació de personal no qualificat. Ambdues, les escales calibrades i els botons de camp, estan previstos per tal de permetre el precís ajust i la verificació de la posició.

· Electrònicament protegit contra curtcircuits, sobre carregues, temperatures i inversió de polaritat.

· Corrent de càrrega real de 40 Ampers a 35 ºC.

· Voltatge de bateria de 12 V, 24 V o 48 V manualment seleccionable en el propi lloc de la instal·lació.

· Protecció electrònica contra sobrecarregues amb auto - reconnexió.

· Dos etapes de sortida i augment de l’interval mitjançant components de protecció activa i passiva.

· Regulador de càrrega de doble entrada per a instal·lacions fotovoltàiques o híbrides.

Visualitzador digital LCD opcional.

· Visualitzador LCD amb il·luminació de fons, visualitza constantment l’amperatge, el voltatge de la bateria i els ampers hora acumulats, disposa d’un reset per posar a zero el comptador d’ampers.

· Pot ser muntat al davant del C-40 (model DVM) o ubicat a un màxim de 15 m (model ‘display remot’), utilitzant cable de tipus telefònic (inclòs).

I. (A) Tensió (V) Model Pes (kg) Mesures (cm) 12 12 C-12 1 16.5x11x4 40 12/24/48 C-24 0.6 25.4x12.7x6.35 60 12/24 C-48 1.6 25.4x12.7x6.35



24/38

Taula 4. Característiques dels models. Elecció del regulador de càrrega

Per tal de regular la càrrega necessària en la instal·lació calculada als apartats

anteriors, i amb una necessitat de càrrega calculada de 38.67 Ah. Per tal de regular aquesta càrrega s’utilitzarà un regulador C-40 descrits anteriorment.

Aquest regulador permetrà dos entrades, la primera procedent dels pannells fotovoltaics

i una segona procedent de la corrent alterna convencional. L’energia prioritària serà la procedent de l’energia fotovoltaica. No utilitza ni parts mòbils ni relés ni contactes per a la regulació de la tensió i intensitat de càrrega.

d) Punts de llum. Per tal de poder aplicar l’energia fotovoltaica i poder tenir llum s’utilitzaran aplics de

llum de baix consum, alt rendiment alimentats a una tensió continua de 12 Vcc. Aquest aplics seran florescents i aplics per a interiors. Les diferents potencies seran

respectivament 20 i 15 W. Els aplics SOLENER, permeten fer instal·lacions de il·luminació sense utilitzar inversors, amb la conseqüent reducció del cost de la instal·lació. Els aplics d’interior tenen un alt rendiment ja que no tenen cap cristall interposat. El tipus de llum pot ser càlida o llum de dia. Suporta aproximadament 1.000.000 d’enceses. El florescent ja portarà el kit per a florescents.

Figura 3. Florescent de 20 W.



25/38

2.5. Mòdul persiana. Aquest mòdul juntament amb el kit amb motor, comportaran el control de

l’automatització de les persianes. Aquest mòdul serà controlat de manera manual o automàtica mitjançant l’actuació d’un sensor de lluminositat.

El kit elegit per al control serà el model Motor CRO 100 de la casa Persianastk, aquest

model consta de:

- 1 Motor CRO 100, 220 V / 50 Hz.

- 1 Caixa d’exterior.

- 2 Eixos ortogonals de 60 mm. de diàmetre.

- 1 Eix unió de 50 cm de llarg.

- 1 Suport de rodaments complert.

- 1 Joc d’adaptadors de motor a eix de 60 mm.

- 1 Joc de suports i placa per a ninxo i caixa monobloc.

- 1 Joc complert d’adaptadors de motor.

- 3 Tirants metàl·lics per unir la persiana a l’eix.

- 3 Jocs de ganxo, grapes i cinta per unir la persiana a l’eix.

- 1 Regulador de final de carrera. El fabricant facilitarà instruccions per al muntatge. Per al correcte funcionament

d’aquest mòdul es necessiten les següents senyals de control a nivell alt 15 V de corrent continua:

- Senyal d’indicació de pujada de persiana (L1).

- Senyal d’indicació de baixada de persiana (L2).

Per a la part de potència es necessitarà una tensió a 220 V de corrent alterna.

1) Esquema de control mòdul persiana. Amb la finalitat de controlar el mòdul actuador sobre la persiana, es disposa del circuit

dissenyat en la figura 4.



26/38

Figura 4. Control del motor de la persiana en funció dels diferents actuadors. Per tal de controlar el motor de la persiana, es col·locarà un commutador per permutar

entre una elecció automàtica depenent de la lectura del sensor i una altra elecció manual que permeti pujar o baixar les persianes en funció de la voluntat de l’usuari.

El condensador C1 de 10 uF i la resistència R2 de 10 kO evitaran els possibles efectes

de rebots en cas d’una commutació ja sigui aquesta automàtica o manual, aquest efecte es degut a que en el moment de prémer el commutador hi ha uns breus instants en que el contacte no es el suficientment consistent i permuta diversos vegades d’estat, provocant la conseqüent permuta en els estat lògics de les portes. Aquest efecte s’evita mentre es carrega el condensador C1.

Les portes lògiques ‘OR’ i ‘NOT’ permeten obtenir senyals inverses tal que els diferents

valors juntament amb els diferents valors combinats a les portes lògiques ‘AND’, aquesta es de quatre entrades s’obtenen les següents funcions.

La senyal VAUT es la senyal que ens dona el col·lector del transistor TR1 en funció de la

lectura del sensor i el valor de consigna programat per l’usuari. La senyal FCl ens vindrà donat pel final de carrera instal·lat a la part baixa del recorregut de la persiana, aquesta senyal ens indica el moment en que la persiana ha arribat al final del recorregut. La senyal M indica que l’usuari no desitja parar immediatament el moviment del la persiana, aquest interruptor s’utilitzarà en cas d’emergència. La senyal Vm està en funció de la voluntat de l’usuari. Un interruptor permet obtenir una senyal de ‘1’ o ‘0’ lògic. La senyal FCh ens vindrà donada per un sensor de final de carrera i indicarà quan la persiana ha arribat al seu lloc més alt.

Per tal de controlar el sentit de gir del motor es controla el transistor Q1 per un sentit de

gir i Q2 per l’altre sentit de gir. Per tal de protegir els transistors es col·locarà entre emissor i col·lector un díode, amb l’ànode a l’emissor i el càtode al col·lector, aquest díode ens permetrà protegir el transistor d’una tensió inversa gran provocada per la bobina del motor. Aquests transistors en permetran activar uns relés els quals i a través dels seus contactes ens permetran tenir una tensió de 220 V en borns del motor, i permutar el sentit de en funció de la necessitat del moment.

Les portes lògiques necessàries son una porta ‘OR’, una ‘NOT’ i una ‘AND’ de quatre

entrades. Les portes ‘NOT’ i ‘OR’ s’obtenen de l’integrat 74HC31, en aquest integrat està



27/38

format per dues portes ‘OR’, dues ‘NOT’ i dues ‘NAND’. La porta lògica ‘AND’ de quatre entrades s’obtenen de l’integrat 74HC21, format de dues porten ‘AND’ de quatre entrades. La sèrie HC esta dissenyada amb una tecnologia CMOS, els valors extrems d’aquest integrat son: la tensió d’alimentació oscil·la entre 2 i 6 Volts, el consum per porta es de 0.1 mW., el temps de propagació es de 8 ns., la freqüència es de 50 Mhz. i la temperatura de treball oscil·la entre els valors de -40 i 80 ºC.

Els transistors Q1 i Q2 controlen respectivament els relés L1 i L2, aquests relés

permetran invertir el sentit de gir del motor per a persianes. Els relés L1 i L2 seran la sèrie GMS de la casa Crouzet, amb referència 84130105.

Per tal de realitzar la commutació de manual a automàtic s’utilitzarà un commutador de

la casa Simon sèrie 75, S1, aquest commutador ens permetrà tenir la senyal ‘Vm’ que arriba del sensor o la senyal automàtica proporcionada per la selecció manual de l’usuari. Per a la parada d’emergència, M, s’utilitzarà una part d’un grup de doble interruptor, aquesta senyal ha de ser de ‘1’ lògic, per tal d’habilitar el moviment de pujada o baixada del motor, quan es desitgi deshabilitar aquest moviment, polsant l’interruptor ‘M’ s’aconseguirà un ‘0’ lògic que permetrà mitjançant les portes AND l’aturada immediata de l’actuació del motor. L’altre interruptor, S2 s’utilitzarà per decidir entre pujar o baixar en cas que l’elecció estigui en mode manual, s’utilitzarà un grup de doble interruptor de la casa Simon sèrie 75, com el commutador anterior.

Aquests elements aniran col·locats en una zona de fàcil accés prop de les finestres,

d’aquesta manera estaran sempre a punt per ser utilitzats en el moment desitjat. El transistor saturat activarà el respectiu relé, aquest proporcionarà una senyal activa a

nivell alt. Per tal d’actuar sobre la persiana, s’instal·larà el kit de motor per a persianes. Aquest kit

es el model Motor CRO 100. Aquest model consta d’un motor elèctric monofàsic a 220 V 50 Hz, amb una capacitat d’aixecar fins a 20 kg. de pes, amb dos eixos de 1.25 m. amb un adaptador central de 0.50 m., per tal de poder unir-los i obtenir fins a un eix de 2.5 m. de distància màxima fins a 0.80 m. de distància mínima. El pes de les persianes de PVC en cap cas serà superior als 20 kg. La persiana s’amarrarà a l’eix mitjançant tirants metàl·lics. El kit consta d’una garantia de 5 anys i es ideal per a ninxos d’obra i caixes monobloc, ja que porta els corresponents suports del motor. 2) Esquema de placa sensora de temperatura.

Per tal de captar la temperatura s’utilitzarà el sensor de temperatura analògic de la casa

BJC el model DOM-203.

· Circuit sensor de temperatura. Aquest circuit permetrà controlar la temperatura exterior, i actuar en funció de la

temperatura per protegir contra les possibles gelades que podrien afectar al fluid caloportador que circula pels col·lectors.

Aquest circuit detecta dos temperatures diferents i actua en conseqüència, senyalitzant

en primer moment i actuant sobre el fluid caloportador en segona instància. Les temperatures detectades son, en primer lloc 0º C, quan la temperatura exterior arriba

als 0º C, ho indica encenent el led groc, aquest canvi d’estat provoca que el led verd deixi d’estar actiu. Si la temperatura continua baixant, i arriba als -10º C, s’encendrà el led vermell, i s’obtindrà la senyal per a poder buidar els col·lector. Quan la temperatura torni a pujar de -10



28/38

ºC, s’apagarà el led vermell i quedarà encès el led groc. Quan la temperatura es continuï recuperant i arribi a sobrepassar els 0º C, s’encendrà el led verd, s’apagarà el led groc i es podrà tornar a carregar el fluid caloportador. Aquest circuit ens permet un marge de 10º C, entre el buidat i la càrrega del fluid caloportador entre els col·lectors. En els reculls de la temperatura de la zona es dedueix que a una temperatura de -10º C difícilment s’hi pot arribar. La mescla del fluid caloportador permetrà suportar aquesta temperatura.

Figura 5. Esquema del circuit detector de temperatura.

El sensor de temperatura es el DOM-203 de la casa BJC. Per tal de tenir les diferents

senyals en funció de les diferents temperatures, s’utilitzen comparadors de tensió amb operacionals. Per tal d’adequar la tensió obtinguda del sensor i evitar que pugui modificar al ser aplicada als terminals negatius dels comparadors operacionals, s’utilitza un seguidor de tensió. A la sortida d’aquest seguidor s’obté el valor de Vsens. aquest valor s’aplicarà directament als terminals negatius dels dos operacionals comparadors.

Per a l’obtenció de la tensió als terminals positius dels comparadors tenim, la tensió Vcc

amb un divisor de tensió. Aquest divisor de tensió serà el que fixarà la tensió de referència per tal d’obtenir una tensió igual a la que obtindrem del sensor en el terminal negatiu en funció de la temperatura per a les diferents temperatures desitjades, aquestes son 0º C i -10 ºC. Per a la temperatura de 0º C, el sensor donarà una temperatura de 5 V, i per a la temperatura de -10º C, la temperatura obtinguda del sensor serà de 4V, per tant aquestes dues tensions obtingudes de la recta de parametrització son les que s’hauran de tenir als diferents borns positius dels respectius operacional.

3) Esquema de placa sensora de temperatura. L’esquema de la figura 6, permet a partir de la senyal del sensor captador de llum

obtenir la senyal que permetrà baixar les persianes de forma automàtica. Aquest esquema es basa en un operacional que compara dos tensions, una procedent del

sensor de llum i l’altra prefixada, a una tensió tal que a un determinats lux, commuti la sortida de l’operacional d’un estat actiu a nivell alt a la sortida a un estat a nivell actiu baix.



29/38

L’estat actiu a nivell alt permetrà activar el transistor TR1, el qual donarà un senyal Vm d’aproximadament 0 V., pel contrari, quan l’operacional s’activi a la sortida a nivell baix, el transistor estarà en tall i la tensió a Vm serà de Vcc aproximadament.

El sensor de temperatura utilitzat serà el model DOM-205 de la casa BJC. Aquest te una

recta de parametrització de 0 a 10 V de corrent contínua a la sortida per a una lluminària de 0 a 1000 lux.

Figura 6. Esquema detector de llum. 4) Esquema de placa PIC 16F84. L’esquema de la figura 7 mostra el microcontrolador amb les diferents entrades sortides

i juntament amb el 74159 que ajudarà a controlar tot el procés d’entrada sortida i entrada de dades a través d’una seqüència programada en el PIC.

El PIC porta un polsador que permetrà en qualsevol moment ficar-lo a l’estat inicial. Un

cristall de quars que l’hi permetrà tenir una freqüència de treball de 4 MHz. Les senyals d’entrada cap al PORTB tenen una resistència ja que degut a que

procedeixen d’una bàscula tipus Q i mantindran un estat que no s’actualitzarà fins al pròxim cicle de lectura i que pot ser tant un estat alt com baix, aquest fet i el de utilitzar simultàniament el PORTB com a entrada i sortida podria donar algun problema a l’hora d’actualitzar el valor de les sortides.



30/38

Figura 7. Esquema PIC. 5) Esquema de placa de entrades. La figura 8 mostra l’esquema de les entrades del PIC. En aquest esquema s’observa dos

74HC174, els qual es controlen des del PIC. Per a la lectura de les entrades el procediment serà primerament fer un clear del valor

anterior, un cop fet el clear (resetejar), un senyal de clock (rellotge) actualitza el nou estat de les entrades tot just abans de procedir a llegir-les.

A cada pin d’entrada de les bàscules es situa un condensador i una resistència en

paral·lel i a massa per tal de permetre una tensió fixa tant amb un estat alt com amb un estat baix del valor actual de l’entrada.

El 74HC604 permetrà commutar de les entrades A les entrades B. Aquesta commutació

es produirà mitjançant el control per part del PIC, el qual habilitarà els diferents actuadors i s’encarregarà de fer la lectura corresponent.



31/38

Figura 8. Entrades del PIC. 6) Esquema de placa de sortides. A la figura 9, s’observa l’esquema de les sortides del PIC. Com en l’apartat anterior de

les entrades del PIC, el microcontrolador s’encarrega de la seqüència de borrat i actualització del valor anterior i actual de les entrades respectivament en cada cicle de l’execució del codi de programa.

El codi de programa s’encarregarà de borrar l’estat actual de les sortides, posteriorment

posarà mitjançant el PORTB el valor de les sortides, primer les SORTIDES_A i desprès les SORTIDES_B. Un cop esta el valor de les sortides al PORTB, mitjançant el CK del 74174 s’actualitza el valor que s’obtindrà a la sortida de les bàscules.

A la sortida de les bàscules trobem un transistor que en funció del valor a la sortida de

les bàscules estarà en tall o en saturació, permetent l’activació del relé o led a pilotar. En el cas de les electrovàlvules EV_1 i EV_2, aquestes s’activaran en funció de quina

planta requereix la circulació de ACS, mitjançant la senyal de requeriment STACS_1 o STACS_2 i una porta AND i simultàniament amb l’electrocirculador B4. En cas de que la necessitat d’ACS sigui simultàniament per a les dues plantes, s’activaran les dues electrovàlvules permetent la circulació del fluid d’ACS per les dues plantes simultàniament.



32/38

Figura 9. Esquema del circuit de sortides del PIC. 7) Càlcul de la secció del conductor. Es molt important minimitzar en la mesura de lo possible, la longitud del cable a

utilitzar, procurant que les distàncies entre els pannells, regulador, acumulador siguin el menor possible.

La secció dels cables s’ha d’elegir de forma que les màximes caigudes de tensió entre

ells, comparades a la tensió en que estan treballant, han d’estar per sota dels següents límits: Taula 7. Caiguda de tensió.

Tram Caiguda de tensió Tram Camp pannells - Acumulador 1 % Tram línia principal - Il·luminació 3 % Tram línia principal - Equips 5 % Per al càlcul de la secció tenim la següent formula:

VAB/i = ( )

Sl⋅ρ

D’on obtindrem:

S = ( )

ABVil ⋅⋅ρ

? = Resistivitat del material. En el cas del coure ? = 1.78 x 10-8. l = Distancia entre els punts A i B i = Intensitat de corrent.

VAB = Caiguda de tensió entre dos punts A i B. On VAB = 2V∆

.



33/38

I per tant S = ( )

Vil

∆⋅⋅⋅⋅ −81078.12

Per tal d’obtenir la secció en mm2, caldrà multiplicar per 106 (mm2 que hi ha en 1 m2).

S(mm2) = ( )

Vil

∆⋅⋅⋅ −2106.3

.

2.6. Prescripció tècnica. Acumuladors. Els acumuladors s’ubicaran en un local protegit de la intempèrie degut a que el

rendiment depèn en forma important de la temperatura ambient, on el rendiment òptim està pròxim als 20 ºC, si aquesta temperatura augmenta es baixa la vida útil, però si es baixa d’aquesta temperatura es redueix la seva capacitat. Un altre motiu per no ubicar-les a la intempèrie es l’acció degradant que produiran els agents atmosfèrics.

S’ubicaran en la mesura de lo possible, prop del pannells fotovoltaics, per tal de reduir

la caiguda de tensió; en un lloc sec i ventilat per tal d’evitar l’acumulació de l’hidrogen i l’oxigen que es desprèn en els processos de càrrega de la bateria quan s’arriba a plena càrrega.

Els llocs de circulació de l’aire s’ubicaran en la part superior del local, ja que l’hidrogen

te tendència a pujar ja que es més lleuger que l’aire. El local haurà de ser de fàcil accés per tal de poder-hi fer un correcte manteniment. Les

bateries es col·locaran en una banqueta o estructura metàl·lica adequada i que quedin aïllades elèctricament del terra.

Connexionat de bateries. El connexionat de bateries es realitzarà en paral·lel ja que aquest muntatge multiplica la

capacitat i manté constant el voltatge, en el cas que ens pertoca a 12 V. Tots els acumuladors seran del mateix tipus, la secció de connexionat serà la màxima

possible, i sempre es millor que sigui una mica superior a la calculada, es millor pecar per excés que per defecte. Es seguiran les indicacions donades pel fabricant en la execució del connexionat i protecció dels terminals. Els borns dels terminals es protegiran degudament per tal d’evitar possibles curtcircuits.

Durant el transport i manipulació es vigilarà de no tirar l’electrolit, es podrà afegir

l’electrolit un cop instal·lada l’acumulador a la banqueta. Es tindrà la màxima precaució amb la manipulació de l’àcid sulfúric. S’utilitzarà vestimenta adequada per a la manipulació d’aquest àcid.

Equip de regulació i control. El sistemes de regulació i control de la càrrega estarà en la mesura de lo possible a prop

del pannells i de les bateries, i si es possible agrupat en un quadre elèctric adequat a l’ús. Es compliran les especificacions del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, en concret les



34/38

instruccions BT017 i BT020. Estaran en tot moment fàcilment identificables el pol positiu i el negatiu, per tal d’evitar confusions. La instal·lació elèctrica inclourà un interruptor magnetotermic a la sortida de la bateria. Tots el equips elèctrics i mecanismes compliran les condicions de seguretat especificades en la NORMA UNE-20-5141 que puguin ser aplicades. El quadre de control s’ha de realitzar d’acord amb la tecnologia usual d’aquests sistemes, procurant una disposició dels mecanismes i indicadors que faciliti la seva comprensió i utilització.

Connexionat general de la instal·lació. El cablejat de pannells o quadre elèctric haurà de complir unes recomanacions citades

en l’apartat anterior. En particular es tindrà en conte les instruccions BT017 i BT020 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión i la normativa de seguretat NORMA UNE-20-5141 aplicables. La secció del cable de connexió entre pannells i acumuladors no ha de ser en cap cas inferior a 6 mm2. En el cas del cable situat a l’exterior, a part hauran de complir amb les especificacions IP.535 i de tenir una ultima capa d’un material aïllant de altes característiques contra la intempèrie, s’instal·laran sota tub metàl·lic. El sistema de pas de cables per parets i sostres caldrà tenir en conte la possible entrada d’aigua de l’exterior, podent-se utilitzar caixes d’intempèrie.

2.7. Posta en marxa de la instal·lació. Al acabar en muntatge es realitzaran algunes comprovacions finals, que seran en general

senzilles degut a l’elevada fiabilitat dels components utilitzats, aquests passos seran: 1. Comprovar que el circuit obert (abans de comprovar la bateria) la tensió en

els borns de la bateria de pannells es pròxima la desitjada, el dia ha de ser assolellat.

2. Comprovar que la bateria es trobi a en plena càrrega i la tensió i densitat en

els elements es la correcta.

3. Comprovar que a les hores centrals del dia i amb la bateria connectada, circula aproximadament la intensitat prevista pel circuit de pannells bateria.

4. Comprovar que el regulador actua normalment sense realitzar operacions

descontrolades.

5. Comprovar que accionant els aparells receptors, aquests entren en funcionament de forma correcta.

2.8. Entrega de la instal·lació. Un cop verificat el correcte funcionament de la instal·lació es procedirà a una esmerçada

neteja del lloc i dels components de la mateixa, abans de realitzar l’entrega al titular. Al titular se l’hi farà una esmerçada explicació del funcionament de la instal·lació i si

s’escau s’entregarà un escrit per part de l’instal·lador del correcte ús i funcionament del la instal·lació.



35/38

2.9. Operacions de manteniment. · La instal·lació fotovoltaica consta de dues parts diferenciades com son:

- El conjunt dels pannells, regulador i la bateria, que transformen la relació d’energia solar en elèctrica.

- La instal·lació dels equips de consum, això es, la instal·lació d’il·luminació.

El manteniment dels equips vindrà descrit per part del fabricant, i dependrà de cada element en concret.

· Punts a considerar en el manteniment de la instal·lació: 1) Les operacions necessàries de manteniment. Poden ser de dos tipus diferents, primer

la revisió de l’estat d’operativitat dels equips, connexions i cablejat; segon el control de calibració dels equips, particularment del sistema de regulació i control.

2) El manteniment de les instal·lacions fotovoltaiques, sense parts mòbils, no es

especialment conflictiu. Els acumuladors, degut a la degradació interna produïda pels processos químics interns, son els elements que requereixen major atenció.

· Manteniment de les bateries de pannells. El manteniment contemplarà els següents processos: Neteja periòdica del pannell.

El pols i altres possibles elements situats a la coberta del pannell transparent pot reduir-ne l’eficàcia. L’operació de neteja es realitzarà en general per part del propi usuari i consisteix en la neteja dels pannells amb aigua i algun detergent no abrasiu, procurant que l’aigua no s’acumuli sobre la coberta del pannell.

Inspecció visual del pannell. La inspecció visual del pannell te per objecte detectar diferents fallos, concretament:

- Possible ruptura del cristall: normalment es produeix per accions externes i poques vegades per fatiga tèrmica induïda per errors del muntatge.

- Oxidacions dels circuits i soldadures de les cèl·lules fotovoltaiques: normalment degudes a entrada d’humitat en el pannell per fallada o ruptura d’alguna de les capes de l’encapsulat.

· Control de les connexions elèctriques i cablejat dels pannells. Cada visita de manteniment es procedirà a:

a) Comprovació de l’apretat i de l’estat dels terminals dels cables de connexionat de pannells.



36/38

b) Comprovació de l’estanqueitat de la caixa de terminals o de l’estat dels caputxons de protecció dels terminals, segons el tipus de pannell.

Si s’observa fallos d’estanqueitat es procedirà a la substitució dels elements afectats i a la neteja de terminals. Manteniment del sistema de regulació i control i equips auxiliars. El manteniment del sistema de regulació i control no diferirà molt de les operacions de

control dels equips d’electrònica generals. Les avaries son poc freqüents i la simplicitat dels equips en redueix el manteniment a les següents operacions:

- Observació visual general de l’estat i funcionament del regulador.

Permetrà detectar en general el mal funcionament del regulador, ja que aquest

es comporta de forma molt anormal.

- Comprovació del connexionat i cablejat dels components. Es revisaran totes les connexions i juntes dels equips.

- Comprovació del tarat de la tensió d’ajust del regulador a la temperatura ambient.

No es una operació freqüent i es realitza quan es sospiten un mal funcionament d’algun element. El més usual es comprovar que els indicadors assenyalin correctament i que el regulador no actuï de forma totalment incontrolada. L’ajust i tarat dels elements ve de taller i en cas d’avaria es canviarà i es portarà a tarar a un taller especialitzat.

- Registre d’ampers-hora generats i consumits en la instal·lació entre revisions, quan existeixin aquests comptadors.

El registre d’aquestes dades quan l’equip incorpora els comptadors, permet efectuar l’anàlisi del comportament de la instal·lació.

- Observació de les mesures instantànies del voltímetre i amperímetre en les instal·lacions en que en disposin.

No es te un manteniment especial i quan es dona un mal funcionament, aquest serà molt notable. · Manteniment dels acumuladors.

Actualment el control de qualitat en la fabricació d’acumuladors es molt alt, i per tant son molt fiables, amb un percentatge molt baix d’avaries degudes a defectes de fabricació. Però son els elements que requereixen un major manteniment. Els malfuncionaments son causats per:

a) Ús de la instal·lació superior al previst inicialment en el disseny. Produint-se descarregues profundes i continuades de la bateria, que causen la seva destrucció de forma anticipada.



37/38

b) Falta de reposició periòdica de l’electrolit a l’acumulador de plom-antimoni. Si el nivell es baix i les plaques queden descobertes, es sulfaten i es destrueixen en poc temps.

La fi de la bateria arriba quan no hi ha suficient pasta de plom a les plaques per a

reaccionar amb l’electrolit o no hi ha suficient electrolit per reaccionar amb el plom. · Operacions més usuals de manteniment:

a) Comprovació del nivell de l’electrolit i de reomplir-ho en el seu cas.

b) Comprovació i neteja de l’estat dels borns en l’acumulador.

c) Comprovació de la tensió sense càrrega dels elements de l’acumulador.

d) Mesura de la densitat de l’acumulador.

e) Comprovació de la utilització de l’acumulador i en particular la freqüència de tall per baixa tensió.

Manteniment del nivell de l’electrolit. L’operació consisteix en el control i reposició de l’electrolit en els elements de les

bateries de plom-antimoni. El període de revisió serà inferior a dos mesos, i correrà a càrrec de l’usuari. L’operació tindrà en compte els següents aspectes:

- Es comprovarà el nivell de tots els elements de l’acumulador.

- Al reomplir mai serà en àcid, si no aigua desmineralitzada o destil·lada.

- En els acumuladors de plaques, el nivell s’establirà en aproximadament un centímetre per sobre de les mateixes.

- En els acumuladors tubulars s’utilitzaran les marques de màxim i mínim que sempre porten els de recipient transparent, i el tap indicador de nivell en els de recipient opac.

- En les bateries transparents, s’observarà si deixen sediments al fons que puguin arribar a curtcircuitar les plaques, i també l’estat general de les mateixes.

- S’evitarà omplir excessivament, per tal que no arribi l’electrolit fins als orificis de ventilació dels taps de l’acumulador, per evitar pèrdua d’electrolit a l’exterior.

Comprovació i neteja dels terminals. Al realitzar les operacions de control de nivell de l’electrolit, s’inspeccionarà l’estat dels

borns de la bateria, es netejaran els possibles pòsits de sulfat i es cobriran amb vaselina neutra totes les connexions.

Comprovació de la tensió sense càrrega dels elements de l’acumulador. La operació consisteix en desconnectar cada element de la bateria de la bateria i mesurar

amb un polimetre la tensió entre els borns.



38/38

Les mesures hauran de ser molt pròximes per a tots els elements i acordes amb les especificacions del fabricant. Diferències importants en un element son signe de possible avaria en el mateix. Totes les mesures es faran amb el nivell correcte d’electrolit.

Mesura de la densitat de l’electrolit. La mesura sol es possible en les bateries en les que l’electrolit es accessible, i aquesta es

realitzarà amb el nivell del mateix amb un valor correcte. Per tal de mesurar-ho s’utilitzarà un densimetre de flotador. Les densitats han de ser similars en tots els casos, i concordants amb les especificades pel fabricant de la bateria.







2. MEMORIA DE CALCUL


Projecte de control d’energia solar tèrmica, fotovoltaica i de persianes. Memòria de càlcul ACS i calefacció


1/29

2.1 MEMORIA DE CÀLCUL ACS I CALEFACCIÓ.

2.1.1. Càlculs de les necessitats calòriques. A continuació es calculen les necessitats calorífiques referents a les sales que es troben a

la primera planta.

Dependència Superfície m2 Factor A Factor B Factor C Potència Calorifica

Menjador 28.25 95 1.25 1 3354.7 Dormitori principal

14.10

86

1.25

1

1515.8

Despatx 8.00 86 1.25 1 860 Cuina 9.70 86 1.25 1 1042.8

Bany interior 4.00 72 1.25 1 360 Distribuïdor 6.00 46 1.25 1 345

Taula 1. Primera planta. Valor de les superfícies i factors A, B i C. Referent a les dependències, la suma total de les necessitats calorífiques es de 7478.3

kcal/h.

Pel que fa a la segona planta, les necessitats calorífiques referents a les sales son: Dependència Superfície m2 Factor A Factor B Factor C Potència

Calorífica Sala d’estar 22.25 95 1.25 1 2642.2 Dormitori principal

13.89

86

1.25

1

1493.2

Dormitori 1 7.76 86 1.25 1 834.2 Dormitori 2 12.01 86 1.25 1 1291.1

Bany interior 7.20 72 1.25 1 648 Distribuïdor 7.98 46 1.25 1 458.9

Taula 2.Planta 2. Valor de les superfícies i factors A, B i C. Les necessitats calorífiques de la segona planta son 7367.6 kcal/h.

La necessitat del total de les dues plantes, es doncs de 14845.3 kcal/h. Caldrà calcular

doncs, els col·lectors solars tèrmics necessaris per tal d’obtenir la quantitat d’energia calculada anteriorment. En aquest mètode no es te en conte les pèrdues en el garatge ni en l’altillo. 2.1.2. Càlcul de les pèrdues de calor per transmissió.

Per tal de facilitar els càlculs tenim la següent taula de superfícies de cada orientació en

funció del local i la planta.



2/29

Superfície en

m2 Orientació

Tipus de local Nord Est Sud Oest

Temperatura recomanada

Garatge 52.4 42.08 84 6.38 10 ºC Terra garatge 103.25 10 ºC

Taula 3. Planta baixa. Valor de superfícies de transmissió.

Superfície en m2

Orientació



Bany 0 0 7.25 0 20 ºC Menjador 28.8 0 26.4 2 20 ºC Dormitori 0 17.22 9.9 0 15 ºC Despatx i Cuina 9.9 16.7 0 0 18 ºC Vestíbul i passadís.

0 0 12 0 18 ºC

Taula 4. Primera planta. Valor de superfícies de transmissió.

Superfície en m2

Orientació



Bany 0 0 13.2 0 20 ºC Dormitoris 14.7 34.22 10.5 0 15 ºC Habitació de servei

7.5 0 8.1 2 18 ºC

Sala d’estar 18 0 13.5 0 20 ºC Vestíbul i passadís.

0 0 12.3 0 18 ºC

Taula 5. Segona planta. Valor de superfícies de transmissió. .

Superfície en

m2 Orientació



Altillo 4.05 3.72 6.36 0.69 5 ºC Teulada 103.25 5 ºC Taula 6. Altillo. Valor de superfícies de transmissió

Aplicant les superfície anteriorment citades, amb el corresponent factor de transmissió

per a cada local i planta en funció de l’orientació i en funció de les temperatures recomanades per a cada local i la mínima recomanada exteriorment per al càlcul, tenim les necessitats calòriques per a cada planta en les següents taules.

Necessitat calòrica

Orientació Temperatura recomanada

Temperatura exterior

Tipus de local Nord Est Sud Oest Garatge 1061.1 852.12 1701 129.195 10 ºC -5 ºC Terra garatge 1239 10 ºC 4 ºC

Taula 7. Planta baixa. Necessitats calòriques.



3/29




Tipus de local Nord Est Sud Oest Bany 0 0 244.68 0 20 -5 ºC Menjador 972 0 891 67.5 20 -5 ºC Dormitori 0 464.94 267.3 0 15 -5 ºC Despatx i cuina

307.395 518.535 0 0 18 -5 ºC

Vestíbul i passadís.

0 0 372.6 0 18 -5 ºC

Taula 8. Primera planta. Necessitats calòriques.




Tipus de local Nord Est Sud Oest Bany 0 0 445.5 0 20 ºC -5 ºC Dormitoris 396.9 923.94 354.375 0 15 ºC -5 ºC Despatx i cuina

232.875 0 251.505 62.1 18 ºC -5 ºC

Sala d’estar 607.518 0 455.625 0 20 ºC -5 ºC Vestíbul i passadís.

0 0 381.915 0 18 ºC -5 ºC

Taula 9. Segona planta. Necessitats calòriques.




Tipus de local Nord Est Sud Oest Altillo 54.675 50.22 85.86 9.315 5 º C -5 ºC Teulada 939.575 5 ºC -5 ºC Taula 10. Altillo. Necessitats calòriques.

Càlcul de pèrdues per transmissió de calor a traves de les finestres i portes.

Superfície en m2

Orientació



Garatge 0 7.52 0 1.62 10 ºC Terra garatge 0 10 ºC

Taula 11. Planta baixa. Superfície en m2 de portes i finestres.



4/29

Superfície en

m2 Orientació



Bany 0 0 0.25 0 20 ºC Menjador 0 0 0 4 20 ºC Dormitoris 0 4.08 0 0 15 ºC Despatx i cuina 0 1.6 0 0 18 ºC Vestíbul i passadís.

0 0 0 0 18 ºC

Taula 12. Primera planta. Planta baixa. Superfície en m2 de portes i finestres.

Superfície en

m2 Orientació



Bany 0 0 0.25 0 20 ºC Dormitoris 0 6.88 0 0 15 ºC Habitació de servei

0 0 0 0 18 ºC

Sala d’estar 0 0 0 0.8 20 ºC Vestíbul i passadís.

0 0 0 0 18 ºC

Taula 13. Segona planta. Superfície en m2 de portes i finestres.

Superfície en m2

Orientació



Altillo 0 0 0 0 5 ºC Teulada 0 5 ºC Taula 14. Altillo. Superfície en m2 de portes i finestres.

Necessitats calòriques

Orientació



Garatge 0 564 0 121.5 10 ºC Terra garatge 0 10 ºC

Taula 15. Planta baixa. Pèrdues per transmissió.


Orientació



Bany 0 0 20 0 20 ºC Menjador 0 0 0 320 20 ºC Dormitori 0 261.12 0 0 15 ºC Despatx i cuina 0 117.76 0 0 18 ºC Vestíbul i passadís.

0 0 0 0 18 ºC

Taula 16. Primera planta. Pèrdues per transmissió.



5/29


Orientació



Bany 0 0 20 0 20 ºC Dormitoris 0 440.32 0 0 15 ºC Despatx i cuina 0 0 0 64 18 ºC Sala d’estar 0 0 0 58.88 20 ºC Vestíbul i passadís.

0 0 0 0 18 ºC

Taula 17. Segona planta. Pèrdues per transmissió.


Orientació



Altillo 0 0 0 0 5 ºC Teulada 0 5 ºC

Taula 18. Altillo. Pèrdues per transmissió.


Nord Est Sud Oest

Total per orientació

3632.46 4192.95 5491.36 773.61

Garatge 1239 Teulada 939.575 Total 16268.95

Taula 19. Càlcul total de les necessitats. El total de les necessitats calòriques per transmissió resulta Qt = 16268.95 kcal/h. Càlcul de les pèrdues per infiltració d’aire. Per tal de realitzar el càlcul de les pèrdues per infiltració d’aire, hem de calcular el

volum en m3 de cada local de l’habitatge, en contacte amb l’exterior.

Local Volum (m3)

Temperatura interior (T ºC)

Temperatura exterior (T ºC)

Número de renovacions

d’aire

Pèrdues per infiltració (kcal/h)

Garatge 287.55 10 -5 0.5 623.7 Taula 20. Planta baixa. Pèrdues per infiltració d’aire.



6/29

Local Volum

(m3) Temperatura

interior (T ºC)



d’aire


Escales 22.65 18 -5 0.5 75.33 Bany 10.8 20 -5 1 78.08

Dormitori principal

38.07 15 -5 0.5 110.1

Despatx 21.6 18 -5 0.5 71.84 Cuina 26.19 18 -5 0.5 87.14

Menjador sala d’estar

76.28 20 -5 1 551.50

Taula 21. Primera planta. Pèrdues per infiltració d’aire.

Local Volum (m3)

Temperatura interior (T ºC)



d’aire


Escales 21.01 18 -5 0.5 69.88 Bany 19.44 20 -5 1 104.4

Dormitori principal

37.5 15 -5 0.5 108.45

Dormitori 1 20.95 15 -5 0.5 60.59 Dormitori 2 32.43 15 -5 0.5 93.79 Sala d’estar 46.56 20 -5 1 336.63

Sala de màquines

13.01 18 -5 0.5 47.03

Taula 22. Segona planta. Pèrdues per infiltració d’aire.

El resultat de les pèrdues per infiltració d’aire es de Ql = 2432.46 kcal/h. Suplements. Al marge de les pèrdues de calor per transmissió i infiltracions d’aire, ja valorades, a la pràctica no han de despreciar-se altres circumstàncies susceptibles de modificar (incrementant), els valors ja determinats. Es tracta de paràmetres que, en cada cas, incideixen per al càlcul de les pèrdues de calor totals d’un local, edificació, etc. Concepte de suplement Valor Per orientació Nord 0.05 ÷ 0.07 Per intermitència: reducció nocturna 0.05 Per intermitència: de 8 a 9 hores parada 0.1 Per intermitència: més de 10 hores parada 0.2 ÷ 0.25 Més de 2 parets a l’exterior 0.05 Ultimes plantes d’edificis de gran altura 0.02/metre Taula 23. Valor del Suplement.



7/29

Càlcul de les pèrdues de calor totals. Per tal d’obtenir el valor total de pèrdues calòriques en l’edifici utilitzem la fórmula: Q = (Qt + Ql) · (1 + F) I aplicant els valors obtinguts anteriorment de Qt, Ql i F tenim que: Q = (16268.95 + 2432.46) · (1 + 0.1) = 20571.55 kcal/h.

2.1.3. Càlcul del número d’elements. El número d’elements necessaris en cada habitació es calcularà a partir de les necessitat

calòriques de cada habitació i en funció de les calories que pot emetre cada element del radiador, segons el segon mètode utilitzat, aquest es el mètode de càlcul de pèrdues per transmissió de calor.

Dependència Potència Calorífica

Garatge 5667.92 Taula 24. Garatge. Necessitats calòriques.


Menjador 2802 Dormitori principal

1103.46

Despatx 525.75 Cuina 674.7

Bany interior 342.76 Taula 25. Primera planta. Necessitats calòriques per a cada habitació.


Sala d’estar 1825.23 Dormitori principal

1032.16

Dormitori 1 455.13 Dormitori 2 568.49

Bany interior 569.9 Sala maquines 701.45

Taula 26. Segona planta. Necessitats calòriques per a cada habitació. A continuació es calcula el nombre d’elements necessaris par tal d’obtenir la quantitat

calòrica necessària.



8/29

Dependència Potència

Calorífica Element

JET80 ? T = 60 ºC

Número d’elements

Número d’elements necessaris

Cost dels elements

13,40 E/el. Garatge 5667.92 187 kcal/h 30.31 31 415

Primera planta Menjador 2802 187 kcal/h 14.98 15 201 Dormitori principal

1103.46

187 kcal/h 5.90

6

80.4

Despatx 525.75 187 kcal/h 2.81 3 40.2 Cuina 674.7 187 kcal/h 3.61 4 53.6

Bany interior 342.76 187 kcal/h 1.83 2 26.8 Segona planta

Sala d’estar 1825.23 187 kcal/h 9.76 10 134 Dormitori principal

1032.16

187 kcal/h 5.52

6

80.4

Dormitori 1 455.13 187 kcal/h 2.43 3 40.2 Dormitori 2 568.49 187 kcal/h 3.04 4 53.6

Bany interior 569.9 187 kcal/h 3.05 4 53.6 Sala de

maquines 701.45 187 kcal/h 3.75 4 53.6

Taula 27. Número d’elements necessaris. El número total d’elements necessaris serà, un cop arrodonit a l’alça el resultat, de 92

elements.

2.1.4. Càlcul del diàmetre de les canonades.

Cabdal l/h Diàmetre del tub 140 10/12 230 12/14 270 13/15 340 14/13 520 16/18

Taula 28. Taula per al dimensionat de la ret hidràulica. Tram Potència de càlcul Cabdal litres /h

= Potencia/ ?T Secció

Caldera - radiador1 5667.92 283.40 14 Radiador1 - radiador2 2833.96 141.70 14 Taula 29. Planta baixa. Dimensió de les canonades.



9/29

Tram Potència de càlcul

kcal/h. Cabdal litres /h = Potencia/ ?T

Secció

Caldera - A 10301.03 530.05 22 A-B 1401 70.05 14 A-H 1103.46 55.17 14 A-C 2944.21 147.21 14 C-D 2601.45 130.07 14 D-E 1401 70.05 14 D-F 1200.45 60.02 14 F-G 525.75 26.29 14 Taula 30. Planta 1. Dimensió de les canonades. D’on: A es on deriva el tub provinent de la calefacció i la primera planta. B es el radiador de la primera planta pròxim a la terrassa. C es el radiador del bany. D es la derivació en ‘T’ entre la cuina i el menjador. E es el segon radiador del menjador. F es el radiador de la cuina. G es el radiador del despatx. H es el radiador del dormitori principal. Tram Potència de càlcul

kcal/h. Cabdal litres /h = Potencia/ ?T

Secció

Planta1 - A 4450.91 222.54 16 A-B 912.615 45.63 14 A-H 1032.16 51.61 14 A-C 569.9 28.49 14 C-D 1936.235 96.81 14 D-E 912.615 45.63 14 D-F 1023.62 51.18 14 F-G 455.13 22.76 14 Taula 31. Planta 2. Dimensió de les canonades. D’on:

A es on deriva el tub provinent de la calefacció i la segona planta.

B es el radiador de l’habitació de servei.

C es el radiador del bany.

D es la derivació en ‘T’ entre el dormitori i la sala d’estar.

E es el segon radiador del menjador.

F es el radiador del dormitori del costat del menjador.

G es el radiador del dormitori petit.

H es el radiador del dormitori principal.



10/29

2.1.5. Càlcul de la pèrdua de calor horari en canonades.

La pèrdua de calor per hora en un tub de longitud L, s’obté de la formula :

Q = ( )tatiLk −⋅⋅

On:

Q = Quantitat de calor kcal/h.

k = Coeficient de transmissió.

L = Longitud del tub.

ti = Temperatura interior de l’aigua.

ta = Temperatura ambient.

1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 Diàmetre nominal

Polzades mm. 15 20 25 32 40 50 57 60 80 100

Tub horitzontal 0.8 0.9 1.1 1.4 1.5 1.8 1.9 2.2 2.7 3.2 Tub vertical 0.9 1.1 1.3 1.6 1.7 1.8 1.9 2.2 2.7 3.2 Taula 32. Valors de k per a tubs sense aïllar. Per a tubs aïllats col·locats dins de ranures de paret tancades, caldrà considerar ta = 45 ºC. per a tubs no aïllants col·locats dins de ranures tancades caldrà considerar una temperatura ta

= 35 ºC. Taula amb la quantitat de calor aproximada en kcal/h que per un metre lineal de canonada.

? t (ºC) F

50 55 60 65 70 3/8” 33 37 41 45 49 1/2” 41 46 51 55 60 3/4” 48 54 59 65 71 1” 56 62 69 75 82

1 1/4” 66 74 82 90 98 1 1/2” 73 82 91 99 108

2” 86 97 107 117 127 2 1/2” 107 119 132 145 158

Taula 33. Canonada sense aïllar.



11/29

? t (ºC) F 50 55 60 65 70

3/8” 7 7 8 9 10 1/2” 8 9 10 11 12 3/4” 10 11 12 13 14 1” 11 12 14 15 16

1 1/4” 13 15 16 18 20 1 1/2” 14 15 18 20 22

2” 17 16 21 23 25 2 1/2” 21 24 26 29 31

Taula 34. Canonada aïllada.

Aïllat No aïllat Horitzontal 11 17

Planta baixa

Vertical 1 Taula 35.Planta baixa. Longituds de canonada en metres.

Aïllat No aïllat Horitzontal 60

Primera planta

Vertical 12 1.2 Taula 36.Primera planta. Longituds de canonada en metres.

Aïllat No aïllat Horitzontal 58.4

Segona planta

Vertical 12 1.2 Taula 37. Segona planta. Longituds de canonada en metres. Aplicant la formula Q = ( )tatiLk −⋅⋅ a les longituds anteriors, sabent que la temperatura ti es 80º C i ta 20 ºC, per tant tenim un ? t = 60º C. Per a tal càlcul agafem el valor aproximat de les taules per a ? t = 60 ºC i per a un diàmetre ? = 3/4” (20 mm).

Aïllat No aïllat Horitzontal 132 1003

Planta baixa

Vertical 59 Taula 38. Planta baixa. Pèrdues de calor horàries en canonades.

Aïllat No aïllat Horitzontal 720

Primera planta

Vertical 354 70.8 Taula 39. Primera planta. Pèrdues de calor horàries en canonades.



12/29

Aïllat No aïllat

Horitzontal 700.8

Segona planta Vertical 144 70.8

Taula 40. Segona planta. Pèrdues de calor horàries en canonades. Les pèrdues en les canonades serà de 1194 kcal/h per a la planta baixa, de 1144.8 kcal/h per a la primera planta i 915.6 kcal/h per a la segona planta. Les pèrdues totals seran de 3254.4 kcal/h. 2.1.6. Càlcul de la potència del generador.

Tenim que Q = 16268.95 kcal/h i Ql = 3254.4 kcal/h, i pel valor del paràmetre ‘ a ‘

agafem el valor de 1.2. Aplicant la formula P = ( ) aQlQ ⋅+ de l’apartat 1.7.4. de la memòria descriptiva, en

l’apartat referent al càlcul de la potència del generador, tenim que: P = ( 16268.95 + 3254.4) · 1.2 = 23428.02 kcal/h.

2.1.7. Rendiment mínim del combustible. El rendiment del combustible líquid per a una potència del generador fins a 60 kW es de com a mínim un 75 %.

2.1.8. Selecció del cremador.

Tenim que el consum màxim per hora de gas-oil per a una potència de 23428.02 kcal/h., un poder calorífic inferior de 8800 kcal/l i un rendiment mínim de 0.75 es de:

Quantitat litres hora = 23428.02 / ( 8800 · 0.75) = 3.55 l/h. 2.1.9. Càlcul de les característiques hidràuliques del circulador.

El cabdal necessari per a la instal·lació serà :

C = 23428.02 / ( 20 · 1 · 1) = 1171.40 l/h.



13/29

2.1.10. Càlcul del dipòsit d’expansió.

Diàmetre tub (mm.) Longitud (m.) Capacitat per metre (l.)

Total

14 6.86 0.154 0.78 22 28.58 0.314 8.97

Total 9.75 Taula 41.Garatge. Capacitat en les canonades.

Diàmetre tub (mm.) Longitud (m.) Capacitat per metre

(l.) Total

14 592.8 0.154 91.29 16 6 0.201 1.21

Total 92.5 Taula 42. Planta 1. Capacitat en les canonades.

Diàmetre tub (mm.) Longitud (m.) Capacitat per metre (l.)

Total

14 562 0.154 86.69 Total 86.69

Taula 43. Planta 2. Capacitat en canonades.

Nº elements Litres per element Total

Garatge 31 0.60 18.6 Planta 1 30 0.60 18 Planta 2 29 0.60 17.4

Total 54 Taula 44. Capacitat en els radiadors

Contingut total d’aigua = 242.94 litres. Càlcul del volum d’expansió o capacitat útil dipòsit.

05.7100

94.2429.2=

⋅=Vu litres

D’on el coeficient de dilatació d’aigua a 80 ºC = 2.9 Càlcul coeficient d’utilització:

25.04

34=

−=η



14/29

On: Pf = 4 kg/cm2. Pi = 3 kg/cm2.

2.2825.005.7

==Vv litres

Càlcul del vas d’expansió del circuit caloportador. Per tal de calcular la capacitat que ha de tenir el vas d’expansió del circuit caloportador, s’utilitzarà la següent formular

Vu = 100

% a · Vi

On: Vu = Volum o capacitat útil. Vi = Volum de fluid caloportador de la instal·lació. a% = Coeficient de dilatació.

Es necessari calcular el coeficient d’utilització, que depèn de l’altura manomètrica de la instal·lació i de la pressió màxima de treball (tarat de la vàlvula de seguretat del dipòsit).

η=−

PfPiPf

ηVu

Vu =

Pf = Pressió absoluta màxima de treball. Pi = Pressió absoluta altura manomètrica. ? = Coeficient utilització. Vu = Capacitat útil del dipòsit. Vv = Capacitat total del dipòsit.

Col·lectors solars 1.37 x 3 4.11 l. Canonades Ø 22 0.314 l/m x 20 6.28 l.

Total 10.39 l. Taula 45. Volum de fluid caloportador (Vi).

El coeficient de dilatació del fluid caloportador serà superior al de l’aigua, en aquesta concentració el valor serà de 4.

Per tant tenim que:

Vu = 516.0100

439.10100

% a · Vi=

⋅= l.



15/29

Per tal d’obtenir el valor final tenim que:

25.025.0

25.12

==−

=η

on el volum necessari del vas d’expansió serà

06.225.0

516.0===

ηVu

Vu l.

S’utilitzarà un vas d’expansió de 5 l. model CMF 5 L. de 4 bar i R 3/4”. Amb 4 bar i

120º C de pressió i temperatura màxima de treball, homologat segons la directiva 97/23/CE.

Càlcul del vas d’expansió del circuit ACS. Per tal de calcular la capacitat que ha de tenir el vas d’expansió del circuit caloportador, s’utilitzarà la següent formular

Vu = 100

% a · Vi

Es necessari calcular el coeficient d’utilització, que depèn de l’altura manomètrica de la

instal·lació i de la pressió màxima de treball (tarat de la vàlvula de seguretat del dipòsit).

η=−

PfPiPf

ηVu

Vu =

Canonades Ø 14 0.154 l/m x 53.16 8.19 l. Taula 46. Volum de fluid d’ACS (Vi).

El coeficient de dilatació del fluid caloportador serà superior al de l’aigua, en aquesta concentració el valor serà de 4.

Per tant tenim que:

Vu = 237.0100

9.219.8100

% a · Vi=

⋅= l.

Per tal d’obtenir el valor final tenim que:

25.025.0

25.12

==−

=η

on el volum necessari del vas d’expansió serà



16/29

948.025.0

237.0===

ηVu

Vu l.

S’utilitzarà un vas d’expansió de 5 l. model CMF 5 L. de 4 bar i R 3/4”. Amb 4 bar i

120º C de pressió i temperatura màxima de treball, homologat segons la directiva 97/23/CE. 2.1.11. Càlcul de la xemeneia.

La secció vertical ‘S’ calculada anteriorment es de 166.6 cm2. La longitud horitzontal ‘L’ es de 0.5 metres. L’altura ‘H’ de la xemeneia es de 12 m. ( ) ( ) 84.1701125.06.067.16616.0 =+⋅⋅=+⋅⋅= HLSE cm2.

2.1.12. Càlcul de les necessitats a cobrir d’ACS.

Els consums típics d’A.C.S. per a una casa particular es poden resumir en 60 litres per

persona i dia a una temperatura de 45º C. La següent taula indica els cabdals més freqüents dels consums de diferents aparells, expressats en dm3/s, i els diàmetres de les canonades corresponents en mm.

Aparell Consum (dm3/s) Diàmetre (mm) Lavabo 0.1 a 0.2 16/18 Bidet 0.1 a 0.15 16/18

Banyera 0.3 a 0.4 20/22 Dutxa 0.2 a 0.3 16/18

Rentadora Rentaplats 0.2 a 0.3 16/18 Taula 47. Diàmetres en funció del cabdal.

Servei Consum (litres) Rentadora 20 a 40 Rentaplats 20 a 40

Lavabo 3 a 6 Dutxa 30 a 50 Bidet 5 a 7

Banyera 100 a 130 Taula 48. Consums orientatius per cada utilització del servei, en litres.

Activitat Mitjana diària Mitjana mensual Rentadora 6 180 Rentaplats 6 180

Lavabo 4 120 Dutxa 20 600 Bidet 2 60

Banyera 24 720 TOTAL 62 1860

Taula 49. Consums mitjans d’A.C.S. domestica per persona i dia, en litres.



17/29

Es considera una casa per a quatre persones. Es realitza una taula de necessitats

energètiques corresponents a cada mes, considerant que els quatre habitants estan els dotze mesos de l’any vivint a la casa. Els càlculs es realitzen a partir d’unes necessitats de 60 litres de A.C.S. per persona al dia a 45º C., això es, 0.24 m3 diaris.

Mes Consum mensual

(m3)

Temperatura aigua ret

Salt tèrmic ? t

Necessitat energètica mensual (termies)

Necessitat energètica mensual

(Megajuls) Gener 7.44 5 40 297.6 1245.16 Febrer 6.72 6 39 262.1 1096.63 Març 7.44 8 37 275.3 1151.86 Abril 7.2 10 35 252 1054.37 Maig 7.44 11 34 253 1058.55 Juny 7.2 12 33 237 991.61 Juliol 7.44 13 32 238.1 996.21 Agost 7.44 12 33 245.5 1027.17

Setembre 7.2 11 34 244.8 1024.24 Octubre 7.44 10 35 260.4 1089.51

Novembre 7.2 8 37 266.4 1114.62 Desembre 7.44 5 40 297.6 1245.16

Total 87.6 3129.8 13095.09 Taula 50. Necessitats energètiques de cada més.

2.1.13. Càlcul dels paràmetres de la superfície col·lectora.

Per al càlcul de la superfície col·lectora, es calculen els paràmetres H i k:

GEN. FEB. MARÇ ABR. MAIG JUNY JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DES. Juneda 6 9.9 18 18.8 20.9 22.6 23.8 21.3 16.8 12.1 7.2 4.8

Taula 51. Energia H en Megajuls sobre un metro quadrat de superfície horitzontal en un dia mitja de cada mes.

La mitjana de l’any es de 15.2 Megajuls per metre quadrat de superfície horitzontal.

GEN. FEB. MARÇ ABR. MAIG JUNY JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DES. Juneda 1.52 1.37 1.2 1.02 0.9 0.86 0.9 1.04 1.26 1.53 1.71 1.67

Taula 52. Factor de correcció k per a superfícies inclinades per a una latitud de 46º i una inclinació de 55º.

GEN. FEB. MARÇ ABR. MAIG JUNY JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DES. Juneda 9.12 13.56 21.6 19.18 18.81 19.44 21.42 22.15 21.17 18.51 12.31 8.02 Taula 53. Energia aprofitable en Megajuls. E = k·H



18/29

2.1.14. Càlcul de la intensitat útil.

La intensitat incident sobre una superfície de col·lectors anirà variant en funció de l’hora

del dia. A efectes pràctics es treballa amb una intensitat mitja que resultarà del quocient entre l’energia útil E incident al llarg del dia i el temps útil del dia, es a dir, l’interval en que el Sol està sobre l’horitzó però sense contar els intervals al principi i al final del dia on no es supera el valor umbral de la intensitat sobre el col·lector.

GEN. FEB. MARÇ ABR. MAIG JUNY JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DES. Juneda 8 9 9 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 9 9 8 7.5 Taula 54. Número d’hores útils.

La intensitat es calcularà amb el quocient entre l’energia E en Juls i el temps útil en segons.

GEN. FEB. MARÇ ABR. MAIG JUNY JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DES.

Juneda 316.6 418.5 666.6 591.9 550 568.4 626.3 647.6 653.4 571.3 427.4 297 Taula 55. Intensitat útil en W/m2. I = E / h

2.1.15. Càlcul de la superfície de col·lectors necessària.

Càlcul del dimensionat de la superfície captadora mitjançant el càlcul de les diverses

columnes exposades en l’apartat 1.7.12 corresponent a la memòria descriptiva.

1 2 3 4 5 6 7

% d’ocupació

Consum mensual

en m3

Temperatura

de ret

Salt

tèrmic

Necessitats

energètiques mensual en

tèrmies

Necessitats

energètiques mensual en Megajuls

Necessitat energètica diària en Megajuls

GEN. 100 7.44 5 40 297.6 1245.16 40.17 FEB. 100 6.72 6 39 262.1 1096.63 39.16

MARÇ 100 7.44 8 37 275.3 1151.86 37.16 ABRIL 100 7.2 10 35 252 1054.37 35.15 MAIG 100 7.44 11 34 253 1058.55 34.15 JUNY 100 7.2 12 33 237 991.61 33.05 JUL. 100 7.44 13 32 238.1 996.21 32.13 AGO. 100 7.44 12 33 245.5 1027.17 33.13 SET. 100 7.2 11 34 244.8 1024.24 34.14 OCT. 100 7.44 10 35 260.4 1089.51 35.15 NOV. 100 7.2 8 37 266.4 1114.62 37.15 DES. 100 7.44 5 40 297.6 1245.16 40.17 Total any

87.6 3129.8 13095.09

Taula 56. Càlculs de les columnes per obtenir la superfície de col·lectors necessària.



19/29

8 9 10 11 12 13

H (taules)

H(corregida)

Constant k

E Numero

d’hores de sol útils

Intensitat I(W/m2)

GEN. 6 6 1.52 9.12 8 316.6 FEB. 9.9 9.9 1.37 13.56 9 418.5

MARÇ 18 18 1.2 21.6 9 666.6 ABRIL 18.8 18.8 1.02 19.18 9.5 591.9 MAIG 20.9 20.9 0.9 18.81 9.5 550 JUNY 22.6 22.6 0.86 19.44 9.5 568.4 JUL. 23.8 23.8 0.9 21.42 9.5 626.3 AGO. 21.3 21.3 1.04 22.15 9.5 647.6 SET. 16.8 16.8 1.26 21.17 9 653.4 OCT. 12.1 12.1 1.53 18.51 9 571.3 NOV. 7.2 7.2 1.71 12.31 8 427.4 DES. 4.8 4.8 1.67 8.02 7.5 297

Total any Taula 57. Càlculs de les columnes per obtenir la superfície de col·lectors necessària.

14 15 16 17 18 19

Tºa

?(%) ? = 79.9 -

589 (tº-tºa)/I

Aportació

solar per m2

Energia neta

disponible al dia per

m2

Energia neta disponible al mes per

m2

Energia solar

total

GEN. 7 9.21 0.84 0.714 22.13 110.65 FEB. 10 30.64 4.15 3.53 98.84 494.2

MARÇ 14 52.51 11.34 9.64 298.84 1494.2 ABRIL 15 50.05 9.60 8.16 244.8 1224 MAIG 21 54.20 10.19 8.66 268.46 1342.3 JUNY 24 58.14 11.30 9.61 288.3 1441.5 JUL. 27 62.97 13.49 11.46 355.26 1776.3 AGO. 27 63.53 14.07 11.96 370.76 1853.8 SET. 23 60.07 12.72 10.81 324.3 1621.5 OCT. 18 52.06 9.64 8.19 253.89 1269.45 NOV. 11 33.04 4.07 3.46 103.8 519 DES. 8 6.52 0.52 0.44 13.64 68.2

Total any 2643.02 Taula 58. Càlculs de les columnes per obtenir la superfície de col·lectors necessària.



20/29

20 21 % de

saturació Dèficit

energètic GEN. 9 1223.03 FEB. 45 997.79

MARÇ 100 0 ABRIL 100 0 MAIG 100 0 JUNY 100 0 JUL. 100 0 AGO. 100 0 SET. 100 0 OCT. 100 0 NOV. 46.6 595.62 DES. 5.5 1176.96

Total any 3993.4 Taula 59. Càlculs de les columnes per obtenir la superfície de col·lectors necessària.

Per tal de calcular la superfície total necessària de col·lectors només ens caldrà realitzar la divisió del total de la suma de la columna de les necessitats energètiques mensuals en Megajuls, columna 6, entre la suma de l’energia neta disponible al mes per m2, columna 18. això resulta 13095.09 Megajuls entre 2643.02 Megajuls/m2, resultant una superfície de 5 m2.

2.1.16. Càlcul dels valors dels components electrònics.

1) Circuit sensor de llum.

Figura 1. Esquema del circuit discriminador en funció de la senyal que dona sensor de llum del circuit.



21/29

Per a aquesta aplicació es realitzen els càlculs per tal de poder tenir la sortida regulada per a una influència de 50 a 400 lux. L’operacional serà un LM741.

A l’entrada negativa del amplificador es te per a R4 = 100 kO i R3= 1 kO:

( )( )( ) .99.0101100)(

43

4 Vsenskk

VsensRR

RVsensV =

ΩΩ

⋅=+

⋅=−

Per tal de regular el rang de possible actuació entre 50 i 400 lux, necessitem un voltatge

d’entre 0.5 i 4 V al terminal positiu. Amb el potenciòmetre amb un valor de 0 O tenim la següent expressió:

( )

( )( )

( ) 5.091

15

21

2 =+

⋅=+

⋅=+kk

kV

RRR

VsV V => 50 lux.

I per al potenciòmetre a resistència màxima tenim:

( )( )

( )( ) V

RpkkRpk

VRRR

RRVsV

p

p 419

15

21

2 =++

+⋅=

++

+⋅=+

( )

( ) VRpk

RpkVV 4

101

5 =+

+⋅=+ => 0.2 Rp = 7 k => Rp = 35 kO.

Per tant amb un potenciòmentre de 35 kO de multivolta tindrem una regulació fins a

400 lux. Per aquest càlcul es desitja una Ic de 10 mA. Per obtenir la intensitat de base tenim Ic =

ß·Ib, amb ß = 35, S’obté R6 = 50050 kO, un valor comercial pròxim es 47 kO, Amb aquest valor es recalcula els diferents paràmetres. El guany ß del transistor serà de

32. 895. La potència dissipada en R6 serà de 4.08 mW. El valor de R7 serà de 1470 O. Amb una potència dissipada de 147 mW. El TR1 serà un 2N2222A, aquest transistor es un NPN amb una corrent màxima de 800

mA., utilitzat per a amplificacions lineals i per com a interruptor. Està encapsulat en un format TO-18.

L’amplificador operacional serà un UA741. 2) Control mòdul persiana.



22/29

Figura 2. Control del motor de la persiana en funció dels diferents actuadors. Aquests poden ser automàtics o manuals. Al transistor Q1 s’obté en el cas en que el commutador estigui en AUT la funció lògica

serà Vm·/FCh·M. si el commutador està en ‘MAN’ llavors la funció lògica serà de VAUT·/FCh·M. La senyal a la base del transistor Q2 quan el commutador està en ‘MAN’ serà /Vm·/FCl·M i quan el commutador està en VAUT llavors obtenim la funció lògica /VAUT·/FCl·M.

De les característiques tècniques tenim que l’excitació de la bobina del relé s’obté per a un valor de 22 mA per a un tensió màxima. Per a aconseguir aquest efecte quan el valor a la sortida de les portes ‘AND’ sigui de ‘1’ lògic, i per tant es tingui en borns de la resistència de 10 kO de 5V, s’ha d’aconseguir una corrent per col·lector del transistor capaç d’exitar aquesta bobina. Per a una tensió de 15 V farem el càlcul per tal d’obtenir una corrent de 50 mA al col·lector dels transistors. Per a tal efecte requerirem d’una intensitat de base de 1 mA., i per a un guany de 50 del transistor s’excitarà la bobina del relé. El transistor serà NPN 2N2222,

3) Placa sensora de temperatura.

Per tal de captar la temperatura s’utilitzarà el sensor de temperatura analògic de la casa BJC el model DOM-203.

· Circuit sensor de temperatura.



23/29

Figura 3. Esquema del circuit detector de temperatura.

El potenciometre P2 serà de 20 kO multivolta, per tal de permetre un ajust més ajustat.

( )( )

++

+⋅=+

221

22

PRRPR

VccV i per a un valor de P2 = 0 O, s’obté l’expressió :

( )( )

+

⋅=+21

2

RRR

VccV i per a R2 = 10 kO i R1 = 30 kO, i s’obtindrà

( )

+

⋅=+1030

10kVccV =

4Vcc

i per a Vcc = 15 V tenim V+ = 4

15= 3.75 V.

Amb un valor de P2 = 20 kO, tenim una V+ de:

( )( )221

22

PRRPR

VccV++

+⋅=+ i per a un valor de P2 = 20 kO, s’obté l’expressió:

( )( )221

22

PRRPR

VccV++

+⋅=+ i per a R2 = 10 kO i R1 = 30 kO i P2 = 20 kO, s’obtindrà:

( )

( )2010302010++

+⋅=+ VccV =

2Vcc

i per a Vcc = 15 V tenim V+ = 15/2 = 7.5 V.



24/29

El potenciometre permetrà una variació de tensió en borns de V+ que oscil·larà des de 3.75 V per a P2 = 0O i 7.5 V per a P2 = 20 kO. Per a unes temperatures respectives de -12.5º C i 25º C.

Aquesta tensió serà la necessària per tal d’ajustar una tensió en el born positiu per tal de

detectar una temperatura exterior de 0º C. Quan la temperatura es superior a 0º C, la tensió serà superior a 5 V, amb aquesta tensió l’operacional comparador es saturarà negativament obtenint a la sortida la tensió d’alimentació negativa de l’operacional que es la tensió de massa. Quan la tensió es negativa el led no s’encendrà.

Quan la temperatura es inferior a 5V, l’operacional es saturarà positivament, amb una

tensió de Vcc = 15 V, aquesta tensió permetrà que s’encengui el led groc indicatiu de temperatura inferior de 0º C.

Per a la temperatura de -10º C es calculen els valors de R7 i R8, amb un valor de P1 =

20 kO. Per tal de poder obtenir un canvi en la sortida de l’operacional per a una temperatura de

-10º C, serà necessari una tensió de 4V per tal de poder-la comparar amb la de la sortida del sensor de temperatura.

Per a aquests requeriments tindrem R7 = 51 kO i R8 = 10 kO, que per a P1 = 0O,

tindrem:

( )87

8

RRR

VccV+

⋅=+ = 6110

15 ⋅ = 2.46 V

I per a P1 = 20 kO tenim:

( )( )718

18

RPRPR

VccV++

+⋅=+ =

813015 ⋅

= 5.55 V

Aquest potenciometre permetrà, mitjançant una regulació multivolta, obtenir una tensió

ajustada per a una commutació de la tensió a la sortida de 4V, corresponents a -10º C. Les respectives resistències del led vermell i groc, R6 i R11, tindran un valor tal que

permeti una corrent d’uns 15 mA., a través del led per a una caiguda de tensió de 1.2 V en borns dels leds. Per a una tensió de saturació positiva dels comparadors de Vcc = 15 V, s’obté:

VR = (15 V - 1.2 V) = 13.8 V R= mAV

015.08.13

= 920 O, per a una resistència de 910 O

s’obté IR = Ω910

8.13 V = 15.16 mA.

Per tant, per a una resistència de 910 O, s’obtindrà un corrent de 15.16 mA, que

permetrà l’encesa dels led vermell o groc en els respectius casos. Quan la temperatura sigui superior als 0º C, la sortida dels comparadors operacionals

estaran saturats negativament, i per tant a la sortida tindran una tensió de 0V corresponent a la tensió d’alimentació negativa dels operacionals, aquest fet provocarà que la porta NOR, 74HC28, tingui dues entrades a ‘0’ i per tant la sortida serà a ‘1’, aquest fet permetrà que al led



25/29

verd s’encengui quan cap dels altres dos leds estiguin encesos. El valor de la resistència R10 per a una corrent de 15 mA i una tensió Vled de 1.2V :

VR10 = 5 V - 1.2 V = 3.8 V R10 = mA

V015.0

8.3 = 253.3 O, per a una resistència de

240 O tenim un corrent a través del led de Iled = Ω240

8.3 V = 15.83 mA., aquest corrent serà

suficient per a per tal de que el led dongui una senyal lluminosa. Control del circuit de calefacció, ACS i captació solar. Per al control dels elements necessaris per al correcte funcionament de l’equip

utilitzarem un microcontrolador. Aquest controlarà el correcte funcionament, així com donarà les senyals necessàries per actuar sobre cada component en funció de l’estat actual del sistema i l’estat futur necessari.

El microcontrolador ha utilitzar es el PIC16F84. Aquest microcontrolador acompanyat

de la circuiteria necessària permetrà un control en qualsevol moment del dia del les necessitats energètiques de la casa.

4) Càlcul de la font d’alimentació. Per tal de poder donar servei a tots els diferents elements, tant de control com sensors

com actuador es necessitarà una alimentació elèctrica. A cada component se l’hi haurà de subministrar la corrent que requereixin a la tensió nominal de l’aparell.

Per tal de poder garantir un correcte funcionament, es calcularà la conseqüent font

d’alimentació. Aquesta haurà de ser capaç de garantir el correcte funcionament de tots els elements en cada moment.

Per tal de calcular la capacitat de la font, es recolliran les necessitats d’alimentació de

cada element de que està compost cada circuit electrònic. Un cop obtinguts les necessitats totals de cada element es passarà al disseny de la font d’alimentació.

Descripció de l’element Nº d’elements simultanis possible

Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

Sensor model DOM-205 Llum 1 0.006 15 - 24 0.006 Operacional LM741 1 0.030 15 0.030 Transistor TR1 2N2222 1 0.350 5 0.350 Intensitat Im 0.010 5 0.010 Total (15 Vcc) 0.036 Total ( 5 Vcc) 0.360

Taula 60. Consums del control de lluminositat.



26/29

Descripció de l’element Nº d’elements

simultanis possible

Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

Relés 2 0.100 15 0.200 Transistor 2N2222 1 0.110 15 0.110 Xip 74HC21 1 0.005 2-6 0.005 Xip 74HC31 1 0.005 2-6 0.005 Control 1 0.01 0.01 Leds 1 0.02 0.02 Total (15 Vcc) 0.31 A Total ( 5 Vcc) 0.04 A.

Taula 61. Consum del control de persiana.


Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

Sensor DOM-203 Temperatura 1 0.006 15 - 24 0.006 Operacional LM741 3 0.030 15 0.090 Xip 74HC21 1 0.005 2-6 0.005 Xip 74HC31 1 0.005 2-6 0.005 Leds 1 0.02 15 0.02 I R2 R8 0.002 15 0.002 Porta OR 74HC28 1 0.015 2-6 0.015 Total (15 Vcc) 0.118 Total ( 5 Vcc) 0.020

Taula 62. Consum del circuit detector de temperatura.


Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

PIC 16F84 1 0.250 5 0.250 74159 1 0.056 5 0.056 7404 2 0.050 5 0.100 Control 0.050 5 0.050 Total ( 5 Vcc) 0.456

Taula 63. Consum del circuit de control amb el PIC 16F84.


Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

74174 2 0.150 5 0.300 74604 1 0.150 5 0.150 Total ( 5 Vcc) 0.450

Taula 64. Consum del circuit de control de les entrades al PIC 16F84.



27/29


Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

74174 2 0.150 5 0.300 Transistor 8 0.100 15 0.800 7408 1 0.005 5 0.005 Electrovalvula 5 0.250 15 1.250 Total (15 Vcc) 2.050 Total (5 Vcc) 0.305

Taula 65. Consum del circuit de control de les sortides del PIC16F84.

TENSIÓ (V) CONSUM (A) 5 1.631 15 2.514

Taula 66. Consums totals per tensió. Aquestes fonts que permetin generar les diferents necessitats seran: Per a una tensió de 5 V i un consum de 1.631 A, s’utilitzarà el model AFX-1502C, amb

les següents característiques: · Tensió de sortida: 0 a 15 V. · Corrent de sortida: 2 A. · Pes: 2.8 kg. · Dimensions: 150x110x240. · Sensibilitat: < 5 mV rms. Per a una tensió de 15 V i un consum de 2.514 A, s’utilitzarà el model AFX-2930SB,

amb les següents característiques: · Tensió de sortida: 0 a 30 V. · Corrent de sortida: 0 - 3 A. · Pes: 3.7 kg. · Dimensions: 130x215x150. · Sensibilitat: < 5 mV rms.

Aquestes fonts es regularan convenientment per tal de regular-les a la tensió i corrent a generar.

2.1.17. Amortització econòmica. El temps d’amortització de la instal·lació es calcula en funció dels següents paràmetres: · La diferencia de cost entre la instal·lació tèrmica i fotovoltaica i la convencional. · Estalvi econòmic anual en energia tèrmica i ACS. · Estalvi econòmic en energia fotovoltaica.



28/29

La diferencia de cost entre la instal·lació tèrmica i fotovoltaica i l’energia convencional te

en compte el cost dels diferents elements a utilitzar en aquesta instal·lació en comparació al elements utilitzats si la instal·lació hagués estat convencional. Aquesta diferència es xifra en 20,000 €.

L’estalvi econòmic contempla l’aigua que no cal escalfar, així com el cost de l’aigua que

s’estalvia al recircular-la a través del circuit. Aquesta diferència està valorada en 750 €/any. L’estalvi econòmic de l’energia fotovoltaica contempla l’estalvi energètic anual en

electricitat al utilitzar energia fotovoltaica, incloent el manteniment de la instal·lació. El benefici anual es de 350 €/any.

El benefici anual es de 1100 €. L’amortització es realitzarà en poc més de divuit anys.

Aquest valor estarà supeditat a un us adequat i racional de la instal·lació.



29/29




Projecte de control d’energia solar tèrmica, fotovoltaica i de persianes. Memòria de càlcul energia fotovoltaica


1/21

2.2. MEMORIA DE CALCUL ENERGIA FOTOVOLTÀICA.

2.2.1. Potencia i temps per a instal·lacions fotovoltaiques d’il·luminacions d’edificacions .

Les taules 1 i 2 contenen els diferents valors de les potencies i temps dels elements a utilitzar en el càlcul.

Local Potencia i temps Menjador 2x20 W durant 5 h/dia Dormitori 15 W durant 1/2 h/dia Lavabo 15 W durant 1 h/dia Cuina 15 W durant 2 h/dia Despatx 15 W durant 3 h/dia Passadís, entrada 15 W durant 2 h/dia

Taula 1. Potència de la il·luminació en diferents locals.

Aparell Potencia mitja Rentadora (sense centrifugat ni escalfar aigua)

275 W

Planxa 75 W Frigorífic 75 W Assecador cabell 100 W Extractor de fums 50 W Ventilador 25 W TV 100 W Equip de música 25 W Florescent alt rendiment 12V CC 20 W Làmpada alt rendiment 12V CC 15 W

Taula 2. Potencia mitja d’alguns aparells de corrent continua. 2.2.2. Càlcul dels consums mitjans diaris. Les taules 3, 4, 5 i 6 contenen els consums i els diferents temps per planta i total a utilitzar.

Dependència Potencia (W)

Temps (h)

Consum (W·h)

Entrada 20 1 20 Garatge 20 1 20 40

Taula 3. Planta baixa.



2/21

Dependència Potencia

(W) Temps (h)/dia

Consum (W·h)/dia

Menjador 2x20 5 200 Dormitori principal

15

1

15

Despatx 15 2 30 Cuina 20 3 60 Bany interior 15 1 15 Distribuïdor 15 1 15 Total elements d’il·luminació 335

Elements de corrent continua. Frigorífic 75 8 600 TV. 100 3 300 Equip música

25 2

50

Rentadora 275 1 275 Planxa 75 1 75 Assecador cabell

100

1

100

Extractor fums

50

2

100

Total elements de corrent continua 1500 Total 1835

Taula 4. Primera planta.


Temps (h)

Consum (W·h)

Sala d’estar 2x20 2 80 Dormitori principal

15

1

15

Dormitori 1 15 1 15 Dormitori 2 15 1 15 Bany interior 15 1 15 Distribuïdor 15 2 30 170

Taula 5. Segona planta.

Planta

Consum Total (W·h)

Planta baixa 40 Planta 1 1835 Planta 2 170 Total 2045

Taula 6. Total. Aquest valor obtingut es amb tots els elements necessaris per a les necessitats diàries en una llar habitada. Pel que respecta a la il·luminació, tant sols serien necessaris 545 Wh i dia. A l’hora de calcular el nombre de pannells, així com la capacitat de la bateria es tindrà en conte si



3/21

es possible la viabilitat de tot el conjunt o si es més rendible tant sols l’enllumenat partir de l’energia fotovoltaica.

2.2.3. Càlcul de la secció del conductor.

Per tal d’obtenir la secció en mm2, caldrà multiplicar per 106 (mm2 que hi ha en 1 m2).

S(mm2) = ( )

Vil

∆⋅⋅⋅ −2106.3

.

Secció nominal (mm2)

Intensitat (A)

Secció nominal (mm2)

Intensitat (A)

0.75 8 10 44 1 10.5 16 59

1.5 13 25 78 2.5 18 35 97 4 25 50 115 6 32 70 140

Taula 8. Intensitat màxima admissible, en ampers, per a cables bipolars amb conductors de coure aïllats amb goma o PVC, instal·lats a l’aire o directament empotrats. 2.2.4. Càlcul de la capacitat de l’acumulador i el número de pannells necessaris per a habitatge tot amb energia fotovoltaica. 1. Potència en Watt de cada aparell de consum i estimar el nombre d’hores que ha de

funcionament diari del mes més desfavorable.


275 W


Taula 9. Potencia dels aparells de baix consum a utilitzar.



4/21

2. Càlcul en W·h el consum diari ET en el mes més desfavorable.


(W) Temps

(h) Consum (W·h)


Taula 10. Càlcul planta baixa.


Temps (h)/dia

Consum (W·h)/dia

Necessitats d’il·luminació corrent continua. Menjador 2x20 5 200 Dormitori principal

15

1

15



25 2

50


100

1

100

Extractor fums

50

2

100


Taula 11. Càlcul de la primera planta.


Temps (h)

Consum (W·h)


15

1

15


Total (W·h/dia) 2045

Taula 12. Consums segona planta.



5/21


màxima pd admesa per l’acumulador. El nombre de dies d’autonomia a utilitzar per al càlcul serà el recomanat per a la

població. Per a la província de Lleida tenim que el màxim de dies recomanat es de 23, el mínim de 14 i el recomanat es de 18 dies.

Per tant, es tria un valor de 18 dies que es el recomanat per a la província de Lleida. La profunditat de descàrrega màxima pd per a bateries estacionaries de plom àcid serà

de 0.8. 4. Calcular l’energia necessària E = ET / R.

( )vcb

d

avcb kkkp

NkkkkR −−−

⋅⋅−−−−=

11 =

( )

783.02.005.08.0

18005.02.005.011 =−−

⋅⋅−−

−=

75.2611783.0

2045==E W·h/dia

5. Calcular la capacitat útil de la bateria.

Per a l’obtenció de la capacitat útil es te la següent expressió Cu = E·N. Per tant tenim una energia total de 2611.75 W·h/dia, això es 217,65 A·h/dia. El nombre N de dies d’autonomia serà de 18 dies. Per tant :

Cu = 217,65 · 18 = 3917.7 Ah


u

pC

.

La capacitat nominal de la bateria haurà de ser:

C = 8.0

7.3917 = 4897.13 Ah

La capacitat necessària serà doncs de 4897.13 A·h a una tensió de 12 V.

7. Trobar el valor de l’energia H per al mes més desfavorable i la localitat en qüestió.

De la taula d’energia H en MegaJuls que incideix sobre un metre quadrat de superfície horitzontal, es dedueix que el mes més desfavorable es el Desembre a una mitjana de 4.8 MJ. Com que la taula ens dona el valor en Juls, i volem el resultat en MegaWatt, sabent que 1 kW·h = 3.6 MJ, tenim que:



6/21

H.P.S. = 0.2778 H = 1.3334 kWh. D’on 1.3334 kW·h = 111.12 A·h.

8. Trobar el valor d’hores de sol pic.

Per a l’obtenció del valors d’hores de sol pic H.S.P. tenim que el coeficient k de correcció per inclinació dels pannells es de 0.9.

H.S.P. = 0.2778 · 0.9 · 4.8 kWh = 1.2001 kWh

D’on 1.2001 kWh = 100.01 Ah.


La potència de les característiques tècniques ja inclouen la potència absorbida

per la cara dorsal. Per tant, no cal aplicar cap factor a la seva potencia nominal. 10. La potencia Ep que han de produir els pannells es major que E, degut a les pèrdues

en el regulador. S’estima :

Ep = 9.0

E =

9.02611

= 2.9018 kW/h

D’aquí resulta : Ep = 241.82 Ah.



⋅ =

= 809018.2

( )

pannellhkWhkW

///

= 36.27 pannells

El nombre de pannells necessaris serà de 37 unitats.

Com que el càlcul de tots els elements elèctrics ens dona uns requeriments d’energia

molt grans, un nombre molt elevat de pannells fotovoltàics i una gran capacitat de les bateries, es realitza el càlcul per als requeriments elèctrics d’il·luminació.

Amb aquest nou càlcul es podrà determinar la conveniència o no de tenir tots els

elements alimentats d’energia fotovoltaica o tant sols els elements utilitzats per a la il·luminació.



7/21

2.2.5. Càlcul de la capacitat de l’acumulador i el número de pannells necessaris per a habitatge amb il·luminació fotovoltaica. 1. Potència en Watt de cada aparell de consum i estimar el nombre d’hores que ha de


Aparell Potencia mitja Florescent alt rendiment 12V CC 20 W Làmpada alt rendiment 12V CC 15 W

Taula 13. Consum de les lluminàries a utilitzar. 2. Càlcul en W·h el consum diari ET en el mes més desfavorable.


(W) Temps

(h) Consum (W·h)




Temps (h)/dia

Consum (W·h)/dia


15

1

15




Temps (h)

Consum (W·h)


15

1

15

Dormitori 1 15 1 15 Dormitori 2 15 1 15 Bany interior 15 1 15 Distribuïdor 15 2 30 Total 170

Total (W·h/dia) 545 Taula 16. Consums segona planta.



8/21


màxima pd admesa per l’acumulador. El nombre de dies d’autonomia a utilitzar per al càlcul serà el recomanat per a la


Per tant, es tria un valor de 18 dies que es el recomanat per a la província de Lleida. La profunditat de descàrrega màxima pd per a bateries estacionaries de plom àcid serà

de 0.8. 4. Calcular l’energia necessària E = ET / R.

( )vcb

d

avcb kkkp

NkkkkR −−−

⋅⋅−−−−=

11

( )

783.02.005.08.0

18005.02.005.011 =−−

⋅⋅−−

−=R

E = 545 / 0.783 = 696.04 W·h/dia


Per a l’obtenció de la capacitat útil es te la següent expressió Cu = E·N. Per tant tenim una energia total de 696.04 W·h/dia, això es 58 A·h/dia. El nombre N de dies d’autonomia serà de 18 dies. Per tant :

Cu = 58 · 18 = 1044 Ah 6. Calcular la capacitat nominal de la bateria C = Cu / pd.

La capacitat nominal de la bateria haurà de ser: C = 1044 / 0.8 = 1305 Ah La capacitat necessària serà doncs de 1305 A·h a una tensió de 12 V.


De la taula d’energia H en MegaJuls que incideix sobre un metre quadrat de superfície horitzontal, es dedueix que el mes més desfavorable es el Desembre a una mitjana de 4.8 MJ. Com que la taula ens dona el valor en Juls, i volem el resultat en MegaWatt, sabent que 1 kW·h = 3.6 MJ, tenim que:

H.P.S. = 0.2778 · H = 1.3334 kWh.



9/21

D’on 1.3334 kW·h = 111.12 A·h.



H.S.P. = 0.2778 · 0.9 · 4.8 kWh = 1.2001 kWh

D’on 1.2001 kWh = 100.01 Ah.





Ep = E / 0.9 = 0.6964 kWh / 0.9 = 0.7734 kW/h D’aquí resulta : Ep = 64.45 Ah.



⋅ =

= 807734.0

= 9.67 pannells


El punt de llum de les escales serà de 15 W, i no es te en conte en els càlculs degut al poc temps que estan enceses al dia.

2.2.6. Elecció del nombre de bateries d’acumulació. Per a la necessitat energètica requerida es la calculada en l’apartat 2.2.11 punt 6, i el

valor de la capacitat de la bateria es de 1305 Ah. Per tal d’aconseguir aquesta capacitat s’elegeixen 3 elements 3 HOPzS 360, amb una capacitat de 468 Ah. Aquests tres elements proporcionaran una capacitat de 1404 Ah.

El model 3 HOPzS 360 consta d’una amplada de 403 mm, un fons de 320 mm i una

alçada de 835 mm, amb un pes amb electrolitic de 175 kg i un pes sense electrolitic de 137 kg.



10/21

2.2.7. Regulador de càrrega. Per tal de regular la càrrega necessària en la instal·lació calculada als apartats anteriors, i

amb una necessitat de càrrega calculada de 64.45 Ah. Per tal de regular aquesta càrrega s’utilitzaran dos reguladors C-40. Aquest model serà capaç de regular la càrrega necessària procedents del pannells

fotovoltaics cap a les bateries mitjançant un connexionat en paral·lel i seleccionades a un mateix voltatge que serà de 12 V.

2.2.8. Càlcul de la capacitat de l’acumulador i el número de pannells necessaris per a habitatge tot amb energia fotovoltaica amb factor d’utilització k = 0.6.

1. Potència en Watt de cada aparell de consum i estimar el nombre d’hores que ha de funcionament diari del mes més desfavorable.


275 W


Taula 17. Potència dels diferents aparells de consum. 2. Càlcul en W·h el consum diari ET en el mes més desfavorable.


(W) Temps

(h) Consum (W·h)





11/21


Temps (h)/dia

Consum (W·h)/dia


15

1

15



25 2

50


100

1

100

Extractor fums

50

2

100




Temps (h)

Consum (W·h)/dia


15

1

15


Total (W·h/dia) 2045 Taula 20. Consums segona planta. Aplicant el factor k = 0.6 tenim una potencia de 1227 kW.

3. Elegir el nombre N de dies d’autonomia i obtenir la profunditat de descàrrega màxima pd admesa per l’acumulador. El nombre de dies d’autonomia a utilitzar per al càlcul serà el recomanat per a la




12/21

Per tant, es tria un valor de 18 dies que es el recomanat per a la província de Lleida. La

profunditat de descàrrega màxima pd per a bateries estacionaries de plom àcid serà de 0.8. 4. Calcular l’energia necessària E = ET / R.

( )vcb

d

avcb kkkp

NkkkkR −−−

⋅⋅−−−−=

11 =

( )

783.02.005.08.0

18005.02.005.011 =−−

⋅⋅−−

−=

05.1567783.0

1227==E W·h/dia


Per a l’obtenció de la capacitat útil es te la següent expressió Cu = E·N. Per tant tenim una energia total de 1567.05 W·h/dia, això es 130.58 A·h/dia. El nombre N de dies d’autonomia serà de 18 dies. Per tant :

Cu = 130.58 · 18 = 2350.58 Ah


u

pC

.

La capacitat nominal de la bateria haurà de ser:

C = 8.0

58.2350 = 2938.23 Ah

La capacitat necessària serà doncs de 2938.23 A·h a una tensió de 12 V.

7. Trobar el valor de l’energia H per al mes més desfavorable i la localitat en qüestió. S’obté 111.12 A·h.


Per a l’obtenció del valors d’hores de sol pic H.S.P., s’obté que el coeficient k de correcció per inclinació dels pannells es de 0.9.

Tenim 100.01 Ah.



13/21

9. Si els pannells son bifacials i es munten amb un fons reflectant apropiat, multiplicar

la seva potencia nominal P per un factor 1.2, a menys que la potencia nominal ja inclogui la potencia absorbida per la cara dorsal.




Ep = 9.0

E =

9.005.1567

= 1.74117 kW/h



Nº de pannells = 21.76 pannells


Com que el càlcul de tots els elements elèctrics ens dona uns requeriments d’energia

molt grans, un nombre molt elevat de pannells fotovoltàics i una gran capacitat de les bateries, es realitza el càlcul per als requeriments elèctrics d’il·luminació.

Amb aquest nou càlcul es podrà determinar la conveniència o no de tenir tots els

elements alimentats d’energia fotovoltaica o tant sols els elements utilitzats per a la il·luminació. 2.2.9. Càlcul de la capacitat de l’acumulador i el número de pannells necessaris per a habitatge amb il·luminació fotovoltaica amb factor d’utilització k = 0.6 i dies d’autosuficiència n = 7. 1. Potència en Watt de cada aparell de consum i estimar el nombre d’hores que ha de


Aparell Potencia mitja Florescent alt rendiment 12V CC 20 W Làmpada alt rendiment 12V CC 15 W

Taula 21. Potència de consum dels diferents aparells de consum. 2. Càlcul en W·h el consum diari ET en el mes més desfavorable.



14/21


(W) Temps

(h) Consum (W·h)




(W) Temps (h)/dia

Consum (W·h)/dia


15

1

15




Temps (h)

Consum (W·h)


15

1

15

Dormitori 1 15 1 15 Dormitori 2 15 1 15 Bany interior 15 1 15 Distribuïdor 15 2 30 Total 170

Total (W·h/dia) 545 Taula 24. Consums segona planta. Aplicant el factor d’utilització k = 0.6, tenim una potència de : 327 W·h/dia.

3. Elegir el nombre N de dies d’autonomia i obtenir la profunditat de descàrrega màxima pd admesa per l’acumulador.

N = 18 dies. La profunditat de descàrrega màxima pd per a bateries estacionaries de plom àcid serà

de 0.8.



15/21

4. Calcular l’energia necessària E.

( )

783.02.005.08.0

18005.02.005.011 =−−

⋅⋅−−

−=R

E = 783.0

327 = 417.62 W·h/dia


Cu = 34.8 · 7 = 243.6 Ah 6. Calcular la capacitat nominal de la bateria C = Cu / pd.

C = 8.0

6.243= 304.5 Ah


Tenim 111.12 A·h.



Tenim 100.01 Ah.





Ep = 9.0

41762.0 = 0.4640 kW/h




16/21


Nº de pannells = 80464.0

= 5.80 pannells


El punt de llum de les escales serà de 15 W, i no es te en conte en els càlculs degut al poc temps que estan enceses al dia.

2.2.10. Elecció del nombre de bateries d’acumulació. Per a la necessitat energètica requerida es la calculada en l’apartat 2.2.15 punt 6, i el

valor de la capacitat de la bateria es de 304.5 Ah. Per tal d’aconseguir aquesta capacitat s’elegeix un elements 3 HOPzS 240, amb una capacitat de 312 Ah. El model 3 HOPzS 240 consta d’una amplada de 403 mm, un fons de 320 mm i una alçada de 590 mm, amb un pes amb electrolitic de 115 kg i un pes sense electrolitic de 94 kg.

2.2.11. Regulador de càrrega. Per tal de regular la càrrega necessària en la instal·lació calculada als apartats anteriors, i

amb una necessitat de càrrega calculada de 38.67 Ah. Per tal de regular aquesta càrrega s’utilitzarà un regulador C-40. Aquest model serà capaç de regular la càrrega necessària procedents del pannells

fotovoltaics cap a les bateries mitjançant un connexionat en paral·lel i seleccionades a un mateix voltatge que serà de 12 V.

2.2.12. Distribució i protecció dels circuits elèctrics. Un cop calculat els diferents elements tant referents a cobrir les necessitats

d’il·luminació, acumulació i regulació, després d’haver calculat els pannells fotovoltaics necessaris, en aquest apartat es descriuran els diferents circuits amb les conseqüents proteccions.

Per a la distribució de circuit, aquesta es farà amb un circuit per planta, es a dir, tant el

garatge com la primera planta com la segona planta tindran un circuit individual, a continuació es llisten els diferents consums possibles a cada planta en funció de la il·luminació. La intensitat es calcula en funció de la potència i la tensió en les bateries que es considera de 12 V.


(W) Intensitat

(A) Entrada 20 1.66 Garatge 20 1.66

Total 3.33 Taula 25. Planta baixa.



17/21

Dependència Potència (W)

Intensitat (A)

Menjador 2x20 3.33 Dormitori principal

15

1.25

Despatx 15 1.25 Cuina 20 1.66 Bany interior 15 1.25 Distribuïdor 15 1.25

Total 9.99 Taula 26. Càlcul de la primera planta.

Dependència Potència (W)

Intensitat (A)

Sala d’estar 2x20 3.33 Dormitori principal

15

1.25

Dormitori 1 15 1.25 Dormitori 2 15 1.25 Bany interior 15 1.25 Distribuïdor 15 1.25

Total 9.58 Taula 27. Consums segona planta.

Per a la protecció de les respectives plantes, disposarem a cada circuit d’un fusible de 5

A per a la planta baixa i 10 A per a la primera i segona planta. Aquest fusible anirà instal·lat en un sòcol de manera tal que per a una intensitat superior en el circuit de la nominal del fusible, aquest deixarà de ser conductor i quedant el circuit obert i evitant qualsevol possible curtcircuit. El fusible s’instal·larà en una zona visible i accessible, de manera tal que en un moment donat, el canvi del fusible es pugui realitzar sense cap problema.

Cada circuit per la seva part disposarà d’un interruptor independent per tal desconnectar

el circuit en qüestió per a qualsevol modificació que hi pertoqui. 2.2.13. Solució adoptada.

La solució adoptada serà la electrificació fotovoltaica amb coeficient d’utilització de k =

0.6. ja que amb el factor de simultaneïtat k = 1, es sobredimensionaria la instal·lació i suposaria un cost afegit no justificable. Aquest fet comportarà un ús racional de l’energia per part de l’usuari.



18/21

2.2.14. Càlcul de les caigudes de tensió. Planta baixa. Per tal d’obtenir la secció en mm2 el coeficient de conductivitat tindrà un valor de 1.78 ·

10-2.

Consum Un L (m) P (W) I (A) Secció Cdt (V) Cdt (%) Acumulat

Tram Acumuladors -A

12 5 40 3.33 6 0.0987 0.822

Tram A - B 12 6 40 3.33 6 0.1185 1.81 Tram B - C 12 4 20 1.67 4 0.0559 2.28 Tram C - D 12 4 20 1.67 4 0.0559 2.28 Total (Màx.) 0.2731 2.28 Taula 28. Planta baixa.

Consum Un L (m) P (W) I (A) Secció Cdt (V) Cdt (%) Acumulat

Tram Acumladors-A

12 5 135 11.25 16 0.1251 1.042

Tram A-B 12 3 135 11.25 16 0.0751 1.668 Tram B-C 12 2 60 5 6 0.0593 2.162 Tram C-D 12 2.5 40 3.334 6 0.0495 2.575 Tram C-E 12 2 20 1.667 4 0.0296 2.408 Tram B-F 12 2 75 6.25 16 0.0278 1.9 Tram F-G 12 2 15 1.25 6 0.0148 2.023 Tram F-H 12 3 30 2.5 6 0.0445 2.271 Tram H-I 12 1 15 1.25 6 0.0074 2.332 Tram H-J 12 3 15 1.25 6 0.0223 2.456 Total (Màx.) 0.309 2.575 Taula 29. Primera planta.

Consum Un L (m) P (W) I (A) Secció Cdt (V) Cdt (%)

Acumulat Tram A-B 12 4 145 12.08 10 0.1720 1.43 Tram B-C 12 2 40 3.33 6 0.0395 1.76 Tram B-D 12 1 105 8.75 10 0.0312 1.69 Tram D-E 12 3 15 1.25 6 0.0225 1.88 Tram D-F 12 0.5 90 7.5 10 0.0133 1.80 Tram F-G 12 1 75 6.25 10 0.0223 1.99 Tram F-L 12 2 15 1.25 4 0.0111 1.89 Tram G-H 12 3 30 2.5 6 0.0445 2.36 Tram G-I 12 1 30 2.5 10 0.0089 2.06 Tram I-J 12 3 15 1.25 6 0.0223 2.25 Tram I-K 12 2.5 15 1.25 6 0.0158 2.19 Total (Màx.) 0.270 2.25

Taula 30. Segona Planta.



19/21

2.2.15. Font d’alimentació. Per tal d’alimentar les plaques electròniques s’utilitzaren dues fonts d’alimentació

estabilitzades en funció de la necessitat. Càlcul de la font d’alimentació. Per tal de poder donar servei a tots els diferents elements, tant de control com sensors

com actuador es necessitarà una alimentació elèctrica. A cada component se l’hi haurà de subministrar la corrent que requereixin a la tensió nominal de l’aparell.

Per tal de poder garantir un correcte funcionament, es calcularà la conseqüent font

d’alimentació. Aquesta haurà de ser capaç de garantir el correcte funcionament de tots els elements en cada moment.

Per tal de calcular la capacitat de la font, es recolliran les necessitats d’alimentació de

cada element de que està compost cada circuit electrònic. Un cop obtinguts les necessitats totals de cada element es passarà al disseny de la font d’alimentació.


Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

Sensor model DOM-205 Llum 1 0.006 15 - 24 0.006 Operacional LM741 1 0.030 15 0.030 Transistor TR1 2N2222 1 0.350 5 0.350 Intensitat Im 0.010 5 0.010 Total (15 Vcc) 0.036 Total ( 5 Vcc) 0.360

Taula 31. Consums del control de lluminositat.


Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

Relés 2 0.100 15 0.200 Transistor 2N2222 1 0.110 15 0.110 Xip 74HC21 1 0.005 2-6 0.005 Xip 74HC31 1 0.005 2-6 0.005 Control 1 0.01 0.01 Leds 1 0.02 0.02 Total (15 Vcc) 0.31 A Total ( 5 Vcc) 0.04 A.

Taula 32. Consum del control de persiana.



20/21


simultanis possible

Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

Sensor DOM-203 Temperatura 1 0.006 15 - 24 0.006 Operacional LM741 3 0.030 15 0.090 Xip 74HC21 1 0.005 2-6 0.005 Xip 74HC31 1 0.005 2-6 0.005 Leds 1 0.02 15 0.02 I R2 R8 0.002 15 0.002 Porta OR 74HC28 1 0.015 2-6 0.015 Total (15 Vcc) 0.118 Total ( 5 Vcc) 0.020

Taula 33. consum del circuit detector de temperatura.


Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

PIC 16F84 1 0.250 5 0.250 74159 1 0.056 5 0.056 7404 2 0.050 5 0.100 Control 0.050 5 0.050 Total ( 5 Vcc) 0.456

Taula 34. Consum del circuit de control amb el PIC 16F84.


simultanis possible

Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

74174 2 0.150 5 0.300 74604 1 0.150 5 0.150 Total ( 5 Vcc) 0.450

Taula 35. Consum del circuit de control de les entrades al PIC 16F84.


Consum (A)

Tensió (V)

Total (A)

74174 2 0.150 5 0.300 Transistor 8 0.100 15 0.800 7408 1 0.005 5 0.005 Electrovalvula 5 0.250 15 1.250 Total (15 Vcc) 2.050 Total (5 Vcc) 0.305

Taula 36. Consum del circuit de control de les sortides del PIC16F84.



21/21

TENSIÓ (V) CONSUM (A)

5 1.631 15 2.514

Taula 37. Consums totals per tensió. Aquestes fonts que permetin generar les diferents necessitats seran: Per a una tensió de 5 V i un consum de 1.631 A, s’utilitzarà el model AFX-1502C, amb

les següents característiques: · Tensió de sortida: 0 a 15 V. · Corrent de sortida: 2 A. · Pes: 2.8 kg. · Dimensions: 150x110x240. · Sensibilitat: < 5 mV rms.

Per a una tensió de 15 V i un consum de 2.514 A, s’utilitzarà el model AFX-2930SB, amb les següents característiques:

· Tensió de sortida: 0 a 30 V. · Corrent de sortida: 0 - 3 A. · Pes: 3.7 kg. · Dimensions: 130x215x150. · Sensibilitat: < 5 mV rms.

Aquestes fonts es regularan convenientment per tal de regular-les a la tensió i corrent a generar.






2.3 DISSENY I SERIGRAFIA


Projecte d’energia solar tèrmica i fotovoltaica amb control automàtic de persianes. Disseny i serigrafia


1/15

2.3 Disseny i serigrafia.

A continuació es tenen els dissenys de les plaques dels diferents circuit de que consta el projecte. Aquestes plaques han estat realitzades amb el programa TANGO - PCB. Aquest programa permet insertar els components amb mides reals entre pins i en funció del component. Permet insertar el traçat de les línies amb diferents tamanys de línia, a editar per par del dissenyador. Les línies poden tenir diferents colors, permetent així, un disseny de doble capa, o realitzar algun pont en un color diferent al habitual, per tal de facilitar-ne la diferència. El programa disposa de diferents llibreries amb diferents components i formats, facilitant en tot moment el correcte i òptim disseny de la placa en qüestió. El disseny de les plaques s’ha realitzat de manera que cada placa realitzi una funció concreta, amb o sense relació a la resta de plaques. Un cop realitzades les plaques es connectaran les diferents senyals, ja siguin procedents dels sensors o de d’altres plaques segons l’esquema. Les senyals de sortida, cap a actuadors o cap a altres plaques seran convenient cablejades. Per tal de facilitar la connexió s’utilitzaran regletes de connexió. Les diferents plaques s’ubicaran de forma que estiguin força pròximes, i suficientment subjectes. S’ubicaran en una caixa que permeti la fàcil manipulació, però que quedin convenientment protegides. A continuació es mostraran les figures corresponents a la serigrafia amb els components, la figura amb el circuit imprès i la serigrafia, per a cadascuna de les diferents plaques. També es realitzarà un llistat amb tot el material corresponent a cada placa.



2/15

Placa de control de la il·luminació (LLUM.PCB). Figura 1. Serigrafia i components.

Figura 2. Circuit imprès.

Figura 3. Serigrafia.

Llistat de material. R1 = 9 kO

R2 = 1 kO R3 = 1 kO R4 = 100 kO R5 = 100 kO

R6 = 47 kO R7 = 1k47O



3/15

R8 = 10 kO OP1 = UA741 TR1 = 2N2222A POT = 35 kO multivolta.



4/15

Placa del control de la persiana. Figura 4. Serigrafia i components.





5/15

Llistat de components. R1 = 100 O R2 = 10 kO t = R·C = 10000·100(E-9) = 1 ms. R3 = 10 kO R4 = 1k47O R5 = 1k47O C1 = 100 nF D1 = 1N4007 D2 = 1N4007

Q1 = 2N2222 Q2 = 2N2222 U1 = 74HC16 U2 = 74HC21 Aquesta placa consta de disseny de doble cara, tal i com es pot observar a la figura número

6.



6/15

Placa del control de la temperatura. Figura 7. Serigrafia i components.





7/15

Llista de components. R1 = 30 kO R2 = 10 kO R3 = 910 O R4 = 910 O R5 = 100 kO

R6 = 910 O R7 = 51 kO R8 = 10 kO P1 = 20 kO multivolta. P2 = 20 kO multivolta. U1 = LM324 U2 = 7402 L1 = LED vermell L2 = LED groc L3 = LED verd

Aquesta placa necessitarà un pont indicat en un color diferent en la figura 9. Amb la instal·lació d’aquest pot no caldrà realitzar un disseny de doble cara.



8/15

Placa del control del microcontrolador. Figura 10. Serigrafia i components.




9/15


Llistat de material. R1 = 10 kO R2 = 100 O R3 = 10 kO R4 = 10 kO R5 = 10 kO R6 = 10 kO R7 = 10 kO R8 = 10 kO R9 = 10 kO D1 = 1N4148 P1 = Polsador C1 = 27 pF C2 = 27 pF Q1 = Cristall Quartz 4 Mhz. U1 = 16F84 U2 = 74HC159 U3 = 74HC04 U4 = 74HC04



10/15

Placa del control de les sortides microcontrolador. Figura 13. Serigrafia i components.




11/15


Llistat de material. R1 = 1k47O R2 = 1k47O R3 = 1k47O R4 = 1k47O R5 = 1k47O R6 =1k47O R7 = 1k47O R8 = 1k47O R9 = 1k47O R10 = 1k47O R11 = 240 O R12 = 240 O D1 = 1N4148 D2 = 1N4148 D3 = 1N4148 D4 = 1N4148 D5 = 1N4148 D6 = 1N4148 D7 = 1N4148 D8 = 1N4148 D9 = 1N4148 D10 = 1N4148



12/15

L1 = Led vermell L2 = Led vermell

Q1 = 2N2222 Q2 = 2N2222 Q3 = 2N2222 Q4 = 2N2222 Q5 = 2N2222 Q6 = 2N2222 Q7 = 2N2222 Q8 = 2N2222 Q9 = 2N2222 Q10 = 2N2222 U1 = 74HC174 U2 = 74HC174 U3 = 74HC08

Aquesta placa consta d’un disseny de doble cara, tal com es mostra a la figura 15.



13/15

Placa del control de les entrades microcontrolador.

Figura 16. Serigrafia i components.




14/15


Llistat de material. R1 = 10 kO R2 = 10 kO R3 = 10 kO R4 = 10 kO R5 = 10 kO R6 = 10 kO R7 = 10 kO R8 = 10 kO R9 = 10 kO R10 = 10 kO R11 = 10 kO R12 = 100O R13 = 100O R14 = 100O R15 = 100O R16 = 100O R17 = 100O C1 = 100nF C2 = 100nF C3 = 100nF C4 = 100nF C5 = 100nF C6 = 100nF C7 = 100nF C8 = 100nF C9 = 100nF



15/15

C10 = 100nF C11 = 100nF U1 = 74HC604 U2 = 74HC174

U3 = 74HC174

Signat: ROGER GELONCH VILAMAJO ENGINYER TÈCNIC INDUSTRIAL Signatura:





2.4 MICROCONTROLADOR I CODI DE PROGRAMA


Projecte de control d’energia solar tèrmica, fotovoltaica i de persianes. El microcontrolador i codi de programa


1/30

2.4 El microcontrolador i codi de programa. 2.4.1 Descripció. Per al control del funcionament de tots els elements que interactuen s’utilitzarà un microcontrolador. Aquest haurà de satisfer les necessitats, així com adaptar-se amb els elements a controlar. Per a tal efecte utilitzem el microcontrolador PIC16F84A de Microchip technology Inc. Aquest es un microcontrolador que ha anat en augment els últims anys. L’any 1990, dins el mon del microcontrolador de 8 bits, Microchip estava en la posició 20 de vendes a nivell mundial, augmentant de forma progressiva el pròxims set anys fins arribar a la segona posició de vendes l’any 1997 per sota de Motorola. Es un microcontrolador fàcil de programar amb un joc d’instruccions reduït de 35 instruccions. Amb informació abundant per a la programació del mateix, així com es molt fàcil d’aconseguir simuladors i programador per al mateix i comparativament barat en comparació als competidors. Posseeix una elevada velocitat de funcionament, un bon promig de paràmetres: velocitat, consum, tamany, alimentació, codi compacte, entre d’altres. Les eines per al desenvolupament son fàcils i barates, moltes d’aquestes eines es poden obtenir lliurement a través d’internet des de Microchip (http://www.microchip.com). Existeix una gran varietat d’eines hardware que permeten gravar, depurar, borrar i comprovar el comportament dels diversos PICs. La gran varietat de models de PIC permeten elegir el que millor respongui als requeriments de l’aplicació. El preu es molt assequible, i es fàcil de trobar en qualsevol establiment de venda de components electrònics. Característiques. · 35 instruccions de tamany ‘WORD’. · Totes les instruccions d’un sol cicle, excepte per als salts que son dos cicles. · Freqüència de treball 20 MHz de rellotge. · Memòria de programa 1024 ‘WORD’. · 68 bytes de memòria de dades RAM. · 64 bytes de memòria de dades EEPROM. · Instruccions de 14 bits per ‘WORD’. · Bytes de dades de 8 bits. · Pila de 8 nivells de profunditat. · Modes d’adreça directe, indirecte i relatiu. · Quatre fonts d’interrupció:

- Pin RB0/INT extern. - Overflow TMR0 Timer. - PORTB < 7:4 >. - Escriptura EEPROM complerta.

· Característiques perifèriques. · 13 pins d’entrada/sortida amb direccionament individual. · Corrent per pins. 25 mA tant de sortida com d’entrada. · TMR0: timer de 8 bits amb 8 diferents escales.



2/30

· Característiques especials de microcontrolador. · Memòria de programa de 1000 cicles de borrat - escriptura. · 1,000,000 de cicles de borrat escriptura de memòria de dades EEPROM. · 40 anys de retenció de dades EEPROM. · Programació sèrie in-circuit mitjançant dos pins. · Protecció de codi. · Mode SLEEP per estalvi d’energia. · Opcions de oscil·lador seleccionables. Tecnologia CMOS Flash/EEPROM millorat. · Tecnologia de baix consum i alta velocitat. · Rang de voltatge de funcionament:

- 2.0 a 5.5 V.

· Consum:

- 2 mA típic a 5V, 4 MHz. - 15 µA típic a 2V, 32 kHz. - <0.5 µA corrent típica de stand-by a 2V.

1) Característiques. El PIC16F84A pertany a la família de rang mig de PICmicroTM. La memòria de

programa conté 1 K word, es a dir 1024 instruccions, cada paraula de memòria de programa te la mateixa amplada que cada instrucció de màquina, això es 14 bit. La memòria de dades conté 68 bytes i la memòria EEPROM es de 68 bytes.

Te 13 pin d’entrada o sortida configurables per part del programador pin a pin. Alguns

pin estan multiplexats per donar servei a altres funcions, aquestes funcions inclouen:

- Interrupció externa. - Interrupció per modificació al PORTB. - Entrada de rellotge Timer0.



3/30

2) Descripció del pins.

Figura 1.Diagrama del Pic.

Figura 2. Organització. Descripció dels pins. Pin OSC1/CLOKIN. Entrada del cristall de quars o de l’oscil·lador extern. Pin numero 16 en els formats DIP i SOIC , i numero 18 en format SSOP. Pin d’entrada.



4/30

Pin OSC2/CLKOUT. Sortida del cristall de quars. En mode RC el pin OSC2 treu un quart de la freqüència que s’introdueix per OSC1, determinant un cicle d’instrucció. Correspon al pins 15 i 19 dels respectius formats. Pin de sortida Pin /MCLR. Entrada de RESET o entrada de voltatge de programació. Pin numero 4 en els diferents formats. Pin d’entrada. PORTA. Es un port bidireccional. Pin RA0. Línia digital d’entrada/sortida. Pin número 17 o 19 respectivament. Pin RA1. Línia digital d’entrada/sortida. Pin número 18 o 20 respectivament. Pin RA2. Línia digital d’entrada/sortida. Pin número 1 en cada un dels diferents diagrames. Pin RA3. Línia digital de quars. Pin numero 2 en cada un dels diferents diagrames. Pin RA4/TOCK!. Línia digital d’entrada/sortida . Pin número 3 en cada un dels diferents diagrames. També pot actuar com a entrada del Timer0. Sortida amb col·lector obert. PORTB. Es un port bidireccional. D’entrada /sortida. Programable pin a pin. Pin RB0/INT. Línia digital d’entrada/sortida. Pot ser seleccionada com a pin d’interrupció externa. Pin número 6 o 7 respectivament. Pin RB1. Línia digital d’entrada/sortida. Pot ser seleccionada com a pin d’interrupció externa. Pin número 7 o 8 respectivament. Pin RB2. Línia digital d’entrada/sortida. Pot ser seleccionada com a pin d’interrupció externa. Pin número 8 o 9 respectivament. Pin RB3. Línia digital d’entrada/sortida. Pot ser seleccionada com a pin d’interrupció externa. Pin número 9 o 10 respectivament. Pin RB4. Línia digital d’entrada/sortida. Pot ser seleccionada com a pin d’interrupció externa. Pin número 10 o 11 respectivament. Pin RB5. Línia digital d’entrada/sortida. Pot ser seleccionada com a pin d’interrupció externa. Pin número 11 o 12 respectivament. Pin RB6. Línia digital d’entrada/sortida. Pot ser seleccionada com a pin d’interrupció externa. Pin número 12 o 13 respectivament. Rellotge de programació sèrie. Pin RB7. Línia digital d’entrada/sortida. Pot ser seleccionada com a pin d’interrupció externa. Pin número 13 o 14 respectivament. Dada de programació sèrie. Pin VSS. Connexió de massa. Correspon als pins 5 i 5,6 respectivament per als diferents diagrames. Pin VDD. Connexió d’alimentació positiva. Correspon als pins 14 i 15,16 respectivament per a cada diagrama.



5/30

3) Organització de la memòria.

El PIC16F84A te dos blocs de memòria. Aquests dos blocs son la memòria de programa i la memòria de dades. Cada bloc te el seu propi bus, per tant, l’accés a cada bloc pot succeir durant el mateix cicle de rellotge. La memòria de dades pot ser dividir-se en RAM d’us general i en registres de funció especial SFRs. Els SFRs controlen el funcionament i els perifèrics. També conté la memòria EEPROM de dades. Aquesta memòria està mapejada indirectament. Un punter d’adreça indirecte especifica l’adreça de dada de memòria EEPROM a llegir o escriure. Els 64 bytes de memòria de dades EEPROM te el rang d’adreces 0h - 3Fh hexadecimal.

4) Organització de la memòria de programa.

El PIC16F84A te un comptador de programa de 13 bits capaç d’adreçar un espai de memòria de 8K x 14. Per al PIC16F84A el primer 1K x 14 estan implementats físicament. El vector de RESET es a la posició 0000H. i el vector d’interrupció a la posició 0004H.

Figura 3. Mapa dels registres del PIC.



6/30

5) Organització de la memòria de dades.

La memòria de dades esta dividida en dos parts. La primera es l’àrea dels registres de funció especial (SFRs), mentre que la segona àrea son els registres de propòsit general (GPRs). Aquesta memòria esta separada en dos banks (BANK0 i BANK1), tant per SFRs com per als GPRs. Per tal de triar l’accés a un bank o altre s’haurà d’indicar en els pins de control del status register SR. La següent figura mostra el mapa de l’organització.

Figura 4. Mapa d’organització. Tota la memòria de dades pot ser accedida tant directament utilitzant l’adreçament absolut de cada registre, com indirectament. El bank0 es seleccionat ficant a 0 el bit RP0 del SR, activant el bit RP0 es selecciona el bank1. Cada bank te una capacitat de 7Fh. (128 bytes), dels quals els dotze primers de cada bank esta reservats per als SFRs. Els restants son GPRs implementats en static RAM.

6) Registres de propòsit general (GPR).

Cada GPR te una amplada de 8 bits i es accessible tant directa com indirectament. Les adreces del bank1 estan mapejades de les adreces del bank0.

7) Registres de funció especial. (SFR). Els SFR son utilitzats per la CPU i les funcions dels perifèrics per tal de controlar el

funcionament de la màquina. Els registres de funció especial estan classificats en dos grups, els referents al microcontrolador i els referents als perifèrics.



7/30

8) STATUS REGISTER. (ADREÇA 03h, 83h) Aquest registre conté els resultats aritmètics de l’ALU, el status del RESET i el bit de

selecció de bank per la memòria de dades. El SR pot ser la destinació de qualsevol instrucció, tal i com ocorre amb els altres

registres.

Figura 5. Status Register.

Bit 7: IRP: Bit de selecció de bank. No utilitzat en el PIC16F84A, s’ha de mantenir a zero. Bit 6-5: RP1-RP0: Bits de selecció de bank.

00 = Bank 0 (00h - 7Fh). 01 = Bank 1 (80h - FFh). Cada bank conté 128 bytes. S’utilitza el RP0, mentre RP1 s’ha de mantenir a zero. Bit 4: /TO: Bit de Time-out. 1 = Desprès d’engegar o les instruccions CLRWDT o SLEEP. 0 = Desprès d’un WDT (watch dog timer). Bit 3: /PD: Power-down bit. 1 = Desprès d’engegar o mitjançant la instrucció CLRWDT. 0 = Mitjançant l’execució de la instrucció SLEEP. Bit 2: Z : Zero bit. 1 = El resultat de l’operació lògica o aritmètica ha estat zero.

0 = El resultat de l’operació lògica o aritmètica no ha estat zero. Bit 1: DC

1 = Bit de carry de la quarta xifra. Útil per a operacions expressades en BCD.

0 = No hi ha carry del quart bit. Bit 0: Z

1 = Bit de carry de la xifra més significativa. 0 = No hi ha bit de carry de la xifra més significativa.



8/30

9) OPTION_REG REGISTER. (ADREÇA 81h) Registre d’opcions es un registre de lectura i escriptura que conté diversos bits de control per configurar el TMR0/WDT, la interrupció externa INT, TMR0, resistències de Pull-up de la porta B.

Figura 6. Option Register. Bit 7 : RBPU# Resistències de Pull-up.

1 = Desactivades. 0 = Activades.

Bit 6 : INTEDG Flanc actiu de la interrupció externa. 1 = flanc ascendent. 0 = Flanc descendent. Bit 5 : T0CS Tipus de rellotge per al TMR0. 1 = Polsos introduïts a través de T0CKI (comptador). 0 = Polsos de rellotge intern FOSC/4 (Temporitzador). Bit 4 : T0SE Tipus de flanc a T0CKI. 1 = Increment del TMR0 en cada flanc descendent. 0 = Increment del TMR0 en cada flanc ascendent. Bit 3 : PSA Assignació del divisor de freqüència. 1 = El divisor de freqüència s’assigna al WDT. 0 = El divisor de freqüència s’assigna al TMR0. Bit 2-Bit 0: Valor amb el que actua el divisor de freqüència.

Taula 1. Valors per al TMR0.

PS2 PS1 PS0 DIVISIÓ DEL TMR0

DIVISIÓ DEL WDT

0 0 0 1:2 1:1 0 0 1 1:4 1:2 0 1 0 1:8 1:4 0 1 1 1:16 1:8 1 0 0 1:32 1:16 1 0 1 1:64 1:32 1 1 0 1:128 1:64 1 1 1 1:256 1:128



9/30

10) INTCON REGISTER. (ADREÇA 0Bh, 8Bh) Es tracta d’un registre de lectura/escriptura. Te la missió de controlar les interrupcions provocades pel TMR0, canvi d’estat en les 4 línies de més pes de la porta B i activació del pin RB0/INT.

Figura 7. Intcon Register.

Bit 7: GIE. Bit de permís global d’interrupcions. 1 = Permès. 0 = Prohibit.

Bit 6: EEIE. Bit per permetre la interrupció quan finalitzi l’escriptura d’un byte de la EEPROM.

1 = Permet la interrupció per escriptura complerta. 0 = No permet la interrupció.

Bit 5: T0IE. Bit de permís d’interrupció del TMR0. 1 = Habilita la interrupció del TMR0 per OVERFLOW. 0 = Deshabilita la interrupció del TMR0. Bit 4: INTE. Bit de permís de la interrupció externa RB0/INT. 1 = Habilita la interrupció RB0/INT. 0 = Deshabilita la interrupció RB0/INT. Bit 3: RBIE : bit de permís de la interrupció per canvi en RB0/INT. 1 = Habilita la interrupció per canvi dels bits de la part alta del PORTB. 0 = Deshabilita la interrupció per canvi dels bits de la part alta del PORTB. Bit 2: T0IF: Senyalitzador de desbordament de TMR0. 1 = Overflow de TMR0. S’ha de borrar mitjançant software. 0 = No hi ha Overflow a TMR0. Bit 1: INTF Senyalitzador d’activació del pin RB0/INT. 1 = Interrupció de RB0/INT. 0 = No interrupció de RB0/INT. Bit 0: RBIF : Senyalitzador de canvi a RB4-RB7. 1 = Quan al menys un dels pin RB7:RB4 canvien d’estat, s’ha de modificar

mitjançant software. 0 = Cap dels pin RB7:RB4 ha canviat d’estat.



10/30

11) PROGRAM COUNTER (PC). El comptador de programa PC, especifica l’adreça de la instrucció a executar. El PC te

una amplada de 13 bits. El byte baix s’anomena registre PCL. El registre es de lectura i escriptura. El byte alt s’anomena registre PCH. Aquest registre conte els bits PC <12:8> i no es pot escriure o llegir directament.

12) La pila (STACK). La pila permet una combinació de fins a 8 necessitats de programa i interrupcions per

succeir. La pila conte l’adreça de retorn per a cada salt en l’execució del programa. L’espai de la pila no es part d’un programa o d’un espai de dades i el punter de pila no es ni de lectura ni d’escriptura. El registre PC es enviat cap a la pila quan la instrucció ‘CALL’ s’executa o una interrupció provoca un salt. L’adreça es recuperada de la pila quan s’executa una instrucció ‘RETURN’, ´RETLW’ o ‘RETFIE’.

Un cop s’ha escrit vuit vegades a la pila, la novena s’obreescriu la primera i així

successivament. 13) PORTS I/O. Alguns pins d’aquests ports d’entrada/sortida estan multiplexats amb una funció alterna

per les característiques perifèriques de la maquina. En general, quan s’habilita un perifèric, aquest pin no s’ha d’utilitzar com a pin d’entrada/sortida de propòsit general.

14) PORTA i TRISA. El PORTA es un port de 5 bits bidireccional. Posant el corresponent bit del TRISA a

‘1’, definirem el corresponent bit del PORTA com a entrada. Definint el corresponent bit del TRISA com ‘0’, farà que el corresponent pin del PORTA com a sortida. Desprès d’un RESET, els pins quedaran configurats com a ‘0’.

El pin RA4 està multiplexat amb el mòdul de rellotge del Timer0 i es converteix en el

pin RA4/T0CKI. Taula 2. Descripció pins RA4 - RA0.

Nom Bit Tipus de buffer Funció RA0 Bit0 TTL Input/output RA1 Bit1 TTL Input/output RA2 Bit2 TTL Input/output RA3 Bit3 TTL Input/output RA4/T0CKI Bit4 ST Input/output entrada externa per al

TMR0. La sortida es del tipus drenador obert.



11/30

Taula 3. Registres associats a PORTA I TRISA.

Adreça Nom Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 Valors

l’iniciar Valors desprès d’un Reset

05h PORTA - - - RA4/T0CKI RA3 RA2 RA1 RA0 ---x xxxx

---u uuuu

85h TRISA - - - TRIS4 TRIS3 TRIS2 TRIS1 TRIS0 ---1 1111

---1 1111



12/30

15) PORTB i TRISB.

El PORTB es un port bidireccional de 8 línies. El corresponent registre de direcció de

dada es el TRISB. Ficant a ‘1’ un bit del TRISB convertirà el corresponent bit del PORTB en entrada. Pel contrari, ficant a ‘0’ un bit del TRISB farà que el corresponent bit del PORTB sigui una sortida.

Tots els pins del PORTB disposen d’una resistència de pull-up interna al positiu de

l’alimentació, que queda connectada quan el bit RBPU#, que es el bit 7 del registre OPTION, te el valor 0. La resistència de pull-up es un transistor CMOS tipus P, que es connecta sempre que la línia està configurada com a sortida. Quan es produeix un RESET per connexió de l’alimentació es desconnecten totes les resistències pull-up.

Quatre pins del PORTB, RB7:RB4 poden generar una interrupció quan estan

configurats com a entrades, degut a un canvi d’estat. Els valors dels pins RB7:RB4 son comparats amb els valors antics que hi ha al latch, si no coincideix amb el valor anterior es genera una interrupció, sempre que ho autoritzi el bit de permís. El senyalitzador RBIF, que es el bit 0 del registre INTCON, es posarà a 1. El pin RB0/INT també es podrà programar com a petició de interrupció externa, si s’autoritza amb el corresponent bit de permís, també ubicat al registre INTCON.

Direcció Nom BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 Valor inici

Valor Reset

06 h PORTB RB7 RB6 RB5 RB4 RB3 RB2 RB2 RB0 xxxx xxxx

uuuu uuuu

86 h TRISB Registre de configuració del PORTB 1111 1111

1111 1111

81 h OPTION-REG

_____ RBPU

INTEDG T0CS T0SE PSA PS2 PS1 PS0 1111 1111

1111 1111

Taula 4. Registre associats amb PORTB. El temporitzador Timer0. Les característiques del TMR0 son:

- Comptador/temporitzador de 8 bits.

- De lectura i escriptura.

- Rellotge intern o extern.

- Selecció del flanc en el rellotge extern.

- Predivisor de la freqüència del rellotge programable.

- Generació d’interrupció opcional en el desbordament.

Funciona com a temporitzador ficant a 0 el bit T0CS del registre OPTION_REG<5>. El mode comptador funciona ficant 1 al bit T0CS. En el mode comptador, el Timer0

incrementarà en mode ascendent o bé descendent del pin RA4/T0CKI. Per tal de seleccionar mode ascendent cal passar a 0 el bit T0SE del registre OPTION_REG<4>.



13/30

La interrupció del Timer0 es genera quan el registre TMR0 es desborda passant de FFh

a 00h. Aquest desbordament fica a 1 el bit T0IF (INTCON<2>). La interrupció pot ser emmascarada ficant a 0 el bit T0IE (INTCON<5>). El bit T0IF s’ha ficar a 0 mitjançant software dins la rutina de servei a la mateixa.

Memòria de dades EEPROM.

La memòria de dades EEPROM es de lectura i escriptura. La memòria no es mapeja directament a l’espai de registre. Es adreçat de forma indirecta mitjançant els registre de funció especial. Hi ha quatre registres de funció especial SFR. Aquests son: · EECON1. · EECON2 (registre no implementat físicament). · EEDATA. · EEADR.

El registre EEDATA conté els 8 bits de dada per a lectura/escriptura, i el registre EEADR conte l’adreça de la posició EEPROM a adreçar. Els PIC16F84A conté 64 bytes de data EEPROM amb un rang d’adreça de 0h a 3Fh.

La memòria de dades EEPROM permet lectura i escriptura de byte. En l’escriptura d’un

byte automàticament es borra la posició i es grava la següent. Quan el codi està protegit, la CPU continua intentant llegir i escriure a la memòria de

dades EEPROM. El programador no te accés a aquestes dades.

Figura 8. Registre EECON1. Bit 7:5: No implementats, llegits com a 0. Bit 4: EEIF: Bit indicador d’interrupció d’escriptura de EEPROM. 1 = Operació d’escriptura complerta. S’ha de borrar mitjançant software. 0 = La operació d’escriptura no ha acabat o no ha commençat. Bit 3 : WRERR Bit indicador d’error EEPROM. 1 = L’operació d’escriptura ha acabat abans d’hora. 0 = L’operació d’escriptura ha acabat. Bit 2: WREN Bit habilitador d’escriptura EEPROM. 1 = Permet els cicles d’escriptura. 0 = No habilita l’escriptura de dades EEPROM.



14/30

Bit 1: WR Bit de control d’escriptura. 1 = Inicia un cicle d’escriptura. El bit es fica a 0 mitjançant hardware, es fica 1

mitjançant software. 0 = Cicle d’escriptura a la EEPROM complert. Bit 0: RD: Read control bit. 1 = Inicia una lectura de EEPROM. Es fica a 0 mitjançant hardware i a 1

mitjançant software. 0 = no inicia una lectura de EEPROM.



15/30

16) TIMER0

El rellotge / comptador TIMER0 te les següents característiques:

· Rellotge / comptador de 8 bits.

· De lectura i escriptura.

· Selecció de rellotge interna o externa.

· Selecció del flanc en el rellotge extern.

· Predivisor de freqüència de programable de 8 bits.

· Generació d’interrupció per desbordament de FFh a 00h.

El TIMER0 pot operar com a rellotge o comptador. El mode rellotge es seleccionat ficant a ‘0’ el bit T0CS (OPTION_REG<5>). En el mode rellotge, el mòdul s’incrementarà en una unitat cada cicle d’instrucció sense predivisor. Si s’està escrivint al TMR0, l’increment estarà deshabilitat durant dos cicles d’instrucció.

El mode Comptador es selecciona ficant a ‘1’ el bit T0CS de OPTION_REG<5> en

aquest node, TIMER0 s’incrementarà en cada flanc d’ascens o descens del pin RA4/T0CKl. El flanc d’increment ve determinat pel bit T0SE (OPTION_REG<4>). Ficant aquest pin a ‘0’ es selecciona un flanc ascendent.

Predivisor.

Un comptador de 8 bits es habilitat com a registre de predivisor. Els pins utilitzats per aquesta selecció son PSA i PS2:PS0 bits OPTION_REG<3:0>.

Ficant a ‘0’ el bit PSA assignarà al predivisor el mòdul del TIMER0, les prescales seran de 1:2 ,1:4 ... 1:128.

Ficant a ‘1’ el bit PSA assignarà el prescaler del Watchdog Timer (WDT). Quan el preselector s’assigna al WDT, les prescales valen 1:1, 1:2 ... 1:128.

La prescala es pot canviar durant l’execució del programa. Interrupció Timer0. La interrupció es genera quan el registre TMR0 es desborda de FFh a 00h. Aquest desbordament fica a ‘1’ el bit T0IF (INTCON<2>). La interrupció es pot emmascarar ficant a ‘0’ el bit T0IE (INTCON>5>). El bit T0IF s’ha de ficar a ‘0’ mitjançant el software de servei d’interrupció per tal d’evitar la reentrada de la rutina quan no pertoca. La interrupció no modificarà l’estat del processador durant la instrucció SLEEP, ja que el rellotge romandrà parat.



16/30

17) Organització del programa. El programa que permetrà el control de microcontrolador es basarà en l’anàlisi de l’estat actual dels controladors per desprès poder actuar sobre el diferents actuadors que intervenen en la instal·lació. Per poder dur això a terme, tenim els diferents senyals procedents dels actuadors a les sortides de les bàscules del 74174, per tal d’obtenir-hi el valors actuals a la sortida abans de fer-ne la lectura, s’haurà de procedir a fer un ‘borrat’ dels valors anteriors mitjançant un ‘0’ a bit1 ‘CLR’. Aquests valor del 74174 seran constants malgrat que algun actuador canviï d’estat fins que no es realitzi el ‘borrat’ i es doni un senyal ascendent al bit9 ‘CK’. Un cop feta aquesta operació, tindrem a la sortida Q el valor de l’entrada D, fins a la realització d’un nou cicle de borrat i escriptura.

En el disseny realitzat per aquesta instal·lació, tenim un primer 74174 per controlar les senyal que procedeixen dels controladors del circuit de captació de l’ACS com son: ST1, SN1, SN2, SN3, Senyal de buidar col·lector (Temperatura exterior < - 10 ºC) i P (senyal de parada). El segon 74174 controla els actuadors procedents de la distribució d’ACS, aigua de calefacció i el control de la calefacció, els senyals que tindrem dels diferents actuadors seran : STI, STA, STACS, STE, PC i PACS.

Tots aquests senyals seran actius a nivell alt a 5 V i a nivell baix a 0V. Per al tractament d’aquests senyals tindrem un 74604 que permetrà que el PIC 16F84

pugui tenir accés als senyal anteriorment mencionats de forma separada, es a dir primer els sis primers i després els altres sis restants.

Els actuadors del circuit son per a la part de control del circuit captador d’ACS: B1, B2,

EV2, EV3, EV4 i LED, aquests senyals com en el cas anterior, estaran controlats per un 74174, amb la entrada a les bàscules D procedents del PIC 16F84 i les sortides Q als diferents elements a controlar. Per a la part de distribució d’ACS, aigua calefacció i control de caldera els senyals per als diferents elements a controlar son: CAL, B3, B4, B5, EV1 i LED, amb el corresponent 74174.

Un cop llegits els primers valors referents al control del captador d’ACS, el següent pas

serà actuar sobre els actuadors directament relacionats en les entrades llegides i que controles els diferents actuadors relacionats amb la captació d’ACS.

Un cop llegits els sensors i actuat sobre els diferents elements a controlar es passarà a

llegir els senyals procedents del control de la distribució d’ACS, aigua de calefacció i control de caldera, un cop llegits i en funció del mateix es procedirà a actuar sobre els diferents elements de control d’aquest circuit.

Aquest procediment serà cíclic, es a dir, un cop acabat es tornarà al principi a analitzar

l’estat actual dels sensor i a actuar en conseqüència si cal sobre els diferents elements. D’aquesta manera es garanteix un tractament d’un sensor en un temps força breu i totalment despreciable per a un sistema de calefacció en el qual el fet de tardar uns cicles d’instrucció no presenta cap mena de problema sempre i quan no es tractes de temps extremadament grans.

Els diferents pins d’entrada / sortida del PIC 16F84 seran: RB1 per als senyals A1 i B1,

RB2 per a A2 i B2, ... i RB6 per a A6 i B6. Per als senyals de sortida: A1 I B1 fins a A6 i B6, les sortides seran les mateixes que en el cas de l’entrada, de RB1 a RB6. en el cas de l’entrada s’inseriran unes resistències de 10 k per tal de poder utilitzar el mateix pin com a sortida, ja que si l’entrada manté un valor de ‘1’ i s’utilitza el pin com a sortida amb un valor de ‘0’, la caiguda de tensió recau en la resistència.



17/30

Per tal de combinar els diferents 74174 i realitzar el corresponent cicle de ‘borrat’ i

‘escriptura’ a les bàscules tipus D, corresponent a cada cicle de lectura escriptura en funció del xip, s’utilitzarà un 74159, que es un decodificador / demultiplexor de 4 a 16 línies. Els pins RA0, RA1, RA2 i RA3, s’utilitzaran per a controlar el demultiplexor. Les sortides d’aquest seran actives a nivell baix, per tant per al ‘borrat’ al pin CRL el senyal a la sortida del xip 74159 serà l’adequat, però per al pin CK, que permetrà habilitar el valor a l’entrada un cop ‘borrat’ el valor anterior es necessitarà negar la senyal de sortida del xip 74159, ja que aquest haurà de ser actiu per nivell alt.

Abans de poder escriure o llegir el valor dels xips 74174, caldrà habilitar el 74606 que

consta de 8 biestable amb dues entrades multiplexades. Per tal d’habilitar-lo caldrà seleccionar el bank A o B, per a les entrades A i les sortides B, tant per a la part del control de captació d’ACS com del circuit de distribució d’ACS, aigua de calefacció i control de caldera. Un cop seleccionat el Bank els valors adequats estaran a les sortides Y1 a Y6, desprès de donar un senyal a nivell alt al pin 1 CK, a partir d’aquí es farà un CLR al corresponent xip 74174 i a continuació un CK al propi 74174, amb el qual ja s’haurà completat el corresponent cicle d’escriptura. Per a un cicle de lectura, primer es farà l’actualització de la lectura procedent del sensor mitjançant un CLR i el conseqüent CK al corresponent 74174, un cop realitzat aquest passos, es seleccionarà el Bank A o B, i tot seguit un CK per tal d’obtenir a les sortides Y1 a Y6 del 74604. un cop obtinguts aquests valors i amb el pins RB1- RB6 configurats com a entrades es procedirà a la lectura dels mateixos.

18) Set d’instruccions. El set d’instruccions conta de 35 instruccions diferents. El llistat està ordenat

alfabèticament i en tres grups que son:

- Operacions de registre orientades a byte.

- Operacions de registre orientades a bit.

- Operacions de literals i de control.

Operacions de registre orientades a byte. ADDWF f,d Suma el contingut del registre W i el registre f. Si d es 0 el valor s’emmagatzema a W,

si d es 1 i s’emmagatzema a f. ANDWF f,d Realitza la operació lògica AND entre els registres W i f. Si d es 0, el resultat

s’emmagatzema a W, si d es 1 s’emmagatzema en f. CLRW f El registre f es càrrega amb 0x00. El flag Z s’activa.



18/30

COMF f,d El registre f es complementat. El flag Z s’activa si el resultat es 0. Si d es 0, el resultat s’emmagatzema a W, si d es 1, s’emmagatzema a f. DECF f,d Decrementa en 1 el contingut de f. Si d es 0, el resultat s’emmagatzema en W, si d es 1

s’emmagatzema a f. DECFSZ f,d Decrementa el contingut del registre f. Si d es 0, el contingut s’emmagatzema a f. Si la

resta es 0 salta a la següent instrucció, aquest fet costaria dos cicles. INCF f,d Incrementa en 1 el contingut de f. Si d es 0, el resultat s’emmagatzema a W, si d es 1

s’emmagatzema a f. INCFSZ f,d Incrementa en 1 el contingut de f. Si d es 0, el resultat s’emmagatzema a W, si d es 1

s’emmagatzema a f. Si la resta es 0 salta a la següent instrucció, en aquest cas costaria 2 cicles. IORWF f,d Realitza la operació lògica OR entre els registres W i f. Si d es 0, el resultat

s’emmagatzema a W, si d es 1 s’emmagatzema a f. MOVF f,d El contingut del registre f es mou al destí d. Si d es 0, el resultat s’emmagatzema a w, si

d es 1 s’emagatzema en f. Permet verificar el registre, ja que afecta a Z. MOVWF f El contingut del registre W passa al registre f. NOP No realitza cap operació. Tant sols consumeix un cicle d’instrucció sense fer res. RLF f,d

El contingut de f es rota a l’esquerra. El bit de mes pes passa al carry (C), i el carry el col·loca en el de menor pes. Si d es 0, el resultat s’emmagatzema a W, si d es 1 s’emmagatzema a f.

RRF f,d El contingut de f es rota a la dreta. El bit de menys pes passa al carry (C), i el carry el

col·loca en el de major pes. Si d es 0, el resultat s’emmagatzema a W, si d es 1 s’emmagatzema a f.



19/30

SUBWF f,d Mitjançant el mètode del complement a dos el contingut de W es restat al de f. Si d es 0,

el resultat s’emmagatzema a W, si d es 1 s’emmagatzema a f. SWAPF f,d Els qautre bits de més pes i els de menys pes s’intercanvien. Si d es 0, el resultat a W, si

d es 1 s’emmagatzema a f. XORWF f,d Realitza la operació lògica XOR entre els registres W i f. Si d es 0, el resultat

s’emmagatzema a W, si d es 1 s’emmagatzema a f. Operacions de registre orientades a bit. BCF f,b Borra el bit b del registre f. BSF f,b Activa el bit b del registre f. BTFSC f,b Si el bit b del registre f es 0, es salta una instrucció i es continua amb la execució. En

cas de salt, ocupa dos cicles de rellotge. BTFSS f,b Si el bit b del registre f es 1, es salta una instrucció i es continua amb la execució. En

cas de salt, ocupa dos cicles de rellotge. Operacions de literals i de control. ADDLW k Suma el contingut del registre W i k, guardant el resultat a W. ANDLW k Es realitza la operació lògica entre el contingut del registre W i k, guardant el resultat a

W.



20/30

CALL k Salt a una subrutina. La part baixa de k es càrrega a PCL, i l’alta al PCLATCH. Ocupa dos cicles de rellotge. CLRWDT Borra tant el WDT com el seu preescaler. Els bits /TO i /PD del registre d’estat es posen a 1. GOTO k Es tracta d’un salt incondicional. La part baixa de k es carrega al PCL, i l’alta en PCLATCH. Ocupa dos cicles de rellotge. IORLW k Es realitza la operació lògica OR entre el contingut del registre W i k, guardant el resultat en W. MOVLW k El literal k passa al registre W. RETFIE El PC es càrrega amb el contingut del cim de la pila (TOS): direcció de retorn. Consumeix dos cicles. Les interrupcions tornen a ser habilitades. RETLW k El registre W es càrrega amb la constant k. El PC es càrrega amb el contingut del cim de la pila (TOS): direcció de retorn. Consumeix dos cicles de rellotge. RETURN El PC es càrrega amb el contingut del cim de la pila (TOS): direcció de retorn. Consumeix dos cicles. SLEEP El bit d’energia es posa a 0, i a 1 el de descans. El WDT i el seu preescaler es borren. El micro para l’oscil·lador. SUBLW k Mitjançant el mètode del complement a dos el contingut de W es restat al literal. El resultat s’emmagatzema a W. XORLW k Es realitza la operació lógica XOR entre el contingut del registre W i k, guardant el resultat a W.



21/30

2.4.2. Codi del programa. Objectius. El programa de control del pic ha esta realitzat per tal de poder controlar tot el sistema

mitjançant el microcontrolador i el hardware dissenyat per a l’efecte. Aquest programa esta pensat de manera que l’actuació sobre l’actuador sigui el més ràpida possible.

Per a tal efecte, s’ha separat el programa en dos parts. La primera, consta de la lectura

dels sensors i actuació sobre els elements relacionats amb la captació de l’energia. La segona part esta relacionada amb la lectura dels sensors i actuació sobre els actuadors de la part relacionada amb l’emmagatzematge i distribució d’ACS i calefacció.

CODI DEL PROGRAMA:

LIST P=16F84 ;INDICA TIPUS DE PROCESSADOR RADIX HEX ;SISTEMA DE NUMERACIO HEXADECIMAL INCLUDE "P16F84.INC" ;S'INCLOU LA DEFINICIO DELS REGISTRES ;INTERNS EN UNA LLIBRERIA ;DEFINICIO DE VARIABLES D'ENTRADA I SORTIDA ENTRADES_A EQU 0x20 ;VARIABLE AMB EL VALOR DE LES ENTRADES A ENTRADES_B EQU 0X21 ;VARIABLE AMB EL VALOR DE LES ENTRADES B SORTIDES_A EQU 0X22 ;VARIABLE AMB EL VALOR DE LES SORTIDES A SORTIDES_B EQU 0X23 ;VARIABLE AMB EL VALOR DE LES SORTIDES B SORTANT_A EQU 0x24 ;VARIABLE AMB EL VALOR ANTERIOR DE LES ENTRADES A SORTANT_B EQU 0X25 ;VARIABLE AMB EL VALOR ANTERIOR DE LES ENTRADES B ORG 0x00 goto CONFI ORG 0x05 ;SALVA EL VECTOR D'INTERRUPCIO ;DEFINICIO DE LA SUBRUTINA PER TAL D'ACONSEGUIR 1ms PER A INTERCALAR LES ;SENYALS AMB UN PREESCALER DE 8, EL TMR0 HAURA DE COMPTAR 125 VEGADES, JA ;QUE 125*8 = 1000us. ;EL VALOR 125 ES 0x7D I EL COMPLEMENTARI 0x82 RET_1: ;INICI SUBRUTINA DE RETARD DE 1 ms. bcf INTCON, T0IF ;BORRA FLAG DE DESBORDAMENT. DEL TMR0 movlw 0x7D ;0x7D CARREGA EL VALOR COMPLEMENTARI movwf TMR0 ;CARREGA EL VALOR AL TMR0 BUCLE_1 clrwdt ;REFRESCA EL WDT

btfss INTCON,T0IF ;COMPROBA REBASSAMENT DEL T0IF, SI SET ;SALTA ;SI NO SEGUENT INSTRUCCIO

goto BUCLE_1 ;NO REBASAMENT SALTA A LA ITERACIO bcf INTCON, T0IF ;BORRA FLAG DE DESBORDAMENT. DEL TMR0 return ;REBASAMENT RETORNA DE LA RUTINA (1ms)



22/30

ENTRADA_B: ;SUBRUTINA PER HABILITAR B1-B6 COM A ENTRADES bsf STATUS,RP0 ;SELECCIO DE BANK1 PER ;CONFIGURACIO PORTS movlw b'01111110' ;SELECCIONAR PORTB B7-B1 COM A ENTRADES movwf TRISB ;HABILITA B6-B1 COM A ENTRADES bcf STATUS,RP0 ;SELECCIO DEL BANK0 return SORTIDA_B: ;SUBRUTINA PER HABILITAR B1-B6 COM A SORTIDES bsf STATUS,RP0 ;SELECCIÓ DE BANK1 PER ;CONFIGURACIO PORTS movlw b'00000000' ;SELECCIONAR PORTB B6-B1 COM A SORTIDES movwf TRISB ;HABILITA B6-B1 COM A SORTIDES bcf STATUS,RP0 ;SELECCIO DEL BANK0 return ESCR_SORT_A: ;SUBRUTINA PER ESCRIURE EL VALOR DEL PORTB

;AL 74174 SORTIDES_B call RET_1 ;RETARDA 1ms. movlw b'00000100' ;HABILITA CLR 74174 SORTIDES_A movwf PORTA ;CLR A 74174 SORTIDES_A call RET_1 ;RETARD 1ms. movlw b'00000101' ;HABILITA CKL DEL 74174 SORTIDES_A movwf PORTA ;VALORS DE PORTB A LES SORTIDES_A return ESCR_SORT_B: ;SUBRUTINA PER ESCRIURE EL VALOR DEL PORTB

;A AL 74174 SORTIDES_B call RET_1 ;RETARDA 1ms. movlw b'00000110' ;HABILITA CLR 74174 SORTIDES_B movwf PORTA ;CLR A 74174 SORTIDES_B call RET_1 ;RETARD 1ms. movlw b'00000111' ;HABILITA CKL DEL 74174 SORTIDES_B movwf PORTA ;VALORS DE PORTB A LES SORTIDES_B return ;----INICI CONFIGURACIONS---- CONFI: clrf PORTA ;CONFIGURACIO INICAL DELS PORTS clrf PORTB bsf STATUS,RP0 ;SELECCIÓ DE BANK1 PER ;CONFIGURACIO PORTS clrf TRISA ;SORTIDES A0-A4 SORTIDES movlw b'01111110' ;SELECCIONAR PORTB B6-B1 COM A ENTRADES movwf TRISB ;HABILITA B6-B1 COM A ENTRADES movlw b'00000010' ; movwf OPTION_REG ;PRESCALER A 8 PER AL TMR0, AMB CICLE DE

;RELLOTGE INTERN bcf STATUS,RP0 ;SELECCIONA EL BANK0 PER TAL DE LLEGIR LES

;ENTRADES I HABILITAR SORTIDES. movlw b'00000001' ;VALOR INICIAL movwf ENTRADES_A ;INICIALITZADA VARIABLE AMB EL VALOR DE LES

;ENTRADES A movwf ENTRADES_B ;INICIALITZADA VARIABLE AMB EL VALOR DE LES

;ENTRADES B



23/30

movwf SORTIDES_A ;INICIALITZADA VARIABLE AMB EL VALOR DE LES

;SORTIDES A movwf SORTIDES_B ;INICIALITZADA VARIABLE AMB EL VALOR DE LES

;SORTIDES B movwf SORTANT_A ;INICIALITZADA VARIABLE AMB EL VALOR

;ANTERIOR DE LES SORTIDES_A movwf SORTANT_B ;INICIALITZADA VARIABLE AMB EL VALOR

;ANTERIOR DE LES SORTIDES B ;----INICI PROGRAMA---- ;TRACTAMENT DE LES ENTRADES A1-A6 ;CIRCUIT COL.LECTOR ACS ;HABILITAR 74159 PER RESET A 74174 ;RESET ENTRADES I LECTURA DE VALOR ACTUAL INI: ; INICI PROGRAMA movlw b'00000000' ;ES CARREGA 0x00 A L'ACUMULADOR movwf PORTA ;HABILITA RESET A ENTRADES_A 74174_A call RET_1 ;INSERTA RETARD DE 1ms. movlw b'00000001' ;ES CARREGA 0x01 A L'ACUMULADOR movwf PORTA ;HABILITA CK A ENTRADES_A 74174_A call RET_1 movlw b'00000100' ;ES CARREGA 0x08 A L'ACUMULADOR movwf PORTA ;HABILITA SELECCIO A DE

;74604_ENTRADES call RET_1 ; movlw b'00001010' ;CARREGA 0x0A A L'ACUMULADOR movwf PORTA ;HABILITA CK A 74604_ENTRADES call RET_1 movf PORTB,W ;PORTB CONTE EL VALOR DE LES

;ENTRADES_A andwf W,b'01111110' ;S'APLICA LA MASCARA b'01111110' PER

;BORRAR B7 I B0. movwf ENTRADES_A ;GUARDA EL VALOR DE LES ENTRADES_A ;ANALIZI DE LES ENTRADES_A I ACTUACIÓ call SORTIDA_B ;CONFIGURA PORTB B6-B1 COM A SORTIDA btfss ENTRADES_A,6 ;COMPROVA SI PARO, SALTA SI ES '0' goto NO_PARO_A ;SALTA A LA POSICIO movlw b'00000000' ;VALOR PER PARAR-HO TOT movwf SORTIDES_A ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_A goto ENTR_B ;FI TRACTAMENT ENTRADES_A NO_PARO_A: btfss ENTRADES_A,5 ;BIT BUIDAR COL·LECTOR SI '1' goto NO_BUID_COL ;SI '0' NO BUIDA COL.LECTOR btfss ENTRADES_A,4 ;COMPROVA SN3 SI '1' BUIDAR goto STOP_BUID ;SI SN3 '0' COL.LECTORS BUITS movf SORTIDES_A,W ;CARREGA EL VALOR ACTUAL DE

;SORTIDES_A andlw b'00101010' ;HABILITAR EV2, EV4 I B1 movf SORTIDES_A,W ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_A goto ENTR_B ;FI TRACTAMENT ENTRADES_A



24/30

NO_BUID_COL: ;**** TRACTAR NIVELLS I CIRCULAR EN FUNCIO DE LA TEMP ST1 **** btfsc ENTRADES_A,2 ;MIRA EL NIVELL DEL COL.LECTOR SI '0'

;OMPLIR SINO goto COL_PLE ;COL.LECTOR PLE movf ENTRADES_A,W ;CARREGA EL VALOR ACTUAL DE ENTRADES_A iorlw b'01011000' ;ACTIVAR ELECTROVALVULA EV3, BOMBA2 I LED movwf SORTIDES_A ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_A goto ENTR_B ;AL PROXIM CICLE COMPROVARA SI SN3 '1' O

;'0' COL_PLE: btfsc ENTRADES_A,2 ;SI COL.LECTOR PLE btfss SORTIDES_A,3 ;I BOMBA B2 ACTIVADA goto PLE movlw b'00000000' ;DESACTIVA BOMBA B2 I EV3 movwf TRISB ;VALOR AL PORTB goto ESCR_SORT_A ;VALOR A LES SORTIDES_A movwf SORTIDES_A ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_A ;COL.LECTOR PLE B2 I EV3 PARAT TRACTA EN FUNCIO DE ST1 PLE: btfss ENTRADES_A,1 ;SI ST1 '1' SALTA SINO goto ENTR_B ;SI ST1 '0' FI TRACTAMENT movf ENTRADES_A,W ; iorlw b'00000001' ;ACTIVAR BOMBA B1 movwf SORTIDES_A ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_A btfss ENTRADES_A,3 ;SI FALTA FLUID AL DIPOSIT ACUMULADOR HO

;MOSTRA goto TR_B1 ;SI NIVELL OK FI TRACT SORTIDES_A movf SORTIDES_A,W andlw b'10111111' ;ES PARA EL LED I LA RESTA IGUAL movf SORTIDES_A,W ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_A goto TR_B1 STOP_BUID: ;ES PARARA EL BUIDAT DELS COL.LECTORS B1, EV2 I EV4

movlw b'00000000' ;VALOR PER PARAR TOT JA QUE T< -10 ºC I ;COL.LECTOR BUID

movf SORTIDES_A,W ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_A goto ENTR_B ;FI TRACTAMENT ENTRADES_A TR_B1: ;TRACTAMENT DE B1 EN FUNCIO DE T1 btfsc ENTRADES_A,1 ;SI ST1 '0' PARARA B1 goto ENTR_B movlw SORTIDES_A ;SI ST1 NO ACTIU, ES PARARA B1 andlw b'11111101' ;ES PARA B1 I LA RESTA IGUAL movf SORTIDES_A,W ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_A



25/30

ENTR_B: bcf STATUS,Z ;FICA A ZERO EL BIT 'Z' PER LA COMPARACIO movf SORTIDES_A,W ;VALOR ACTUAL DE LES SORTIDES ES COMPARA

;AMB L'ANTERIOR subwf SORTANT_A ;SI IGUAL NO S'ESCRIU SI DIFERENT

;S'ACTUALITZEN LES SORTIDES btfsc STATUS,Z ;SI Z=1 EL RESULTAT DE LA RESTA ES 0, PER

;TANT VALOR ACTUAL=ANTERIOR goto TRACTB ;NO ACTUALITZA EL VALOR DE LES SORTIDES_A movf SORTIDES_A,W ;VALOR ACTUAL DE LES SORTIDES ES COMPARA

;AMB L'ANTERIOR movwf PORTB ;VALOR AL PORTB call ESCR_SORT_A ;VALOR A LES SORTIDES_A I ACTUALITZA EL

;VALOR SI ES DIFERENT TRACTB: movf SORTIDES_A,W ;VALOR ACTUAL A L'ACUMULADOR movwf SORTANT_A ;GUARDA EL VALOR ACTUAL A LA VARIABLE

;ANTERIOR movlw b'00000000' movwf SORTIDES_A ;INICIALITZA ENTRADES_A ;TRACTAMENT DE LES ENTRADES B, PRIMER LECTURA I DESPRES TRACTAMENT ;DE LES SORTIDES EN FUNCIÓ DE L'ENTRADA call ENTRADA_B ;HABILITA PORTB COM A ENTRADES EMMAGATZEMARA EL

;VALOR A LA VARIABLE ENTRADES_B movlw b'00000010' ;ES CARREGA 0x02 A L'ACUMULADOR movwf PORTA ;HABILITA RESET A ENTRDES_B 74174_B call RET_1 ;INSERTA RETARD DE 1ms. movlw b'00000011' ;ES CARREGA 0x01 A L'ACUMULADOR movwf PORTA ;HABILITA CK A ENTRADES_B 74174_B call RET_1 ;INSERTA RETARD DE 1ms. movlw b'00001111' ;ES CARREGA 0x0F A L'ACUMULADOR movwf PORTA ;HABILITA SELECCIO B DE 74604_ENTRADES AMB

;'0' call RET_1 ;INSERTA RETARD DE 1ms. movlw b'00001010' ;CARREGA 0x0A A L'ACUMULADOR movwf PORTA ;HABILITA CK A 74604_ENTRADES call RET_1 ;INSERTA RETARD DE 1 ms. movf PORTB,W ;PORTB CONTE EL VALOR DE LES ENTRADES_B andwf W,b'01111110' ;S'APLICA LA MASCARA b'01111110' PER

;BORRAR B7 I B0. movwf ENTRADES_B ;GUARDA EL VALOR DE LES ENTRADES_B ;EL VALOR DELS SENSORS LLEGITS A LA VARIABLE ENTRADES_B. call SORTIDA_B ;HABILITA PORTB COM A SORTIDES



26/30

;COMPROVACIO PARO CALDERA btfss ENTRADES_B,5 ;SI PARO SALTA goto NO_PARO_C ;SI NO PARO SALTA A LA POSICIO NO_PARO_C movlw b'00000000' ;MASCARA PER PARAR-HO TOT A PETICIO USUARI

;(EB5) movwf SORTIDES_B ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_B goto FI_CAL ;FI TRACTAMENT ENTRADES_A NO_PARO_C: ;COMPROVACIO SI CAL MATAR LA LEGIONEL·LA T> 80 ºC. btfss ENTRADES_B,6 ;SI LEGIONEL·LA SALTA goto NO_SALM ;SI NO LEGIONEL·LA SALTA A LA POSICIO

;NO_SALM btfsc ENTRADES_B,7 ;COMPROBA SI TEMPERATURA INFERIOR 80 ºC goto NO_SALM ;SI T<80 ºC SALTA SINO SALTA A 'NO_SALM' movlw SORTIDES_B ; iorlw b'00001110' ;MASCARA PER ACTIVAR CALDERA, B3 I B4 movwf SORTIDES_B ;GUARDA EL VALOR DE LES SORTIDES_B NO_SALM: btfss ENTRADES_B,4 ;COMPROVA SI NECESSITA ESCALFAR ELS

;RADIADORS STE goto NO_CALD ;NO NECESSITA ESCALFAR L'HABITATGE. movf SORTIDES_B,W ;MASCARA PER TAL D'ACTIVAR CALDERA I

;ELECTROBOMBA B5 ALS RADIADORS iorlw b'01100010' ;OR AMB EL VALOR ACTUAL DE LES SORTIDES

;PER NO AFECTAR A ACS movwf SORTIDES_B ;GUARDA EL VALOR ACTUAL A LA VARIABLE

;SORTIDES_B NO_CALD: btfsc ENTRADES_B,4 ;SI STE = '0' I B5 = '1' PARA B5 goto ACS btfsc SORTIDES_B,4 ;SI B5 = '0' SALTA SINO PARA B5 goto ACS bcf SORTIDES_B,4 ;VALOR PER PARAR B5 ACS: ; ;TRACTAMENT DEL DIPOSIT ACUMULADOR DE ACS ; btfss ENTRADES_B,1 ;SI STI ='0' TEMPERATURA INTERCANVIADOR OK goto NO_STA ;AIGUA INTERCANVIADOR OK S'UTILITZARA

;MESCLADOR D'AIGUA movf SORTIDES_B,W ;MASCARA PER TAL D'ACTIVAR CALDERA I

;ELECTROBOMBA B3 A L'ACUMULADOR iorlw b'01100110' ;CARREGA MASCARA PER ACTIVAR CALDERA, EV1

;B3 I LED movwf SORTIDES_B ;GUARDA EL VALOR ACTUAL A LA VARIABLE

;SORTIDES_B goto FI_CAL ;FI TRACTAMENT ENTRADES_A



27/30

NO_STA: btfss ENTRADES_B,3 ;SI STACS ='1' FALTA AIGUA CALENTA goto NO_ACS movf SORTIDES_B,W ;CARREGA EL VALOR DE SORTIDES_B ACTUAL iorlw b'00010010' ;MASCARA PER ACTIVAR ACS movwf SORTIDES_B ;GUARDA EL VALOR ACTUAL A LA VARIABLE

;SORTIDES_B goto FI_CAL NO_ACS: btfss SORTIDES_B,3 ;COMPROVA L'ESTAT DE B4, SI ON EL PARA SI

;OFF SALTA goto FI_CAL movlw b'11110111' ;VALOR MASCARA PER PARAR B4 andlw SORTIDES_B ;APLICA MASCARA movwf SORTIDES_B ;GUARDA EL VALOR ACTUAL A LA VARIABLE

;SORTIDES_B ;****** ;****** SI SORTIDES_B <> SORTANT_B ACTUALITZAR SORTIDES B ;****** FI_CAL: bcf STATUS,Z ;FICA A ZERO EL BIT 'Z' PER LA COMPARACIO movf SORTIDES_B,W ;VALOR ACTUAL DE LES SORTIDES ES COMPARA

;AMB L'ANTERIOR subwf SORTANT_B ;SI IGUAL NO S'ESCRIU SI DIFERENT

;S'ACTUALITZEN LES SORTIDES btfsc STATUS,Z ;SI Z=1 EL RESULTAT DE LA RESTA ES 0, PER

;TANT VALOR ACTUAL=ANTERIOR goto FI ;NO ACTUALITZA EL VALOR DE LES SORTIDES_A

;JA QUE ES EL MATEIX movf SORTIDES_B,W ;VALOR ACTUAL DE LES SORTIDES ES COMPARA

;AMB L'ANTERIOR movwf PORTB ;VALOR AL PORTB call ESCR_SORT_B ;VALOR A LES SORTIDES_B I ACTUALITZA EL

;VALOR SI ES DIFERENT movf SORTIDES_B,W ;VALOR ACTUAL A L'ACUMULADOR movwf SORTANT_B ;GUARDA EL VALOR ACTUAL A LA VARIABLE

;ANTERIOR movlw b'00000000' movwf SORTIDES_B ;INICIALITZA ENTRADES_B FI: goto INI ;TORNA A INICIAR EL TRACTAMENT DELS

;DIFERENTS ACTUADORS END



28/30

2.4.3. Comentari del programa.

El programa permet un tractament molt ràpid entre el canvi d’estat d’un sensor i

l’actuació corresponent. El servei que dona el PIC es pot considerar força eficaç. Pel control del sistema de la captació solar i del tractament de ACS i calefacció, s’ha

confeccionat un codi que tractarà els actuadors en funció de la lectura prèvia dels sensors. Aquest codi serà iteratiu, de manera que, un cop acabat el tractament de tots els sensors

i actuadors es tornarà a la lectura dels primer sensor i al tractament dels corresponents actuadors en funció del valor dels diferents .

D’aquesta manera es garanteix un tractament, que si bé no es immediat, serà força ràpid,

que en el pitjor dels casos serà el temps màxim d’execució del programa, i aquest una simulació normal en l’entorn MPLAB, serà inferior a 10 ms., per a una freqüència del processador de 4 MHz. Aquest temps en el tractament dels actuadors es considera satisfactori i acceptable. D’aquí podem observar que en un segon de temps, la lectura dels sensors i corresponent actuació es realitzarà un mínim de 100 vegades.

El programa s’inicia amb la declaració del tipus de processador, el sistema de numeració que son 16F84 i hexadecimal respectivament, també inclou una definició dels registres interns en una llibreria.

A continuació es defineixen les variables de que constarà el programa i s’ubiquen a la

posició de memòria desitjada. Aquestes variables així com la posició de memòria son respectivament :

ENTRADES_A EQU 0x20 ENTRADES_B EQU 0X21 SORTIDES_A EQU 0X22 SORTIDES_B EQU 0X23 SORTANT_A EQU 0x24 SORTANT_B EQU 0X25 Les variables ENTRADES_A i ENTRADES_B corresponen als corresponent valors

dels sensors en el cas de l’apartat del col·lector ENTRADES_A i per a l’apartat de ACS i calefacció ENTRADES_B. Les variables SORTIDES_A i SORTIDES_B contindran el valor actual a treure pel PORTB per tal que habilitin o inhabilitin els diferents actuadors, aquest valors seran comparats amb els valors de la variable SORTANT_A i SORTANT_B i si el valor es el mateix, ja no caldrà actuar sobre els actuadors ja que el valor actual coincidirà amb el valor anterior i per tant no modificarà l’estat de cap actuador.

A continuació tenim l’inici del programa, aquest serà a la posició 0x05, salvant el vector

d’interrupció que es a la posició 0x04. Seguidament, es troben la definició de les subrutines, la primera es la subrutina RET_1 que permet un retard de 1 ms, sense fer res. Aquesta subrutina te la finalitat d’alentir una mica la execució del programa a l’hora de configura els diferents elements que intervenen en la lectura i escriptura dels diferents elements. Aquesta subrutina s’implementa un cop configurant el registre del TMR0, es carrega el valor complementari necessari per tal que el TMR0 estigui 1 ms., a desbordar-se, un cop desbordat es surt de la subrutina i es continua el funcionament normal del programa.



29/30

La següent subrutina ENTRADA_B habilita B1-B6 del PORTB com a entrades. La subrutina SORTIDES_B habilita els pins B1-B6 del PORTB com a sortides.

La subrutina ESCR_SORT_A s’utilitzarà per habilitar l’escriptura del valor de la SORTIDA_A, així com la subrutina ESCR_SORT_B habilitarà l’escriptura de la SORTIDA_B. A la configuració dels ports, es selecciona A0-A4 com a sortides i B1-B6 com a entrades. El preescaler del TMR0 es configura amb ‘8’.

A continuació s’inicialitzen els valors de les variables utilitzades en l’execució del programa. A partir d’aquest punt, comença l’execució normal del programa. El primer que realitza el codi del programa en aquest punt es el RESET del valor actual de les entrades i actualitzar el valor actual i es guarda a la variable per al tractament dels actuadors. A continuació es configura el PORTB com a sortida, i es comença amb el tractament dels valors de l’entrada començant pel tractament del paro, i desprès per als diferents sensors. Si el paro esta activat, es deixen de comprovar els següents paràmetres i s’actua per parar-ho tot. Si no esta activat el polsador de paro es segueixen comprovant si la temperatura exterior es inferior a -10 ºC, en cas afirmatiu es començarà amb el buidat dels col·lectors fins que el sensor de nivell de fluid caloportador indiqui la presència del mateix. En cas de no tenir que buidar es comproven els nivells del fluid en el col·lector, en cas de no tenir els col·lectors plens, aquests s’omplen. Fins que no estigui ple, no comença a funcionar la bomba de circulació, sempre i quan, l’hi indiqui el sensor de temperatura ST1. En cas de buidar-se, mentre el sensor de nivell SN3, indiqui la presencia d’aigua.

El següent paràmetre a controlar es ST1, que en funció de l’estat activarà o pararà la bomba de circulació B1. En cas de parada s’aplicarà una màscara al valor actual de la variable SORTIDES_A.

A continuació es compara el valor actual de la variable SORTIDES_A amb el valor anterior mitjançant una resta del valor actual i l’anterior, si el testeig del bit ‘Z’ dona ‘0’, voldrà dir que el valor actual i l’anterior son igual i per tant, no cal actualitzar la lectura dels elements actuadors. En cas contrari es ficarà el valor de la variable al PORTB i es cridarà a la subrutina ESCR_SORT_A que permetrà l’actualització del valor dels actuadors. A continuació s’actualitza el valor de la variable SORTANT_A que conté el valor anterior per l’actual i quedarà inicialitzada per al pròxim tractament. A continuació comença el tractament del bloc B. Primerament s’obtindrà el valor de les entrades i es guardarà el valor a la variable ENTRADES_B. El següent pas es habilitar el PORTB com a sortida mitjançant la subrutina SORTIDA_B.

A continuació es comença el tractament del valor dels sensors mitjançant el tractament del polsador de paro de caldera. En cas de comprovar que el polsador està premut es procedeix a parar els elements del bloc B, en cas de no està polsat es continua amb el tractament del polsador PSALM, aquest polsador es prem quan es vol fer pujar la temperatura de l’aigua del circuit d’ACS i de calefacció i fins a que es torni a prémer per parar-ho mantindrà una temperatura de l’aigua superior a 80ºC i fins a la temperatura de consigna indicada màxima en un termòstat de protecció. Aquest fet evitarà la presència del bacteri.

En cas que el polsador no estigui premut, es continua en l’anàlisi dels valors dels diferents sensors.

El primer de tractar es el sensor STE, que indicarà la necessitat de calefacció en alguna planta. A cada planta hi haurà un parell de sensors, aquests al donar el senyal habilitaran la



30/30

electrovàlvula corresponent per tal de que el fluid vagui per una o altra planta. En cas de no ser necessari el funcionament de la electrobomba B5 per tal de mantenir el flux d’aigua pels radiadors, el sensor STE = 0, pararà de funcionar mentre que la caldera podrà continuar alimentant el circuit de ACS, en cas de ser necessari.

Per al tractament de la part de ACS, el primer a comprovar es l’estat del sensor STI, aquest indicarà que la temperatura a la sortida de l’intercanviador es superior a la designada de consigna amb un ‘0’, i per tant es podrà habilitar el flux d’aigua a través de l’intercanviador. En cas de no ser suficient la temperatura en l’intercanviador, es procedirà a l’activació de la caldera, la electrovàlvula EV3 i la electrobomba B3.

El circuit d’ACS disposa d’uns sensors de temperatura STACS, que indicaran amb ‘1’ la manca de temperatura en l’aigua ACS, això farà activar la electrobomba B4. En cas de no ser necessari degut a una temperatura suficient de l’aigua d’ACS, es passarà a comprovar l’estat de la B4, i en cas que no es necessiti ACS i estigui en funcionament B4, es procedirà a parar el funcionament de la mateixa.

Per acabar, es procedeix a comprovar el valor de la variable SORTIDES_B, que conté el valor actual a aplicar a les variables, i la variable SORTANT_B, que conté el valor anterior de la variable de sortides b. Si el valor es igual, no s’actualitza la sortida, en cas contrari, es procedirà a escriure ESCR_SORT_B el valor de la variable SORTIDES_B actual que prèviament s’haurà actualitzat al PORTB.







2.5 ANNEX


Projecte de control d’energia solar tèrmica, fotovoltaica i de persianes. Annex 1


1/9

Annex 1. L’energia del Sol.

El sol es una de les innumerables estrelles que hi ha en la nostra galàxia, la més pròxima i la més important per a nosaltres, ja que ens permet l’existència, sense el qual no existiria cap tipus de vida sobre la Terra. Aquesta estrella es de tamany mitjà; el seu radi es d’uns 700000 km i una massa equivalent a la que obtindríem ajuntant uns 300000 planetes iguals a la terra. Brilla en l’espai des de fa més de 5000 milions d’anys i es calcula un temps de vida restant superior a aquesta quantitat.

L’origen de l’energia que el sol produeix i irradia es localitza en les reaccions

nuclears que ininterrompudament es realitzen en el seu interior. En aquestes reaccions, els àtoms d’hidrogen (element més abundant), es combinen entre si per formar àtoms d’heli, i una petita part de la massa d’aquest àtoms es converteix en energia. Segons la formula d’Albert Einstein E = mc² , la qual flueix des de l’interior fins a la superfície (fotosfera) i des d’allí es irradiada a l’espai en totes direccions.

La majoria d’energia irradiada es transportada en forma d’ones

electromagnètiques (fotons) en una amplia gamma de longituds d’ona diferents, les quals es desplacen en l’espai buit a una velocitat de 300000 km/s, per tant, tarden vuit minuts en recórrer els 150 milions de km que hi ha entre la terra i el sol.

Cada segon el sol irradia en totes les direccions de l’espai una energia de 4 x

1026 Jul., això representa una quantitat de 4 x 1023 kW. Aquesta xifra es dos cents bilions de vegades més gran que la generada per totes les plantes industrials del mon treballant juntes. En un sol segon, s’irradia molta més energia que la consumida pels éssers humans en tota la història. 2. El Sol

Es l’estel entorn del qual gira la terra. Amb un diàmetre de 19.92x105 km i una massa d’ 1,99x 1030 kg; la seva densitat mitjana és d’1.41 g/cm3. El seu equador és inclinat 7º 10.5’ respecte a l’eclíptica, i l’acceleració de la gravetat a la fotosfera val 27.4 m/s2. El sol gira al voltant d’ell mateix, però es construït per una gran massa de gasos, això provoca que de les diferents regions no girin solidàriament, sinó que ho fan a velocitats diferents, depenent de la latitud. Com a conseqüència tenim que a l’equador, el període de rotació 25.4 dies, mentre que a 75º de latitud, tant al nord com al sud, és de 33 dies. El Sol té un moviment de translació al voltant del centre galàctic, com tots els astres de la Galàxia, a una velocitat de 250 km/s, amb un període de 200 milions d’anys. El sol està format per un cert nombre de capes, però només se’n poden observar tres, que reben el nom de fotosfera, cromosfera i corona, respectivament i constitueixen l’anomenada atmosfera solar. Les propietats de cada capa son diferents l’una de l’altra, tot i que el canvi es gradual. La fotosfera es la capa més interior, responsable de la llum visible que el Sol emet cap a l’espai, té una amplada aproximada de 400 km, i la temperatura en el seu interior disminueix de 7500 ºK, de les regions més internes, a 4700 ºK, a les més externes. La cromosfera és la regió mitjana de l’atmosfera solar, es visible en els moments previs a un eclipsi solar en forma de cercle vermellós al voltant del Sol. En condicions normals no és possible veure, ja que la llum provinent de la fotosfera n’afebleix la brillantor, consta d’una amplada de 2000 a 3000 km, la densitat disminueix des de les zones internes cap a les zones externes, però la temperatura augmenta des de 4500 ºK fins a 100000 ºK. La corona és la regió més externa de l’atmosfera solar, durant els eclipses totals es presenta com a halo blanquinós que envolta el disc eclipsat del Sol. La seva amplada és d’uns milions de quilòmetres, però



2/9

te una lluminària total inferior a la meitat de la lluminària de la lluna plena. La densitat de la matèria a la base de la corona és de 109 àtoms/cm2 , això equival a 10-10 vegades la densitat de l’atmosfera terrestre al nivell de la mar. La temperatura de la corona oscil·la generalment al voltant d’un milió de graus Kelvin, tot i que en certes regions pot ésser molt més elevada.

En la fotosfera hi ha en tot moment un equilibri dinàmic entre el ritme de destrucció dels ions, sempre hi ha un ió negatiu d’hidrogen per cada milió d’àtoms d’hidrogen. La formació d’aquest ions té lloc per mitjà de l’absorció de fotons que provenen de l’interior del Sol, mentre que llur destrucció va acompanyada de l’emissió d fotons cap a l’exterior del Sol, constituint la quasi totalitat de la component visible de la radiació solar.

Element Nombre atòmic Abundància relativa (*) Hidrogen 1 1

Heli 2 1.5x10-1 Liti 3 10-9

Beril·li 4 0.3x10-9 Bor 5 0.7x10-4

Carboni 6 3x10-4 Nitrogen 7 10-4 Oxigen 8 7x10-4 Fluor 9 2.5x10-7 Neó 10 3x10-4 Sodi 11 1.6x10-6

Magnesi 12 3x10-5 Alumini 13 1.7x10-6

Silici 14 3x10-5 Fòsfor 15 3.5x10-7 Sofre 16 1.6x10-5 Clor 17 2.5x10-7 Argó 18 4x10-6

Potassi 19 8x10-8 Calci 20 1.6x10-6

Escandi 21 10-9 Titani 22 7x10-8 Vanadi 23 6x10-9 Crom 24 2.5x10-7

Magnesi 25 1.2x10-7 Ferro 26 8x10-6 Cobalt 27 5x10-8 Níquel 28 8.5x10-7 Coure 29 4.5x10-8 Zinc 30 2.6x10-8

Taula 1. Abundància relativa dels elements químics del Sol.

(*) Expressat com el quocient entre el nombre d’àtoms de cada element que existeixin al Sol i el nombre d’àtoms d’hidrogen.



3/9

Paral·laxi solar 8.795” Distància mitjana a la Terra (en km) 149 597 892 Massa (en g) 1.99x1033 Massa (Terra = 1) 333 400 Diàmetre (en m) 1.39x108 Diàmetre de la fotosfera (Terra=1) 109.3 Densitat mitjana 1.41 g/cm3 Acceleració de la gravetat a la fotosfera 27.4 m/s2 Acceleració de la gravetat a la fotosfera (Terra=1)

27.9

Inclinació de l’equador respecte a l’eclíptica

7º 10.5’

Taula 2. Característiques físiques del Sol. 3. La constant solar. L’energia radiant procedent del sol, es reparteix sobre una superfície esfèrica hipotètica, degut a l’expansió per l’espai en totes les direccions, amb focus emissor en el sol i amb un radi que creix a la mateixa velocitat que la pròpia radiació. La intensitat serà més petita quan major sigui la distància d’aquest punt al sol. El valor d’aquesta intensitat a la distància en que es troba el planeta terra l’obtenim de :

SP

I = , on P = 4 x 1026 W. i S = 4πR2 on R = 1.5 x 1011 m.

( )210115.1410264⋅

⋅=

πI ≅ 1.4 x 103 W / m2 = 1.4 kW/m2 .

Aquest valor varia lleugerament degut a que l’òrbita no es perfectament circular sinó que es el·líptica., sent una mica més llarga la distància en els mesos de Desembre i Gener, i menor en els mesos de Juny i Juliol. 4. Efecte de l’atmosfera. Al planeta, no tota la radiació solar interceptada arriba a la superfície, degut als efectes creats per la capa de l’atmosfera. Aquests efectes poden ser la reflexió i l’absorció per part de diverses molècules de l’aire atmosfèric. Els raigs solars van en línia recta, al entrar a la capa atmosfèrica els fotons xoquen amb molècules i el pols en suspensió al qual provoca canvis bruscs de direcció. A la radiació que procedeix d’haver canviat moltes vegades de direcció se l’anomena radiació difusa, així doncs a la procedent del disc solar en línia recta se l’anomena radiació directa. La suma d’ambdues obté la radiació total, que es la interessant a efectes energètics. Degut a la radiació difusa es pot dir que un objecte sempre està rebent una certa quantitat d’energia per totes les seves parts, inclòs les que no reben directament la llum del sol. La radiació difusa, única forma possible de radiació en dies coberts, representa un terç de l’energia total que es rep al llarg de l’any. Quasi un 40 % de la radiació que arriba a



4/9

la superfície, ho fa en forma de llum no visible en forma de radiació infraroja, la qual te una gran importància. 5. Irradiació sobre una superfície. La irradiació es la quantitat d’energia que arriba a una superfície determinada en un temps determinat. Es tracta de la mesura de l’energia incident sobre aquesta superfície, expressada en les unitats d’energia (MJ). La intensitat radiant, també anomenada irradiància, es l’energia incident per unitat de temps i superfície :

StE

I =

La quantitat d’energia deguda a la radiació directa en una superfície exposada a raigs solars, dependrà de l’angle format pels raigs solars i la superfície, obtenint un valor màxim quan la superfície es perpendicular, disminuint a mesura que perd la perpendicularitat. La intensitat sobre la superfície varia en la mateixa proporció que ho fa l’energia representada per la funció matemàtica : I = Id·cosα on Id = es la intensitat directa i α l’angle d’inclinació. Aquest efecte d’inclinació es la causa per la qual els raigs del sol escalfen molt més al migdia que en les primeres hores del matí o ultimes de la tarda. Aquest efecte es fa notar en les diferents latituds, ja que les més properes als pols reben molta menys energia que les més distants als pols. En el cas de la radiació difusa, la llei que regeix el valor de la seva intensitat sobre una superfície inclinada, I’F en funció de la seva intensitat sobre la horitzontal, IF , es :

I’F = IF ( )

2cos1 α+

Per a realitzar la mesura de la irradiació total que una superfície rep en un determinat número de dies (o mesos) s’utilitzen uns aparells anomenats piranòmetres, els quals detecten la intensitat de la radiació a cada instant. Es col·loca en una superfície perfectament horitzontal, lliure d’obstacles al seu voltant que puguin provocar sombres, rebent la radiació total, podent mesurar l’energia disponible en la zona on està ubicat. A aquesta radiació s’hi pot afegir la derivada de la proximitat d’algun edifici o objecte quan més clar sigui el color d’aquest, tot i això, el valor de la radiació augmentarà en un quantitat petita quasi inapreciable. 6. Conceptes d’astronomia de posició solar. Per definir la posició del sol en cada instant amb respecte a un observador hipotètic que es trobes immòbil en un pla horitzontal, s’utilitzen dos coordenades, altura solar (h) i azimut solar (A). L’altura es senzillament l’angle que formen els raigs solars sobre la superfície horitzontal. També es pot utilitzar l’anomenat angle cenital, que es forma el raig amb la vertical, o també, el complement de l’altura.



5/9

L’azimut (A), es l’angle de gir del sol mesurat sobre el pla horitzontal mitjançant la projecció del raig sobre aquest pla i agafant com a referència d’origen el Sud; en l’hemisferi sud agafem com a origen el nord. Per conveni es considera negatiu quan el sol esta cap a l’est (durant el matí) i positiu quan es situï cap a l’oest. Les hores de sol teòriques serà el lapse de temps transcorregut entre l’alba i la posta de sol, en aquests instants l’altura val zero. Aquesta duració, depèn del punt geogràfic considerat i de l’època de l’any. 7. Les estacions de l’any. El pla en el qual està contingut l’òrbita terrestre, en el qual es mou al costat del Sol, es diu pla d’Eclíptica. L’eix de rotació de la terra forma un angle de 23.5º amb la normal al pla de l’eclíptica, fet important en la diferent duració del dia segons l’època de l’any formant les diferents estacions. Els dies en que la duració del dia es igual a la de la nit (12 h.) s’anomena equinoccis i succeeix aproximadament el 21 de Març i el 21 de Setembre. El dia de més duració de l’any es el 21 de juny i el dia més curt de l’any es el 21 de Desembre pel que fa a la presència de llum. 8. Hora solar. La trajectòria de la Terra, en la seva trajectòria al voltant del Sol, no segueix un perfecte moviment circular uniforme, el temps que transcorre entre dues voltes consecutives del Sol per una mateixa posició angular en la bòveda celeste no es rigorosament constant i va variant al llarg de l’any. El migdia solar coincideix en l’instant en que l’azimut val zero. En aquest instant l’elevació del sol es màxima i la ombra sobre el terra d’una barnilla vertical coincidirà amb la direcció del meridià (direcció Sud - Nord), la qual s’ha de determinar amb exactitud per tal de orientar adequadament els col·lectors solars d’una instal·lació. 9. Conversió de l’energia solar. El flux de radiació solar que arriba a la terra es la font primària principal i pràcticament la única de totes les formes d’energia conegudes. Aproximadament un 30% de l’energia que arriba al planeta es reflexada i tornada a l’espai. Un 47 % es converteix en calor, al ser absorbida per l’atmosfera, el terra i els mars. Un 23 % per a evaporar l’aigua de oceans, llacs i rius. El 0.2 % es responsable del moviment del circulació atmosfèrica i oceànica. El 0.02 % de l’energia radiant incident s’utilitza en la producció de matèria viva, al ser capturada per les fulles verdes de la planta. Les plantes verdes gràcies a un pigment anomenat clorofil·la, son capaces d’utilitzar els fotons de llum compresos entre uns determinats límits en quant a la longitud d’ona, un 25 % de l’espectre solar es adequat per a aquest fi, per efectuar reaccions de síntesi d’hidrats de carboni a partir de CO2 atmosfèric i de l’aigua, produint oxigen. L’energia solar queda emmagatzemada en els hidrats de carboni formats, els quals alliberaran la seva energia al descompondre’s, quan es destrueix la fulla.



6/9

D’aquesta manera es restableix l’equilibri energètic. Pot succeir que la descomposició no s’arribi a produir per complert, al no haver-hi oxigen, en el cas de plantes que queden enterrades. En els últims cents de milions d’anys s’ha anat acumulant sota les capes de materials terrós, matèria orgànica amb energia conservada, sotmesos a processos químics lents i donant origen a combustibles fòssils (carbó, petroli i gas natural). L’home a aconseguit extreure d’ells l’energia emmagatzemada milions d’anys enrera, de l’energia del Sol. 10. El clima. L’energia solar, sota diferents formes en que es pot convertir, es la responsable d’una sèrie de alteracions en l’atmosfera, algunes de les quals de caràcter periòdic i que condicionen els valors de les variables físiques de la zona (pressió, temperatura, humitat ...). Les grans diferencies de temperatura en les diferents latituds es degut a la diferent esfericitat del planeta, ja que l’angle incideix de manera desigual en cada sobre la superfície. En condicions favorables de cel clar i atmosfera neta es pot arribar aproximadament a rebre 1 kW de potència per metre quadrat de superfície horitzontal. Taula 3. Intensitat total sobre superfície horitzontal en un dia típic clar, per a diverses altures solars:

h(º) I(W/m2) 10 107 20 294 30 473 40 635 50 773 60 886 70 969

Pot haver fortes variacions locals entre dos poblacions pròximes degut a una característica geogràfica del terreny. Aquest microclimes tenen gran importància, ja que les dades per als diferents càlculs estan referides a uns valors mitjans, i generalment mesurats en capitals o ciutats grans i no en el lloc on es realitza la instal·lació. 11. Conversió útil de l’energia. Per tal d’aprofitar al màxim els efectes físics de la radiació s’han d’adequar els dispositius de captació de la radiació per tal d’obtenir l’energia en la forma que sigui precisa per a cada utilitat. Aquesta energia pot ser directa quan es passa en un sol procés entre l’energia de la radiació electromagnètica que transporta la llum solar a la forma d’energia final a utilitzar, i indirecta quan s’utilitza dos o tres processos abans d’arribar a la forma final d’energia. L’energia solar, a l’incidir sobre un objecte passa d’immediat a la forma d’energia tèrmica, aquest fenomen ocorre en la majoria de processos de conversió d’un tipus d’energia a un altre, i per aquesta raó es la més fàcil de produir per mitjans tecnològics.



7/9

La radiació solar calenta els cossos en els quals incideix. La quantitat d’energia cedida per la radiació depèn de la intensitat incident, de la capacitat d’absorció del cos. En una superfície altament reflexant retornarà la majoria de l’energia rebuda i no s’escalfarà excessivament al exposar-se al sol. Els cossos poc reflectants aprofiten quasi tota l’energia del sol, convertint-la en tèrmica i calentant-se notablement. El cossos obscurs o negres presenten aquest aspecte degut a que la seva superfície te una composició adequada per absorbir quasi totes les longituds d’ona de l’espectre visible. El captador d’energia solar més simple es un cos pintat de negre mate i amb una conductivitat tèrmica alta (un metall), per a que l’energia tèrmica que contínuament es produeix en la seva superfície pot propagar-se amb facilitat cap a la zona que ens interessi. En tindrem prou amb unes canalitzacions per transportar el fluid encarregat de recollir aquesta energia tèrmica. Per tal d’optimitzar aquesta eficiència de qualsevol captador es pot utilitzar diferents efectes físics com pot ser l’efecte hivernacle, el qual evita que l’energia tèrmica torni a escapar-se del captador, i que es aprofitat en la majoria de col·lectors solars tèrmics. Alguns sistemes utilitzen la concentració dels raigs solars mitjançant miralls corbats o lents per elevar la intensitat de la radiació incident sobre la superfície absorbidora, i per tant elevar la temperatura de la superfície captadora i per tant del fluid transportador. 12. Taules. Les següents taules contenen dades per a la realització de càlculs per a les fases prèvies de càlcul d’una instal·lació solar. Els valors tant climatològics com energètics estan subjectes a imprecisions, ja que no es pot disposar de totes les dades, això provoca que una no coincidència total en altres bases de dades. Malgrat tot, les discrepàncies estan compreses entre límits tolerables de ± 10 %, per tant totes les taules es poden utilitzar amb absoluta confiança. Les magnituds que es donen en cada comarca usualment corresponen a la capital de província, per tant amb aquests valors no es pot tractar una localitat allunyada o amb un clima diferent del que suporta la capital. En la taula 4 tenim l’energia H en Megajuls que incideixen sobre un metre quadrat de superfície horitzontal en un dia mig de cada mes. Gen. Feb. Març Abr. Maig Juny Jul. Agost Set. Oct. Nov. Des.

6 9.9 18 18.8 20.9 22.6 23.8 21.3 16.8 12.1 7.2 5.1 Taula 4. Energia (MJ) a Lleida. Amb una mitjana anual de 15.2 Mjuls. La taula 5 mostra els valors de la intensitat de la radiació directa Id i difusa If en funció de l’altura solar per a un dia molt clar i una atmosfera molt neta, mesurat sobre una superfície totalment horitzontal.



8/9

Taula 5. Valors Intensitat de la radiació. Aquesta taula permet estimar teòricament la intensitat de radiació màxima a que es pot arribar en dies excepcionalment favorables, en diferents hores. Mitjançant les taules solars horàries, trobarem l’altura corresponent a l’hora en que es vol saber la intensitat de radiació tant directa com difusa. En la taula 6 tenim la intensitat mitjana útil I, en W/m2 sobre una superfície horitzontal, en un dia mitjà de cada mes. Els valors han estat obtinguts durant les hores d’aprofitament solar. Gen. Feb. Març Abr. Maig Juny Jul. Agost Set. Oct. Nov. Des. 195 286 522 417 470 536 544 505 436 288 201 156 Taula 6. Intensitat mitjana mensual (W/m2) a Lleida. La mitjana anual es de 432.7 W/m2 . Pel que fa a les temperatures ambients durant les hores de sol, podem observar la taula 7 amb les mitjanes mensuals i anual. Gen. Feb. Març Abr. Maig Juny Jul. Agost Set. Oct. Nov. Des.

7 10 14 15 21 24 27 27 23 18 11 8 Taula 7. Temperatura mitjana anual a Lleida. La mitjana anual es de 17.1 º C.

h Id If 5 10 15

10 65 48 15 141 71 20 225 85 25 311 96 30 395 103 35 478 108 40 556 112 45 629 116 50 696 118 55 757 120 60 811 122 65 858 123 70 896 124 75 927 125 80 948 125 85 962 125 90 966 126



9/9

Pel que fa a la temperatura de l’aigua de la ret general en ºC, tenim que la mitjana mensual i anual es la següent: Gen. Feb. Març Abr. Maig Juny Jul. Agost Set. Oct. Nov. Des.

5 6 8 10 11 12 13 12 11 10 8 5 Taula 8. Temperatura de l’aigua de la ret a Lleida. La temperatura mitjà anual es de 9.3 ºC.



1/4

Annex 2. Càlcul de les necessitats calòriques mitjançant el coeficient de transmissió k.

Càlcul del coeficient global de transmissió de calor dels edificis. El dimensionat dels components d’una instal·lació de calefacció i aigua calenta sanitària

ha de ser el resultat més favorable, tècnica i econòmicament, obtenint d’un procés de càlcul ajustat a unes determinades necessitats de calor.

Per realitzar una instal·lació d’aquestes característiques es necessari realitzar un estudi

previ per tal de determinar els materials més adequats.

La falta de dades concretes per definir estudis tècnics o econòmics es tradueix en un increment de materials i per tant del pressupost definitiu.

Transmissió de calor. La forma d’energia denominada calor es transmet d’un cos a un altre sempre que

existeixi una diferencia de temperatura entre ambdós. L’intercanvi de temperatura es pot presentar de tres formes diferents:

• Per conducció, que es quan la transmissió de calor per un cos te lloc sense desplaçament de les seves molècules. L’energia calorífica que desprèn un focus es transmet a través d’un cos, d’un extrem a un altre per contacte molècula a molècula, des del calent al fred.

• Per convecció, que es quan la transmissió de calor per un cos te lloc amb el desplaçament de les seves molècules. L’energia calòrica que desprèn l’emissor escalfa l’aire pròxim que per aquest motiu, disminueix de pes específic i ascendeix. El moviment natural ascendent de l’aire calent desplaça el fred, el qual, al mateix moment augmenta de temperatura. A mesura que el procés continua el volum de l’aire del local s’escalfa uniformement.

• Per radiació, quan la transmissió de calor te lloc per ones o raig entre el focus i el cos a escalfar. La Terra, rep la calor del Sol en forma d’energia de radiació.

En les instal·lacions de calefacció la transmissió de calor per conducció i convecció es la causa de les pèrdues de calor per transmissió a través dels materials empleats en construcció ocasionades per la diferència de temperatura entre les superfícies.

Coeficient de transmissió de calor k. Cada material constructiu ofereix una determinada resistència al pas del calor a través

de si mateix. Alguns elements, com el vidre simple, resulten fàcils de travessar mentre que altres com els aïllants, posen més dificultat al pas de la calor. El valor d’aquesta resistència, o coeficient de transmissió de calor ‘k’, es l’expressió numèrica de la facilitat o dificultat que un material ofereix a la transmissió de calor.



2/4

Càlcul del coeficient de transmissió ‘k’. Si es sotmet a estudi una paret de gran superfície S, de construcció homogènia, amb

cares paral·leles i planes, que es mantinguin a les temperatures T1 i T2, la quantitat de calor Q que passa a través del gruix ‘e’ durant una hora serà:

Q =eλ

· ( )21 TTS −⋅

on : Q = Quantitat de calor en kcal/h o W. ? = Conductivitat tèrmica en (kcal)/(h·ºC·m) o (W)/(ºC·m). S = Superfície en m2. e = Espessor en m. T1 i T2 = Temperatures en ºC. Aquesta quantitat de calor transmesa (flux) es directament proporcional a la superfície S

i a la diferència de temperatura T1 i T2, i inversament proporcional al gruix ‘e’. El coeficient de conductivitat tèrmica ? representa el poder de conducció de la calor del

material que es tracti, es a dir, la quantitat de calor que travessa una paret de 1 m2 de superfície i 1mm d’espessor durant una hora, quan les seves cares mantinguin una diferència de temperatura de 1 ºC .

En una paret amb varies capes de gruixos e1, e2, e3 i conductivitats ?1, ?2, ?3, es compleix la següent igualtat:

Q = )( ''111

ttSe

−⋅⋅λ

= )( '''22

ttSe

−⋅⋅λ

= )( 2'33

ttSe

−⋅⋅λ

On : )( )( )( 2''''''1 tttttt −−− =

33

22

11

λλλeee

On : T1 es la temperatura interior, T’ es la temperatura entre el primer material i el segon, T’’ es la temperatura entre el segon i el tercer material i T2 es la temperatura exterior.

Amb el que es demostra que la diferència de temperatures entre les superfícies d’una

capa es proporcional a la relació e/?, anomenat ‘resistència de conducció’. La resistència total de conducció en una paret constituïda per diverses capes te el valor

de la suma de la resistència de conducció de totes elles.

)( )( )( )( )( )( )( )( =++++ neneee λλλλ ...332211

∧1 = coef. de resistència calòrica

Q = )( )( 21213)(e3)/(2)(e2)/( 1)(e1)/(

1ttSttS −⋅⋅∧=−⋅⋅

++ λλλ



3/4

La quantitat de calor cedida per una superfície a temperatura Tp a un fluid a temperatura

Tf, estan ambdós en contacte, depèn de la superfície S i de la magnitud Tp - Tf. En aquest cas: Q= )( TfTpSh −⋅⋅ Al coeficient h, anomenat ‘ pas de calor per contacte ‘, estan inclosos els factors que influeixen en l’intercanvi de calor.

h = )( TfTpSQ

−⋅?

? Mesura de la densitat de calor Q/S per grau de diferència de temperatura entre paret i fluid.

El càlcul de la transmissió de la calor, es a dir, el flux des de un fluid calent a un altre

més fred a través d’una paret suposa el coneixement dels coeficients de pas de calor ‘h’ en les superfícies, a més a més de les propietats i mesures del materials.

Quan el flux de calor no varia amb el temps (estat d’equilibri), es poden combinar les

equacions del pas de calor i de conducció a la paret, ja que la calor rebuda per una cara es sempre igual a la que travessa la paret i la calor cedida per la cara oposada.

Per a un estat d’equilibri, el flux de calor pot valorar-se com: Q = )( '11 ttSh −⋅⋅

Q = )( ''' ttSe

−⋅⋅λ

Q = )( 2''2 ttSh −⋅⋅ D’on:

SQ

he

htt ⋅

++

=−

21

11

21λ

h1

= Resistència al pas de la calor.

L’expressió del parèntesi anterior representa la resistència total a la transmissió de la

calor, i equival a la suma de resistències parcials de pas de calor h1

i de conducció λe

.

Si la designem per k1 , llavors tenim: Q = )( 21 ttSk −⋅⋅ ; k1 = Resistència total a la

transmissió de calor. k = Coeficient de transmissió total de la calor.

k = 1 / [(1/h1) + (S e/?) + (1/h2)]



4/4

d’on : k = Coeficient de transmissió, en kcal/h·m2·ºC

h1 = Coeficient de transmissió per contacte cara interior (admissió) en kcal/h·m2·ºC h2 = Coeficient de transmissió per contacte cara exterior (emissió) en kcal/h·m2·ºC

e = Espessor en metres. ? = Coeficient de conductivitat tèrmica en kcal/h·m·ºC.



1/22

Annex 3. Estudi de radiacions. Els valors han estat obtinguts de la pagina del servei de meteorologia de la generalitat

de Catalunya a internet. En aquesta pàgina es pot consultar diversos valors meteorològics de diverses poblacions de Catalunya. Entre les ciutat que es poden consultar hi ha la ciutat de Juneda. Les dades facilitades son les següents: · Temperatura. En ºC. · Direcció del vent. En graus. · Velocitat del vent. En m/s. · Humitat. En % d’humitat relativa. · Pressió. En hPa. · Radiació. En W/m2. · Precipitació. En mm. Les dades son facilitades cada 30 minuts, per tant per a cada dia s’obtenen 48 valors per a cada dia de l’any. A partir d’aquests mesures s’han obtingut els diferents valors diaris com son l’acumulació de la radiació diària i la temperatura mitjana al cap del dia. Per tal d’obtenir l’acumulació de la radiació, es sumen tots els valors al llarg del dia, això es, els 48 valors sumats, ens donen el valor diari. En el cas de la temperatura, s’obté la mitjana a partir de la suma de totes les dades obtingudes al llarg del dia entre el nombre de dades sumades.



2/22

GENER

RADIACIÓ GENER

01000200030004000500060007000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2

Serie1

FEBRER

RADIACIÓ FEBRER

0

2000

4000

6000

8000

10000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2

Serie1



3/22

MARÇ

RADIACIÓ MARÇ

02000400060008000

100001200014000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2

Serie1

ABRIL

RADIACIÓ ABRIL

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2

Serie1



4/22

MAIG

RADIACIÓ MAIG

02000400060008000

1000012000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2

Serie1

JUNY

RADIACIÓ JUNY

02000400060008000

100001200014000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/M

2

Serie1



5/22

JULIOL

RADIACIÓ JULIOL

02000400060008000

100001200014000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2

Serie1

AGOST

RADIACIÓ AGOST

02000400060008000

1000012000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2

Serie1



6/22

SETEMBRE

OCTUBRE

R AD IAC IÓ S E T E M B R E

02000400060008000

100001200014000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

RA

DIA

CIÓ

MIT

JA W

/m2

RADIACIÓ OCTUBRE

02000400060008000

1000012000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2



7/22

NOVEMBRE

RADIACIO NOVEMBRE

0

2000

4000

6000

8000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2

Serie1

DESEMBRE

RADIACIÓ DESEMBRE

01000

200030004000

50006000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

RA

DIA

CIÓ

W/m

2

Serie1



8/22

ESTUDI TEMPERATURES GENER

TEMPERATURA GENER

0

2

4

6

8

10

12

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1

FEBRER

TEMPERATURA FEBRER

0

2

4

6

8

10

12

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1



9/22

MARÇ

TEMPERATURA MARÇ

0

5

10

15

20

25

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1

ABRIL

TEMPERATURA ABRIL

0

5

10

15

20

25

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1



10/22

MAIG

TEMPERATURA MAIG

0

5

10

15

20

25

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1

JUNY

TEMPERATURA JUNY

05

101520253035

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

ES

ºC

Serie1



11/22

JULIOL

TEMPERATURA JULIOL

0

5

10

15

20

25

30

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1

AGOST

TEMPERATURA AGOST

0

5

10

15

20

25

30

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1



12/22

SETEMBRE

TEMPERATURA SETEMBRE

05

101520

2530

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1

OCTUBRE

TEMPERATURA OCTUBRE

0

5

10

15

20

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1



13/22

NOVEMBRE

TEMPERATURA NOVEMBRE

0

5

10

15

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A º

C

Serie1

DESEMBRE

TEMPERATURA DESEMBRE

0

5

10

15

20

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31

DIES

TE

MP

ER

AT

UR

A

ºC Serie1



14/22

A continuació es llisten els valors absoluts de radiació i de temperatura per a cada mes. Gener Dia Radiació

1 3387 2 2882 3 3304 4 4230 5 1475 6 810 7 4489 8 4288 9 2120

10 3242 11 2303 12 4505 13 2285 14 818 15 1501 16 2973 17 4707 18 2171 19 4664 20 5724 21 5565 22 2807 23 3715 24 2165 25 5116 26 4452 27 6001 28 4926 29 6271 30 6378 31 6500

Febrer Dia Radiació

1 6741 2 6931 3 6691 4 5919 5 6075 6 3513 7 2250 8 6399 9 7331

10 7059 11 1869 12 3664 13 4478 14 5053 15 6961 16 5053 17 7523 18 6927 19 8101 20 8073 21 7924 22 8122 23 8034 24 5925 25 8872 26 9454 27 5520 28 6649

Març Dia Radiació

1 7650 2 2443 3 3548 4 3364 5 8249 6 4408 7 4589 8 9426 9 8625

10 6218 11 9229 12 7528 13 8965 14 9536 15 10083 16 4433 17 10875 18 10233 19 10089 20 9822 21 6972 22 9118 23 10251 24 8724 25 11362 26 11418 27 11524 28 10519 29 9350 30 12262 31 12098



15/22

Abril Dia Radiació

1 7529 2 8886 3 6489 4 5328 5 4340 6 3532 7 8569 8 6647 9 5210

10 6528 11 5311 12 2081 13 8738 14 8312 15 5809 16 8815 17 8403 18 7991 19 8566 20 8257 21 10278 22 9167 23 8936 24 9442 25 9531 26 8804 27 8271 28 6918 29 9229 30 9490

Maig Dia Radiació

1 5056 2 6151 3 6902 4 10578 5 8816 6 3801 7 1320 8 1588 9 4873

10 5044 11 5204 12 10519 13 10462 14 10102 15 9372 16 10152 17 4355 18 10984 19 10411 20 9712 21 10319 22 4884 23 10276 24 10607 25 11087 26 9677 27 11241 28 11067 29 9948 30 10144 31 10757

Juny Dia Radiació

1 7550 2 10443 3 7997 4 5314 5 4417 6 11400 7 10060 8 5524 9 11403

10 11443 11 11327 12 10729 13 10318 14 10768 15 10132 16 9936 17 10565 18 10212 19 9637 20 8702 21 10548 22 10681 23 10523 24 10492 25 10534 26 9478 27 8554 28 10800 29 3589 30 5152



16/22

Juliol Dia Radiació

1 12049 2 10537 3 9989 4 10295 5 9590 6 10245 7 10713 8 8082 9 9935

10 10325 11 8289 12 8191 13 9361 14 10154 15 9381 16 10733 17 10876 18 11015 19 10498 20 10015 21 9707 22 8753 23 10304 24 9904 25 10648 26 9530 27 10343 28 8860 29 9143 30 8273 31 9833

Agost Dia Radiació

1 8059 2 7298 3 8033 4 8788 5 9454 6 10297 7 10403 8 7119 9 7075

10 9462 11 9801 12 10268 13 10458 14 8182 15 9436 16 8572 17 9216 18 8361 19 8967 20 8893 21 7923 22 4712 23 6480 24 3265 25 7982 26 7026 27 5839 28 8967 29 8694 30 8907 31 8346

Setembre Dia Radiació

1 12503 2 12550 3 12574 4 12642 5 11759 6 11616 7 12246 8 11524 9 11142

10 10877 11 10678 12 10592 13 10005 14 10711 15 10748 16 10246 17 7104 18 9779 19 5201 20 7548 21 9872 22 11818 23 12449 24 8492 25 11227 26 11770 27 12240 28 11341 29 11938 30 11534



17/22

Octubre Dia Radiació

1 10735 2 9548 3 8167 4 9662 5 7681 6 9316 7 9586 8 9298 9 8845

10 6500 11 2647 12 2047 13 5289 14 8863 15 5178 16 5028 17 6864 18 7690 19 6466 20 6477 21 1889 22 3222 23 3431 24 5443 25 3209 26 3360 27 7559 28 5867 29 4815 30 5300 31 6714

Novembre

Dia Radiació

1 7163 2 1769 3 6398 4 6992 5 2822 6 6007 7 6064 8 6343 9 6730

10 6710 11 2045 12 5404 13 1567 14 6439 15 2840 16 5994 17 5527 18 1915 19 4088 20 2283 21 5338 22 4479 23 2571 24 4355 25 4531 26 5312 27 2884 28 4128 29 2334

Desembre Dia Radiació

1 3020 2 3392 3 4838 4 3478 5 3539 6 2920 7 717 8 3371 9 4315

10 3209 11 3090 12 1812 13 1675 14 2001 15 4577 16 4854 17 4728 18 5605 19 4827 20 4109 21 2440 22 1636 23 1996 24 980 25 4649 26 3987 27 3547 28 3127 29 2759 30 2185 31 3387



18/22

Gener Dia Temperatura

1 7,11 2 9,28 3 8,44 4 9,53 5 9,11 6 9,2 7 5,9 8 5,28 9 4,38

10 7,43 11 10,63 12 10,59 13 7,72 14 8 15 6,38 16 6,2 17 6,66 18 5,56 19 6,96 20 7,46 21 6,63 22 4,78 23 8,84 24 10,85 25 8,1 26 6,01 27 7,85 28 6,42 29 6,71 30 7,59 31 9,33

Febrer Dia Temperatura

1 8,5 2 6,48 3 6,68 4 8,09 5 9,99 6 10,38 7 9,66 8 8,79 9 7,28

10 7,5 11 7,45 12 7,19 13 6,88 14 6,78 15 8,06 16 6 17 6,57 18 5,54 19 5,87 20 6,11 21 6,4 22 7,48 23 7,61 24 8,19 25 5,49 26 3,2 27 3,31 28 4,85

Març Dia Temperatura

1 5,98 2 9,51 3 14,01 4 13,95 5 14,23 6 14,93 7 13,76 8 12,29 9 14,14

10 15,31 11 16,12 12 12,82 13 12,64 14 12,12 15 12,19 16 11,93 17 12,12 18 13,06 19 14,87 20 14,98 21 17,13 22 18,46 23 20,19 24 18,69 25 13,76 26 14,08 27 13,39 28 12,86 29 11,61 30 11,66 31 14,09



19/22

Abril Dia Temperatura

1 8,96 2 9,05 3 8,67 4 10,26 5 11,49 6 11,71 7 13,31 8 9,71 9 10,12

10 9,96 11 10,12 12 10,9 13 11,04 14 9,58 15 8,88 16 10,26 17 9,99 18 13,72 19 13,84 20 13,27 21 15,6 22 14,9 23 16,16 24 16,83 25 19,39 26 18,73 27 17,25 28 18,2 29 16,5 30 16,59

Maig Dia Temperatura

1 14,89 2 14,05 3 11,31 4 11,8 5 11,04 6 10,66 7 9,56 8 11,78 9 13,34

10 13,23 11 12,67 12 14,64 13 18,19 14 19,43 15 20,42 16 20,51 17 18,87 18 13,31 19 17,56 20 20,64 21 19,39 22 14,08 23 14,86 24 17,6 25 18,83 26 17,4 27 14,73 28 17,01 29 18,5 30 20,29 31 22,63

Juny Dia Temperatura

1 21,11 2 22,66 3 24,66 4 19,17 5 14,51 6 14,04 7 15,19 8 13,74 9 15,34

10 19,02 11 19,99 12 22,22 13 25,88 14 24,7 15 24,77 16 24,71 17 25,01 18 25,35 19 25,59 20 24,88 21 25,29 22 28,07 23 28,94 24 22,47 25 24,07 26 26,24 27 26,46 28 22,5 29 17,58 30 18,53



20/22

Juliol Dia Temperatura

1 17,34 2 22,17 3 24,51 4 21,67 5 22,39 6 22,57 7 22,57 8 23,8 9 23,52

10 23,33 11 22,38 12 20,9 13 19,89 14 18,57 15 20,27 16 21,4 17 23,08 18 24,39 19 27,37 20 27,18 21 25,5 22 26,19 23 23,54 24 22,69 25 24,47 26 26,35 27 24,79 28 24,83 29 26,02 30 24,56 31 21,45

Agost Dia Temperatura

1 19,35 2 19,71 3 23,56 4 23,78 5 25,1 6 21,79 7 21,4 8 19,84 9 18,81

10 17,54 11 18,72 12 21,18 13 20,89 14 23,95 15 25,81 16 25,62 17 26,55 18 25,79 19 25,93 20 25,54 21 24,48 22 20,08 23 21,6 24 17,89 25 20,19 26 19,16 27 17,01 28 18,61 29 21,04 30 20,35 31 21,9

Setembre Dia Temperatura

1 22,95 2 22,23 3 21,56 4 20,98 5 19,95 6 19,67 7 22,18 8 22,15 9 22,11

10 22,29 11 22,45 12 22,46 13 23,45 14 24,76 15 25,25 16 24,1 17 22,23 18 19,52 19 18,58 20 17,13 21 16,02 22 20,19 23 21,66 24 22,1 25 22,08 26 22,1 27 20,3 28 21,1 29 20,8 30 21



21/22

Octubre Dia Temperatura

1 18,7 2 17,6 3 16,7 4 17,02 5 16,32 6 16,01 7 14,67 8 15,13 9 16,47

10 16,04 11 14,78 12 11,68 13 10,46 14 12,34 15 11,3 16 14,92 17 12,04 18 13,35 19 15,01 20 16,77 21 17,53 22 15,45 23 17,14 24 16,16 25 12,14 26 14,37 27 17,01 28 15,64 29 14,42 30 14,91 31 12,1

Novembre Dia Temperatura

1 10,34 2 9,42 3 10,24 4 9,09 5 8,37 6 10,36 7 8,6 8 7,64 9 8,01

10 6,68 11 8,75 12 13,16 13 11,54 14 9,12 15 5,05 16 5,18 17 8,18 18 6,3 19 8,36 20 9,48 21 8,6 22 10,78 23 9,65 24 6,88 25 7,27 26 10,33 27 11,43 28 10,34 29 11,51

Desembre Dia Temperatura

1 10,95 2 10,23 3 7,84 4 7,41 5 8,87 6 11,46 7 14,6 8 10,92 9 9,02

10 8,26 11 7,23 12 4,41 13 4,68 14 6,3 15 8,3 16 5,32 17 2,59 18 4,04 19 7,51 20 7,47 21 9,15 22 9,8 23 9,47 24 9,11 25 7,78 26 7,43 27 7,12 28 6,82 29 6,04 30 6,27 31 7,11



22/22







3. PLEC DE CONDICIONS


Projecte de control d’energia solar tèrmica, fotovoltaica i de persianes. Plec de condicions


1/22

3.1.- FONTANERIA.

3.1.1.- OBJETO.

El trabajo comprendido en la presente Sección del Pliego de Condiciones, consiste en el suministro de toda la instalación, mano de obra, equipo, dispositivos y materiales, y en la ejecución de todas las operaciones necesarias para completar el trabajo de fontanería interior, incluyendo todos los elementos de equipo especial especificados en esta Sección, todo ello completo y de estricto acuerdo con la presente Sección del Pliego de condiciones y planos correspondientes con sujeción a los términos y condiciones del contrato. 3.1.2.- GENERALIDADES. a) Planos.

Los planos del Proyecto indican la extensión y disposición general de los sistemas de fontanería. Si el Contratista considerase hacer variaciones en los planos del Proyecto, presentara tan pronto como sea posible al Arquitecto para su aprobación los detalles de tales variaciones, así como las razones para efectuar las mismas. No se hará ninguna variación de los planos sin previa aprobación por escrito del Arquitecto. b) Pliego de Condiciones.

No se pretende en los Pliegos abarcar todos y cada uno de los detalles de construcción y equipo. El Contratista suministrará e instalará todos los elementos que sean necesarios para acabar totalmente el trabajo, completo, están o no dichos detalles particularmente indicados o especificados. c) Productos normales.

Los elementos principales del equipo serán de la mejor calidad usada para tal finalidad y serán productos de fabricantes de garantía. Cada elemento principal del equipo llevará fijada con seguridad en sitio visible, una placa con el nombre y dirección del fabricantes y número de catálogo. No se aceptarán placas que lleven únicamente el nombre de un agente distribuidor. d) Variaciones en los Pliegos de Condiciones.

Los productos de cualquier fabricante de garantía dedicado normalmente a la producción comercial de equipo de fontanería, no se excluirán basándose en pequeñas diferencias, siempre que dicho equipo se ajuste en sus características comerciales a los requisitos que se especifican en este Pliego de Condiciones, respecto a materiales, capacidad y funcionamiento. El Contratista entregará una relación que contenga una descripción completa de todos aquellos elementos del equipo de fontanería que se propone suministrar y que no se ajusten a lo especificado en el Pliego de Condiciones, así como las excepciones o reparos que se puedan poner al mismo. El hecho de no entregar tal relación se interpretará en el sentido de que el Contratista está de acuerdo en ajustarse a todos los requisitos del Pliego de Condiciones. e) Relaciones de material y equipo.

Tan pronto como sea posible y dentro de los 30 días siguientes a la fecha de adjudicación del contrato y antes de iniciar la instalación de cualquier material, aparato o equipo, se someterá a la aprobación del Arquitecto una lista completa de los materiales, aparatos y equipo que se proponen para la instalación. Esta lista incluirá datos de catálogo, diagramas, curvas de rendimiento de bomba, planos de taller, y cualesquiera otros datos descriptivos que pudiera



2/22

pedir el Arquitecto. Se rechazarán cualesquiera elementos de materiales o equipo contenidos en la lista que no se ajusten a los requisitos especificados en el Pliego de Condiciones. f) Protección durante la Construcción.

Los aparatos, materiales y equipo que se instales de acuerdo con esta Sección del Pliego de Condiciones se protegerán durante el periodo de construcción con el fin de evitar daños que les pudiera ocasionar el agua, basura, sustancias químicas o elementos mecánicos o de cualquier otra cosa. Los aparatos se cubrirán debidamente y los extremos abiertos de los tubos con casquetes o tapones. Se inspeccionarán cuidadosamente y se limpiarán por completo antes de su instalación en el interior de todos los sifones, válvulas, accesorios, tramos de tubería, etc. A la terminación de todo el trabajo se limpiarán totalmente los aparatos, equipo y materiales y se entregarán en condiciones satisfactorias para el Arquitecto. g) Conexiones a los aparatos. El Contratista suministrará todos los materiales y mano de obra necesarios para efectuar las conexiones a los sistemas de fontanería de todos los aparatos y equipo que las precisen, especificadas en la presente Sección, en otras Secciones del Pliego de Condiciones o se indiquen en los planos. Se preverá la instalación de depósitos de agua en cubierta, que llevarán un tubo independiente de desagüe de sección 1½“, con limpieza fácil. De ellos habrá una acometida de agua, con llave para alimentación del sistema de calefacción. h) Terminación de las tuberías de agua y desagüe. Se prolongarán hasta puntos a 2m. de distancia fuera del edificio, en cuyos lugares se cerrarán con bridas ciegas o tapones y quedarán preparados para efectuar la conexión a los sistemas exteriores de servicios, si tales sistemas no hubieran quedado terminados. Si antes que se efectúe la conexión a los servicios se hubiesen tapado las zanjas o se hubiese cubierto de otro modo las tuberías, se marcarán los lugares donde se encuentren los extremos de cada tubería por medio de estacas u otros medios aceptables. El Contratista suministrará y colocará los contadores de agua y un grifo de comprobación, inmediato al contador, accionado por llave macho. i) Rozas. Las rozas o cortes en la construcción se efectuarán solamente con el permiso previo por escrito del Arquitecto. Los daños al edificio, tuberías, cables, equipos, etc. Producidos como consecuencia de dichos cortes, se repararán por mecánicos expertos del ramo correspondiente, sin cargo adicional para el Propietario. j) Instrucciones de funcionamiento y entretenimiento. Se fijarán las instrucciones impresas de funcionamiento y entretenimiento de cada elemento del equipo en los lugares que designe el Arquitecto. Dichas instrucciones irán montadas en marcos de madera dura con frentes de cristal o montados sobre plástico. k) Lista de piezas y de precios. Con cada elemento de equipo suministrado por un fabricante se suministrarán dos copias de la lista de piezas de repuesto, las listas de precios y manuales de funcionamiento, además de los datos de catálogo y planos de taller necesarios.



3/22

3.1.3.- MATERIALES. a) Salvo indicaciones especiales de los planos del Proyecto, las tuberías deberán cumplir con:

- Las tuberías enterradas de aguas fecales y residuales serán de gres vitrificado, hormigón centrifugado o PVC. La resistencia del tubo a la compresión, apoyado sobre el lecho uniforme, no será inferior a 3.1.500 Kg por metro de longitud de tubería.

- Las tuberías no enterradas de desagüe de residuales y fecales, colgadas del techo o

colocadas verticales, podrán ser de cualquier tipo de tubería de presión.

- La tubería enterrada para agua, situada dentro de la zona del edificio y prolongada 2 m. más allá del mismo, será de los diámetros expresados en planos, de acero galvanizado, con boquilla del mismo metal igualmente galvanizados, con accesorios roscados de hierro fundido, o bien PVC de presión o de cobre, diseñado para una presión de trabajo de 10,5 Kg/cm2.

- Tubería de plomo. El plomo será de segunda presión, dulce flexible laminado, de

fractura brillante y cristalina y no contendrá materia extrañas. El plomo que se emplee en las tuberías será del llamado de doble presión, compacto, maleable, dúctil y exento de sustancias extrañas y en general de todo defecto que permita la filtración o escape del líquido. Los diámetros y espesores de los tubos serán los indicados en el Proyecto.

b) Suspensores, soportes y silletas de protección para tuberías. Los suspensores, soportes y las silletas protectoras de aislamiento de tuberías serán productos normales comerciales adecuados para el servicio a que se destinan. Los suspensores serán de tipo regulable y de adecuada resistencia y rigidez de acuerdo con la carga que deban soportar. Las silletas tendrán suficiente profundidad para el espesor del aislamiento, si es necesario. c) Válvulas. El cuerpo de las válvulas de 1½“ y menores serán de latón fundido y sus guarniciones de latón estarán diseñadas para una presión de 10,5 Kg./cm2. El cuerpo de las válvulas de compuertas de 2 pulgadas y tamaños superiores serán de hierro fundido con guarniciones de latón, y estarán diseñadas para una presión de trabajo de 10,5 Kg./cm2. Todas las llaves y válvulas que queden al exterior, serán de material niquelado, y en los pasas de tubería por paredes se colocarán arandelas de la misma clase. d) Sifones. Los sifones de aparatos al exterior serán de material niquelado. Los tubos vistos serán también niquelados, y en pasos de tuberías se instalarán arandelas de la misma clase. e) Sumideros.

Sifónico con salida horizontal: Será de fundición con espesor mínimo de 3 mm., planta cuadrada, cuerpo sifónico con cierre hidráulico de altura mínima 50 mm.



4/22

Los desagües en cubiertas se ajustarán a los requisitos que figuren en la Sección correspondiente del Pliego de Condiciones.

f) Cabinas de incendios. Se instalarán cabinas para mangueras de incendios en los lugares indicados en los planos. Constarán de manguera de fibra arrollada en tambor giratorio, boquilla, manómetro y válvulas. Se conectará a la red independiente de incendios. g) Aparatos y accesorios de fontanería. Serán de porcelana vitrificada de primera calidad de los tipos y características indicadas en los planos. Todos los aparatos se complementarán con sus griferías, desagües y sistemas correspondientes. Todos los aparatos tendrán sifón de aislamiento y los retretes, urinarios y vertederos, acometerán a una rama de la tubería de ventilación, que terminará 2 m. por encima de la cubierta. 3.1.4.- INSTALACION DE TUBERIAS. a) Conexiones transversales e interconexiones. Nigún aparato, dispositivo o aparato de fontanería se instalará de forma que pueda producir una conexión transversal o interconexión entre sistemas de distribución de agua para beber o para usos domésticos y otros de aguas contaminadas , tales como los sistemas de desagües, aguas residuales y fecales de forma que pudieran hacer posible el contraflujo de aguas, contaminadas o residuales dentro del sistema de abastecimiento. b) Aspecto. Toda la tubería se instalará de forma que presente un aspecto limpio y ordenado, se asarán accesorios para todos los cambios de dirección y los tendidos de tuberías se instalarán paralelos o en ángulos rectos a los elementos estructurales del edificio, dejando las máximas alturas libres para no interferir los aparatos de luz y el trabajo de otros contratistas. En general, toda tubería suspendida se instalará los más cerca posible del techo o estructura superior, o como se indique. c) Dilatación y contracción de las tuberías. Se deberán tomar medidas a través del sistema completo para permitir la dilatación y contracción de las tuberías. Se instalarán anclajes en los puntos medios de los tendidos horizontales para forzar la dilatación por igual en ambos lados. d) Instalación. Todas las válvulas, registro de limpieza, equipo, accesorios, dispositivos, etc. se instalarán de forma que sean accesibles para su reparación y sustitución. e) Tuberías de ventilación. Las tuberías de ventilación donde existan tramos horizontales, se instalarán con pendiente hacia el desagüe. Las tuberías de ventilación verticales atravesarán la cubierta y se prolongarán sobre ella 2m. En los bajantes en que no exista ventilación, se prolongará la bajante



5/22

sobre la cubierta y se cubrirá con un sombrerete para asegurar de este modo la ventilación de la columna. Todos los retretes y urinarios elevarán su ventilación correspondiente con tubos de sección no inferior a 1” acometido al tubo general de ventilación, cuya sección no bajará de 1½”. f) Uniones.

Uniones para tuberías de hierro fundido: Las uniones para tubería de hierro fundido a enchufe y cordón se construirán retacando apretadamente estopa, yute trenzado o retorcido en los espacios anulares entre enchufe y cordón hasta 3,75 cm. de la superficie del enchufe y rellenando el espacio restante con plomo derretido en un solo vertido. El plomo será después retacado para que produzca una unión estanca sin deformación para el enchufe. A continuación se enrasará el plomo con la superficie del enchufe. Uniones de tuberías roscadas: Las uniones de tuberías roscadas se efectuarán con compuesto aprobado de grafito, que se aplicará solamente a los hilos de las roscas machos y dejando la unión estanca sin que queden al descubierto más de dos hilos de rosca completa. Los hilos de rosca que queden al descubierto una vez terminada la unión se embadurnarán con compuesto. Los hilos de las roscas serán de corte limpio, cónicos y los extremos de todas las tuberías se escariarán antes de su instalación.

g) Suspensores.

1.- Para todas las tuberías: Todas las tuberías irán seguramente soportadas. Los tramos verticales de tuberías irán soportados por medio de grapas de acero o bien hierro o por collarines instalados en el nivel de cada planta y a intervalos no superiores a 3 m. Las tuberías de hierro fundido se instalarán en forma que el cordón de cada tramo de tubería se apoye en cada grapa o collarín. Los soportes para bajantes en muros exteriores de fábrica o de hormigón del edificio serán de tipo empernado de anillo partido con una prolongación embutida en el muro; dichos soportes en muros de fábrica se colocarán al tiempo de construir el muro, y en los muros de hormigón se colocarán en los encofrados antes del vertido del hormigón. Los tramos horizontales de tuberías irán soportados por suspensores ajustables del tipo de horquilla, y barras macizas fijadas con seguridad a la estructura del edificio. En los tendidos de tuberías paralelas pueden usarse suspensores trapezoidales, en lugar de suspensores independientes. Todos los suspensores tendrán tensores u otros medios aprobados de ajuste. Cuando existan tuberías, tales como las de aseos individuales, que desemboquen en bajantes principales que no estén suficientemente bajas para permitir el uso de tensores, se usarán otros medios de ajuste. No se aceptarán suspensores de cadena fleje, barra perforada o de alambre. 2.- Tubería horizontal de hierro y de acero: El espacio máximo entre soportes y suspensores para tuberías de hierro y de acero no excederán de las medidas que se indican a continuación: Tamaño de la tubería Espacio Máximo Igual o mayor de 1” 3,00 m. 1½ “ 3,35 m. 3” 3,65 m. Igual o menor de 4” 4,25 m.



6/22

3.- Tamaños de las varillas para suspensores: Los tamaños de las varillas para suspensores no serán inferiores a los siguientes: Tamaño de la tubería Tamaño de la varilla 1½ - 2” 10 mm. 2½ - 3” 12 mm. 4 - 5” 15 mm. 6 -12” 22 mm.

h) Manguitos para tuberías.

Manguitos: Se suministrarán e instalarán manguitos de dimensiones apropiadas en aquellos lugares en que las tuberías especificadas en esta Sección del Pliego Condiciones atraviesen zapatas, pisos muros, tabiques y cielos rasos. Para un grupo de tuberías que atraviesen un piso se podrá usar una abertura en lugar de manguitos individuales; tales aberturas irán adecuadamente reforzadas. Los manguitos en las construcciones de hormigón se instalarán en los encofrados antes del vertido del hormigón. Los manguitos en obras de fábrica se instalarán cuando lo precisen los trabajos de albañilería. Diámetro de los manguitos: El diámetro de estos será 12 mm. superior al diámetro exterior de la tubería, excepto cuando las tuberías atraviesen zapatas o muros de carga, en cuyo caso serán 15 mm. mayores como mínimo que la tubería. Materiales: Los manguitos en zapatas serán de tubería de hierro fundido. Los manguitos en muros de carga y tabiques serán de hierro forjado o acero. Los manguitos en vigas de hormigón contra incendios, serán de tubería de hierro forjado o de acero. Los manguitos en pisos o lugares ocultos y en codos para inodoros serán de chapa de acero galvanizada, con un peso de 4,4 Kg./m2., como mínimo. Los manguitos que vayan al descubierto en pisos de habitaciones acabadas serán de tubería de hierro forjado o acero.

3.1.5.- VALVULAS. La situación de las válvulas principales será la que se indica en los planos. Todas las válvulas se instalarán en lugares accesibles o se suministrarán paneles de acceso. No se instalará ninguna válvula con su vástago por debajo de la horizontal. Todas las válvulas estarán diseñadas para una presión nominal de trabajo de 8,8 Kg./cm2. o presiones superiores, excepto cuando se especifique de distinta manera en los planos. 3.1.6.- SIFONES. Se suministrarán e instalarán los botes sifónicos que se indican en los planos. En los aparatos que no desagüen en el bote sifónico correspondiente, se instalará un sifón individual. En ningún caso los aparatos tendrán doble sifón. 3.1.7.- REGISTROS DE LIMPIEZA. Se suministrarán e instalarán registros de limpieza en todas aquellas partes en que se indique en los planos, y en todas aquellas que durante la ejecución de la obra se estime necesario. Los registros de limpieza serán de las mismas dimensiones que las tuberías a las que sirven.



7/22

3.1.8.- APARATOS DE FONTANERIA. a) Generalidades. Se suministrarán e instalarán aparatos de fontanería, completos, en los lugares indicados en los planos con todas sus guarniciones y accesorios necesarios para su correcta instalación y funcionamiento. Todos los aparatos, excepto los inodoros, tendrán la toma de agua por encima del reborde. Los sifones que vayan al exterior y los tubos de alimentación para todos los aparatos y equipo se conectarán en el muro a los sistemas de tubería sin acabar a menos que se especifique o se indique otra cosa, e irán equipados de escudetes en los lugares en que penetre en el muro. Todos los accesorios y guarniciones que vayan al descubierto serán niquelados con todas las superficies pulidas. b) Conexiones de inodoros. Las conexiones entre porcelana y las bridas del piso en la tubería de desagüe serán absolutamente estancas a los gases y al agua por medio de compuesto o empaquetaduras para el ajuste de aparatos, según se especifique en la presente Sección del Pliego de Condiciones. No se aceptarán jamás juntas de caucho y masilla. 3.1.9.- ENSAYOS. a) Generalidades. El Contratista ensayará todos los sistemas de tuberías fecales, residuales, ventilación y de agua, que serán aprobadas por el Arquitecto, antes de su aceptación. Las tuberías de fecales y residuales enterradas se ensayarán entes de proceder al relleno de las zanjas. El Contratista suministrará el equipo y aparatos necesarios para los ensayos. b) Sistemas de desagüe. Ensayo con agua: Se taponarán todas las aberturas del sistema de tuberías de desagüe y ventilación para permitir el rellenado con agua hasta el nivel del tubo vertical de ventilación más alto sobre la cubierta. El sistema se rellenará con agua, que retendrá durante 30 minutos sin presentar caída alguna del nivel del agua superior a 10 cm. Cuando haya de ensayarse alguna parte del sistema, el ensayo se realizará del mismo modo que se especifica para el sistema completo, excepto cuando se instala un tubo vertical de 3 m. sobre la parte que haya de probarse para mantener la suficiente presión o se hará uso de una bomba para mantener la presión exigida. c) Sistemas de Agua. A la terminación de la instalación de los conductos, y antes de colocar los aparatos, se ensayarán los sistemas completos de agua fría a una presión hidrostática mínima de 7,00 Kg./cm2. Durante 30 minutos como mínimo, demostrando ser estancas a esta presión. Cuando antes de la terminación se hayan de tapar una parte del sistema de la tubería de agua, dicha parte se ensayará separadamente de la misma manera. d) Trabajos defectuosos. Si durante los ensayos o durante la inspección se observasen defectos, se retirarán todos los trabajos defectuosos y se sustituirán adecuadamente, después de lo cual se repetirán las pruebas e inspección. Las reparaciones de las tuberías se efectuarán con materiales nuevos. No



8/22

se aceptarán el calafateo de los agujeros ni las uniones roscadas. El Contratista general responderá de la instalación durante un año a partir de la recepción definitiva. 3.1.10.- LIMPIEZA Y AJUSTE. A la terminación de los trabajos se procederá a la limpieza total de la instalación. Todo el equipo, tuberías, válvulas, accesorios, etc. se limpiarán perfectamente eliminando de los mismos cualquier acumulación de grasa, suciedad, limaduras metálicas de cortes de metales, cieno, etc. Toda decoloración y cualquier daño a cualquier parte del edificio, su acabado y elementos, que se hubieran producido como consecuencia del incumplimiento por parte del Contratista. Se efectuará adecuadamente la limpieza de las redes de las tuberías, se repararán debidamente por cuenta del Contratista, sin cargo adicional alguno para la Propiedad. Las válvulas y otros elementos del sistema se ajustarán en forma que su funcionamiento resulte silencioso. Los dispositivos de regulación automática se ajustarán para su adecuado funcionamiento. 3.1.11.- ESTERILIZACION. Todos los sistemas de tuberías de distribución de agua se esterilizarán con una solución un mínimo de cincuenta partes por millón de cloro disponible líquido, o una solución de hipoclorito sódico. La solución esterilizante permanecerá en el interior del sistema durante un tiempo no inferior a 8 horas, durante el cual se abrirán y cerrarán varias veces todas las válvulas y grifos. Después de la esterilización se eliminará la solución del sistema por inundación con agua limpia, hasta que el contenido residual de cloro no sea superior a 0,2 partes por millón. 3.1.12.- DIBUJO DE OBRA TERMINADA. El Contratista presentará a la aprobación del Arquitecto cualquier variación a introducir en la obra y presentará al final dos juegos de planos de instalación y obra ya terminada. 3.1.13.- PINTURA. Todas las tuberías vistas se pintarán tal como se indica en la correspondiente Sección del Pliego General de Condiciones. En particular la tubería de hierro y los depósitos, si fueran de chapa, llevarán dos manos de minio.



9/22

3.2.- CALEFACCION Y VENTILACION. 3.2.1.- OBJETO. El trabajo comprendido en esta Sección del Pliego de Condiciones consiste en el suministro de todas las instalaciones, mano de obra, equipo, accesorios y materiales y en la ejecución de todas las operaciones necesarias para la instalación completa de los sistemas de calefacción y ventilación, con inclusión de los elementos de equipo especial que se especifican más adelante, de estricto acuerdo con esta Sección del Pliego de Condiciones, los planos correspondientes y sujeto a las cláusulas y condiciones del contrato. 3.2.2.- TRABAJO RELACIONADO CON ESTE CAPITULO. a) Pintura. Toda la pintura se suministrará y ejecutará de acuerdo con la Sección 13 del Pliego de Condiciones. b) Instalación eléctrica. Todos los motores y reguladores suministrados de acuerdo con esta Sección se conectarán de acuerdo con las normas del al Delegación de Industria y el Reglamento Electrotécnico de Baja tensión. c) Bancadas. Las bancadas de hormigón para la maquinaria y demás equipo se suministrará de acuerdo con la Sección 2 del Pliego de Condiciones, pero el trabajo comprendido en la presente Sección, e incluirán el suministro de toda la información, plantillas, pernos de anclaje, etc., necesarios. 3.3- GENERALIDADES. a) Planos. Los planos de contrato indicarán la extensión y disposición general de los trabajos de calefacción. Si el Contratista estimase necesario apartarse de lo establecido en muchos planos, presentará a la aprobación del Arquitecto, tan pronto como sea posible, los detalles de tales modificaciones y las causas que las justifiquen. No se efectuará modificación alguna sin la previa aprobación por escrito del Arquitecto. b) Pliego de Condiciones. No se pretende que este Pliego de Condiciones contenga todos los detalles de construcción o equipo. El Contratista de la presente Sección de este Pliego suministrará e instalará todos los elementos que sean necesarios para la completa ejecución del trabajo, estén o no dichos detalles indicados o especificados taxativamente.



10/22

c) Productos normales. Los elementos principales del equipo serán de la mejor calidad empleada para el servicio a que se destinen y consistirán en productos de fabricantes acreditados. Cada componente principal del equipo llevará el nombre y dirección del fabricante y el número de catálogo en una placa identificadora firmemente fijada en lugar bien visible. No será admisible que únicamente lleven la placa del agente distribuidor. d) Diferencias en el Pliego de Condiciones. No se rechazará basándose en diferencias de pequeña importancia el producto de cualquier fabricante acreditado, habitualmente dedicado a la fabricación comercial de equipo de calefacción, siempre que este cumpla con todos los requisitos esenciales referentes a materiales de este Pliego. El Contratista presentará una relación donde se hará descripción completa de todos los detalles en los que el equipo que se propone suministrar difiere del Pliego de Condiciones, así como de cualquier salvedad que a dicho Pliego pueda ponerle. Si no presentase tal relación se entenderá que está de acuerdo en ajustarse a todos los requisitos del Pliego. e) Relación de material y equipo. Tan pronto como sea posible dentro de los 30 días siguientes a la fecha de adjudicación del contrato y antes de dar comienzo a la instalación del material, equipo o dispositivo alguno, se presentará a la aprobación del Arquitecto una relación completa de los materiales, equipo, dispositivos que se proponen instalar. La relación comprenderá datos de catálogo, diagramas, gráficos de las bombas, planos de taller y cualquier otra información descriptiva que el Arquitecto necesite. Se rechazará cualquier material o equipo de los contenidos en la relación que no cumpla con los requisitos del Pliego. f) Protección. Se cuidará la protección durante el periodo de construcción para evitar daños debidos a la suciedad, agua, agentes químicos o mecánicos u otra clase perjuicios, del equipo, materiales y dispositivos instalados según esta Sección del Pliego. Se protegerá el equipo y todas las aberturas de las tuberías se cerrarán con casquetes o tapones. Se inspeccionará cuidadosamente el interior de cada válvula, accesorio, tramo de tubería, etc. se limpiarán perfectamente antes de su instalación. A la terminación del trabajo se limpiarán a la perfección el equipo y materiales y se entregará en condiciones satisfactorias para el Arquitecto. g) Conexiones al equipo. El Contratista suministrará todos los materiales y mano de obra necesarios para conectar a los sistemas de calefacción todo el equipo que necesiten las conexiones que se especifiquen en este Pliego o en otras secciones del mismo o se indiquen en los planos. h) Rozas. Solo se efectuarán rozas en la construcción con el permiso del Arquitecto. Los daños que se produzcan al edificio, tuberías, tendido eléctrico, equipo, etc., como consecuencia de las rozas efectuadas para la instalación, se repararán sin gasto adicional alguno para el propietario por mecánicos especializados en el trabajo que se refiera.



11/22

i) Sustituciones. Los materiales y equipos aquí especificados son considerados como de primera calidad y adecuados para el uso a que se destinan. Podrán ser aprobadas sustituciones de los mismos mediante peticiones por escrito, acompañadas de la información completa relativa a la sustitución, que sean hechas al Arquitecto. Cuando una petición de sustitución para un elemento o partida determinada haya sido denegada, tal partida o equipo será suministrado conforme se especifica. j) Calidad de los materiales. Todos los elementos de equipo, accesorios y partes componentes de los distintos sistemas, serán nuevos, adecuados para el servicio a que se destinan, y estarán exentos de defectos en el material y la mano de obra. Todo el trabajo que, dentro del periodo de dos años después de la aceptación del sistema se descubra que es defectuosos, será reemplazado, sin costo alguno para la Propiedad. k) Mano de obra. Todos los operarios serán expertos en sus profesiones y estarán capacitados para realizar trabajo de primera calidad. Los aprendices trabajarán solamente bajo la supervisión directa de los oficiales mecánicos. 3.2.5.- CONDICIONES DE INSTALACION. a) Manufactura. Todas las tuberías serán cortadas con exactitud en las dimensiones establecidas en el lugar y se colocará en su sitio sin combarla ni forzarla. Se instalará de modo que pueda dilatarse y contraerse libremente sin daño para la misma ni para otros trabajos. La tubería de hierro forjado se cortará con herramientas cortadoras de tuberías cortadas, se escariarán para eliminar las rebabas y para conservar el diámetro total de las mismas. Todos los cambios de tamaño se efectuarán mediante accesorios de reducción y los cambios de dirección por medio de piezas especiales, excepto cuando se trate de tuberías de hasta 2 pulgadas inclusive de tamaño en cuyo caso se permitirá el doblado de las mismas siempre que se utilice una maquina hidráulica de doblar y se eviten deformaciones, depresiones o arrugas. Las conexiones de las tuberías al equipo estarán de acuerdo con los detalles de los planos o se ejecutarán en la forma ordenada por el Arquitecto. b) Tuberías para fuel-oil. Las tuberías para fuel-oil se instalarán en la forma indicada en los planos, completas, con todas las válvulas, manguitos, válvula de flotador de nivel constante, aislamiento, accesorios, etc., necesarios para obtener una instalación completa. Las tuberías para fuel-oil instaladas bajo tierra se pintarán con asfalto antes de proceder al relleno. c) Soldadura. Solamente se ejecutará por soldadores expertos. Todos los cambios de dirección e intersecciones de tuberías soldadas se efectuarán por medio de accesorios para soldar excepto cuando se permita específicamente otra cosa en este Pliego. No se permitirá soldar las tuberías a inglete para formar codos, entallarlas para formar tes ni procedimiento alguno semejante.



12/22

Cuando lo ordene el Arquitecto se cortará un cupón de ensayo por cada 12 cm. y se entregará al mismo para su ensayo. d) Silletas de protección para el aislamiento de tuberías. Se suministrarán e instalarán silletas de protección para el aislamiento de la tubería, en cada suspensor o soporte, para todas las tuberías de agua caliente, de 2½ pulgadas y mayores. No se requieren silletas para las tuberías de 2 pulgadas y menores que descansarán directamente sobre los suspensores o soportes. Las silletas se elegirán para proteger el aislamiento. e) Soportes y suspensores.

Las tuberías: Irán firmemente soportadas. Los tendidos verticales de tuberías irán soportados por abrazaderas o collarines de acero forjado al nivel de cada piso y a intervalos no superiores a 2 metros. Cuando varios tendidos vayan instalados paralelos entre sí pueden emplearse suspensores trapezoidales en lugar de suspensores independientes. Todos los suspensores irán provistos de tensores o de otros medios aprobados de ajuste. Cuando las tuberías no vayan suficientemente bajas para permitir el empleo de tensores, se emplearán otros medios de ajuste. No se aceptarán suspensores de cadena, pletina, barra taladrada o de alambre. Anclajes: Los anclajes de tuberías consistirán en collarines de acero con orejetas y pernos para su amordazado y para la fijación de las riostras de anclaje, o según se disponga en los planos. Las riostras de anclaje se instalarán de modo más eficaz para lograr el arriostramiento necesario. No se fijará ninguna riostra en lugares donde su instalación signifique un detrimento para la construcción del edificio. Antes de su instalación se presentarán al Arquitecto para su aprobación, detalles de los anclajes.

f) Cada columna vertical. Tendrá en su derivación una clave de ida y otra de retorno y grifos, a fin de poder aislar cada una separadamente en casos de conveniencia y todas ellas conectadas a una tubería que vaya a unirse a la tubería maestra de desagüe. 3.2.6.- CALDERAS Y ELEMENTOS AUXILIARES. Las calderas de agua caliente se instalarán según las características indicadas en los planos. Deberán ser de hierro fundido y seccionadas por elementos. Como rendimiento normal no se computarán más de 8.000 cl./hora por m2. Permitirá su aplicación por acoplamiento de nuevos elementos e irá provista de regulador automático de combustión, termómetro, válvula de seguridad, llaves de paso de ida y retorno y su quemador correspondiente si así se determina. Se instalará de modo que se obtengan las tolerancias recomendadas por el fabricante. 3.2.7.- SERVICIO DE CALDERAS. El fabricante de las calderas facilitará los servicios de un ingeniero especializado y competente en la puesta en marcha e instrucción en el funcionamiento de la caldera.



13/22

3.2.8.- RADIADORES.

Los radiadores serán de hierro fundido, chapa o aluminio, según proyecto, y seleccionados por elementos del tipo y dimensiones indicados en el proyecto. Tendrán llave de paso a doble reglaje, para poder graduar a voluntad la emisión de calor. Normalmente irán colgados en las paredes a una altura del suelo de 20 cm. En este caso serán de topo sin patas. En algunos casos especiales podrán tener patas e irán apoyados en los pisos.

Estarán garantizados para la presión de trabajo de 70 Kg./cm2. a la que se probará cada uno de ellos. Como rendimiento normal de los radiadores se admitirán hasta 500 calorías por metro cuadrado de superficie de radiación.

Los soportes de los radiadores sin patas, serán de hierro fundido, con las dimensiones necesarias para cada caso. Los delanteros irán anudados convenientemente para la sujeción del aparato. La parte posterior de cada soporte llevará un orificio en el que se colocará un trozo de varilla de hierro en sentido perpendicular al soporte, que asegure el recibido del mismo. Los soportes colgantes irán recibidos en la pared con mortero o fijados con tornillos a piezas metálicas recibidas en la pared. 3.2.9.- DEPOSITO DE EXPANSION.

Será de chapa de hierro galvanizada de 4 mm. con indicador de nivel y desagüe con llave. Se instalarán con sus palomillas. 3.2.11.- CHIMENEAS.

Se compondrán de dos gruesos, con cámara de aire que aísle y evite la elevación de temperatura por el exterior. Se sujetarán a los muros con abrazaderas de hierro de perfil T, distanciadas un metro, o irán embebidas en la fábrica de la chimenea y recibidas a los muros. En todos los casos se construirán con ladrillo refractario los tres primeros metros sobre el nivel de salida del generador y todo el recorrido horizontal.

Cuando vayan al interior los pasos de los pisos, se harán disponiendo brochales o el necesario aislamiento.

Se incluirán en la construcción de las chimeneas los registros necesarios para la limpieza, construidos con los marcos de hierro y cierre de chapa del palastro.

En los casos en que la chimenea deba prolongarse sobre la altura de los edificios colindantes, éstas prolongaciones se construirán con armadura de hierro y chapa de palastro. En estos casos se rematará la chimenea con caperuza de hierro. 3.2.12.- DEPOSITO DE FUEL-OIL.

Se suministrarán e instalarán depósitos para almacenamiento de fuel-oil en los puntos indicados en los planos. Para cada depósito se instalará un indicador de nivel en el orificio de ventilación del mismo, el cual se extenderá hasta la rasante, terminando en una caja de toma impermeable y a prueba de entrometidos. Los depósitos de almacenamiento instalados al exterior de los edificios o bajo tierra irán provistos de niveles del tipo de indicación a distancia con indicador de esfera situado en el cuarto de calderas en los puntos indicados en los planos o donde ordene el Arquitecto. Los tubos capilares de los niveles se instalarán en un conducto de



14/22

acero galvanizado para su protección. Para cada depósito se instalará una tubería de ventilación de acero galvanizado del tamaño indicado en los planos. Estas tuberías se prolongarán al exterior de edificio o hacia arriba a lo largo del edificio desde los depósitos subterráneos y terminarán en un cuello de cisne que ajuste con una pantalla cortallamas a 2,0 m. como mínimo sobre la rasante y 60 cm. de distancia de cualquier ventana del edificio. b) Tapas y bastidores de registros de acceso. Depósitos de fuel-oil.

Las tapas y bastidores de registros de acceso para el depósito de fuel-oil serán para servicios de aceras, de fundición de hierro, bastidor cuadrado, tapa redonda, reforzados modelo normalizado CAMPSA o similar. 3.2.13.- AISLAMIENTO.

La tubería maestra horizontal de ida y retorno se aislará con coquillas de un material aislante, previamente aprobado. 3.2.12.- PINTURA.

Se ajustará a lo especificado en el apartado 13 del presente Pliego de Condiciones.. 3.2.13.- SISTEMAS DE VENTILACION. a) Generalidades.

Se realizará el sistema de ventilación conforme a lo indicado en los planos del Proyecto. b) La toma general de aire.

Será adecuada para el servicio exterior, y comprenderá rejilla de lamas, en su parte externa y malla metálica con tamiz amplio en su parte interna. c) Filtros de aire.

Se situarán en batería, según el número y dimensiones indicadas en planos. d) Grupo Motor Ventilador.

Se instalará sobre su bancada correspondiente aislada para vibraciones, y las características del equipo serán las indicadas en los planos correspondientes. e) Conducto de impulsión.

Será de chapa metálica. En su salida del ventilador se preverá una conexión flexible para anular vibraciones. f) Rejillas de Impulsión. Se realizarán en los laterales del conducto principal y serán en número y dimensiones, tal como se indica en los planos. g) Uniones entre tramos.



15/22

Las uniones entre tramos de distinta sección del conducto se ejecutarán esmeradamente,

con el fin de evitar obstáculos considerables a la circulación del aire a través de estos. h) Rejillas.

Se instalará también rejillas para expulsión del aire al exterior, el número de ellas será el indicado en los planos, así como el tipo y dimensiones correspondientes. 3.2.14.- LIMPIEZA. a) Generalidades.

Una vez terminados los trabajos todas las partes de la instalación se limpiarán perfectamente. Todo el equipo, tuberías, válvulas, accesorios, etc., se limpiarán de toda grasa, suciedad, recortes de metal, cieno, etc., que pudiera haberse acumulado. Cualquier decoloración u otro daño causado a cualquier parte del edificio, o su acabado debido a que el Contratista no llevase a cabo una limpieza adecuada del equipo o de las instalaciones de tuberías se repasará por dicho Contratista sin gasto adicional para el propietario. b) Lavado de calderas.

Antes de poner las calderas en servicio o de efectuar la prueba final de cualquier sistema se procederá al limpiado con agua de la caldera antes de su puesta en funcionamiento. c) Limpieza defectuosa.

Si cualquier tubería o las calderas, etc., resultase obstruida por la suciedad, debido al aceite o grasa en las redes, después de haber sido aceptado el trabajo, el Contratista habrá de desconectar, limpiar y volver a conectar las tuberías y volver a lavar las calderas, en la forma anteriormente especificada. 3.2.15.- AJUSTE DE COMPENSACION. a) Generalidades.

Todos los sistemas se ajustarán compensarán de modo que cumplan los requisitos del Pliego y de los planos. Todos los reguladores y sistemas de control se ajustarán para que cumplan su función según los especificado. b) Ajuste de quemadores.

Los quemadores se ajustarán de conformidad con las instrucciones del fabricante, especialmente en lo referente a los ajustes de los termómetros de calderas e instrumentos análogos. El termostato del transporte de aceite se ajustará para una temperatura de 122 ºF (50 ºC) para funcionamiento horizontal rotatorio y a una temperatura más alta para los quemadores mecánicos 145 ºF (63 ºC) aproximadamente.

Los productos de combustión se probarán con un aparato “Orsat” y los ajustes se harán para asegurar una lectura de CO2 de no más de 13% ni menos de 12% en fuego alto, con los valores correspondientes del 12% y 11% en fuego bajo, todo en armonía con una temperatura de gases de la combustión de, aproximadamente, 205 ºC o menor en fuego alto y 0% de CO2 en todos los casos.



16/22

3.2.16.- ENSAYOS. a) Generalidades.

Antes de la recepción definitiva el Contratista ensayará toda la instalación y el Arquitecto dará en su caso la aprobación. El Contratista suministrará todo el equipo y accesorios para los ensayos. b) Redes de tuberías.

Todas las redes de tuberías para el agua caliente se ensayaran a una presión hidrostática igual dos veces a la presión de trabajo; esta presión no será nunca inferior a 3 Kg./cm2. Y se demostrará su estanqueidad a la mencionada presión. Las tuberías que hayan de ir ocultas se ensayarán y recibirán la aprobación del Arquitecto antes de ocultarse. c) Depósitos de fuel-oil.

Antes de proceder al relleno de las zanjas de las tuberías de fuel-oil, se realizará una prueba de presión de aire de o,7 Kg./cm2. En las tuberías y depósito durante un tiempo no inferior a 30 minutos, o del tiempo suficiente para completar la inspección ocular de todas las uniones y conexiones. Podrá utilizarse un tapón de pruebas de fontanero en la aspiración terminal más baja dentro del depósito. La tapa del respiradero a prueba de intemperie en la conducción de ventilación, será provisionalmente levantada y reemplazada por una tapa para tubería por el tiempo que dure la prueba. d) Sistema de ventilación.

A la terminación y antes de la aceptación de la instalación, el Contratista someterá los sistemas de ventilación, a todas las pruebas que pueda requerir el Arquitecto. Estas serán pruebas de capacidad y de funcionamiento general dirigidas por un Técnico capacitado. Las pruebas deberán demostrar las capacidades especificadas en las diversas partes del equipo. Se utilizará un instrumento de lectura de directa de velocidad, que haya sido probado y contrastado recientemente, para demostrar que el flujo de aire entre los distintos conductos ha sido regulado de tal forma, que admita y expulse la cantidad de litros de aire requeridos por segundo por las distintas bocas de alimentación y expulsión. Los ensayos se llevarán a cabo en presencia del representante autorizado por el Arquitecto. Las pruebas de funcionamiento general abarcarán un periodo no inferior a 12 horas, y demostrarán que el equipo completo está funcionando de acuerdo con el Pliego de Condiciones y a la entera satisfacción del Arquitecto. El Contratista suministrará todos los instrumentos, equipo de ensayos, y personal que sean necesarios para las pruebas. e) Trabajo defectuoso.

Si los ensayos o inspección ponen de manifiesto defectos, se desmontarán y reemplazarán las instalaciones y materiales defectuosos y se repetirán los ensayos e inspecciones sin coste adicional alguno para el Propietario. Las reparaciones de las tuberías se harán con material nuevo. No se aceptará retacar los agujeros ni las puntas roscadas.



17/22

3.2.17.- INSTRUCCIONES DE FUNCIONAMIENTO Y ENTRETENIMIENTO.

Se colocarán en los lugares indicados por el Arquitecto en la proximidad del equipo, instrucciones impresas que regulen el funcionamiento y entretenimiento de cada elemento del mismo. Dichas instrucciones se montarán en bastidores de madera con cubierta de vidrio o plástico. 3.2.18.- LISTA DE PIEZAS DE REPUESTO Y PRECIO.

Con cada elemento de equipo suministrado por un fabricante se acompañarán dos ejemplares de listas de piezas de repuesto, listas de precios y manuales de funcionamiento, además de los planos de taller y datos de catálogo necesarios. 3.2.19.- PRUEBAS DEFINITIVAS DE TEMPERATURA.

Cuando el sistema se halle totalmente instalado y con objeto de hacer la recepción, se efectuará el ensayo de temperatura en los diferentes locales del edificio, cuyo resultado ha de satisfacer las condiciones del proyecto.



18/22

3.3.- ELECTRICIDAD.

3.3.1.- OBJETO.

El trabajo a que se refiere esta Sección del Pliego de Condiciones comprende el suministro de todo el equipo, la mano de obra y materiales, así como la ejecución de todas las operaciones relacionadas con la instalación de la distribución de alumbrado, según se indica en los planos y se especifica en la presente Sección del Pliego de Condiciones. 3.3.2.- CONDICIONES GENERALES. a) Materiales y mano de obra.

Todos los materiales y mano de obra deberán cumplir las condiciones y normas dadas en las Secciones aplicables en este Pliego de Condiciones y Publicaciones de la “Asociación de la Electrotécnica Español” y “Reglamento Electrotécnica de Baja Tensión” aprobado por Decreto de 3 de Junio de 1.955. b) Productos normales.

Las partidas más importantes del equipo eléctrico deben ser de la mejor calidad usada con el propósito según la práctica comercial y debiendo ser producto de un fabricante acreditado. Cada uno de los componentes principales del equipo, tales como aparatos de luz, paneles e interruptores, deberán tener el nombre del fabricante y el número de catálogo estampado en el equipo. 3.3.3.- SISTEMAS DE BAJA TENSION, ALUMBRADO. a) Materiales. 1.- Conductos: Los conductos serán según se indica a continuación:

a) Los conductos rígidos serán de acero con soldadura continua y sin aislamiento interior, para instalaciones en interiores y galvanizadas para instalaciones exteriores, subterráneas o cuando hayan de ir empotrados en las losas de pisos. Los conductos se construirán de acero dulce y serán adecuados para su doblado en frío por medio de una herramienta dobladora de tubos. Ambos extremos de tubo serán roscados, y cada tramo de conducto irá provisto de su manguito. El interior de los conductos será liso, uniforme y exento de rebabas.

Si el proyecto lo indicase, podrán ser también de policloruro de vinilo, estanco, estable hasta 60 ºC y no propagador de la llama, con grado de protección 3 o 5 contra daños mecánicos.

b) Los conductos empotrados o en falsos techos serán de los flexibles, también llamados traqueales, de policloruro de vinilo, estanco, y estable hasta la temperatura de 60 ºC, no propagador de las llamas, con grado de protección 3 o 5 contra daños mecánicos, de diámetro interior no inferior a 9 mm.



19/22

c) Todos los accesorios, manguitos, contratuercas, tapones roscados, cajas de inspección, cajas de empalmes y salida, serán de acero o P.V.C., según los casos. Tanto en instalaciones empotradas como al descubierto, las cajas podrán ser de aluminio. Se eludirá la instalación de características Bergman, empleándose las cajas de aluminio o material galvanizado cuando vayan empotradas en cuyo caso el empalme con los manguitos y cajas se soldará para conseguir el más absoluto hermetismo.

2.- Conductores:

Los conductores se fabricarán de cobre electrolítico de calidad y resistencia mecánica uniforme, y su coeficiente de resistividad a 20 ºC. será del 98% al 100%.

Todos los conductores de cobre irán provistos de baño de recubrimiento de estaño. Este recubrimiento deberá resistir la siguiente prueba: A una muestra limpia y seca de hilo estañado se le da forma de círculo de diámetro equivalente a 20 ó 30 veces el diámetro del hilo, a continuación de lo cual se sumerge durante un minuto en una solución de ácido hidroclorídrico del 1,088 de peso específico a una temperatura de 20 ºC. Esta operación se efectuará dos veces, después de lo cual no deberán apreciarse puntos negros en el hilo. La capacidad mínima del aislamiento de los conductores será de 500 V.

a) El aislamiento de goma con revestimiento de algodón trenzado de los conductores consistirá en una mezcla de goma virgen resistente al calor, equivalente al 35 por 100 en peso, un máximo de un 5 por 100 de resina y un máximo de 3,5 por 100 de azufre, de una resistencia mínima a la rotura de 80 Kg./cm2. L a temperatura normal de trabajo del cubre sin que produzcan daños al aislamiento será de 70º a 75 ºC. El aislamiento no modificará las características mecánicas en más de un 15 por 100 después de 200 horas a 78 ºC. El acabado exterior de los conductores consistirá en algodón trenzado impregnado con barniz. El barniz no se ablandará a una temperatura de 60 ºC., ni en las vueltas adyacentes del hilo mostrarán tendencia a aglutinarse unas con otras.

b) La sección mínima de los conductores será de 2,5 mm2., hasta 15 A. excepto en los

casos de centralización de reactancias en los que las uniones de las mismas con los puntos de luz correspondientes puedan ser de 1,5 mm2.

c) Para la electrificación del alumbrado en continua la sección mínima será de 6 mm2.

3.- Cinta aislante:

La cinta aislante (de goma, fricción o plástico) tendrá una capacidad de aislamiento que exceda a 600 V. 4.- Interruptores de alumbrado:

Los interruptores de alumbrado serán adecuados para una tensión continua a 12 V. Los interruptores serán de tipo intercambiable de unidad sencilla con cuerpo moldeado de melamina, y cableado posterior. Las placas de los artefactos podrán ser parte integral de los interruptores. El acabado de la manilla del interruptor será de marfil o similar. El modelo será aprobado por el Arquitecto.



20/22

6.- Aparatos de iluminación: Todos los aparatos se suministrarán completos con cebadores, reactancias, condensadores, y lámparas y se instalarán de acuerdo con este Pliego de Condiciones Normales.

a) Todos los aparatos deberán tener un acabado adecuado resistente a la corrosión en todas sus partes metálicas y serán completos con portalámparas y accesorios cableados. Los portalámparas para lámparas incandescentes serán de una pieza de porcelana o baquelita, cuando sea posible. Cuando sea necesario el empleo de unidad montada al sistema mecánico del montaje será efectivo, no existirá posibilidad de que los componentes del conjunto se muevan cuando se enrosque o desenrosque una lámpara. No se emplearán anillos de porcelana roscados para la sujeción de cualquier parte del aparato. Las reactancias para lámparas fluorescentes suministrarán un voltaje suficientemente alto para producir el cebado y deberán limitar la corriente a través del tubo a un valor de seguridad predeterminado.

Las reactancias y otros dispositivos de los aparatos fluorescentes serán de construcción robusta, montados sólidamente y protegidos convenientemente contra la corrosión. Las reactancias y otros dispositivos serán desmontables sin necesidad de desmontar todo el aparato. El cableado en el interior de los aparatos se efectuará esmeradamente y en forma que no cause daños mecánicos a los cables. Se evitará el cableado excesivo. Los conductores se dispondrán de forma que queden sometidos a temperaturas superiores a las designadas para los mismos. Las dimensiones de los conductores se basarán en el voltaje de la lámpara, pero los conductores en ningún caso serán de dimensiones inferiores a 6 mm2. El aislamiento será plástico o goma. No se emplearán soldaduras en la construcción de los aparatos, que estarán diseñados de forma que los materiales combustibles adyacentes no puedan quedar sometidos a temperaturas superiores a 90º. La fabricación y tipo de los aparatos será según muestra en los planos.

b) Los aparatos a pruebas de intemperie serán de construcción sólida, capaces de resistir sin deterioro la acción de la humedad e impedirán el paso de ésta a su interior.

3.3.4.- MANO DE OBRA. a) Conductos. El sistema de conductos se instalará según se indique en los planos y según sigue:

Los conductos se instalarán en forma que quede eliminada cualquier posible avería por recogida de condensación de agua y todos los tramos de conductos se dispondrán de manera que no se produzcan estancamientos o bolsas de agua siempre que sea posible. Se adoptarán las precauciones necesarias para evitar el aplastamiento de suciedad, yeso u hojarasca en el interior de los conductos, tubos, accesorios y cajas durante la instalación. Los tramos de conductos que hayan quedado taponados, se limpiarán perfectamente hasta dejarlos libres de dichas acumulaciones, o se sustituirán conductos que hayan sido aplastados o deformados.



21/22

Los tramos de conductos al descubierto se mantendrán separados a una distancia mínima de 150 mm. de tramos paralelos de tubos de humos, de tuberías de vapor o de agua caliente, y dichos tramos de conductos se instalarán paralelos o perpendiculares a los muros, elementos estructurales o intersecciones de planos verticales y cielos rasos. Se evitará siempre que sea posible todos los codos e inflexiones. No obstante, cuando sean necesarios se efectuarán por medio de herramienta dobladora de tubos a mano o con máquina dobladora. La suma de todas las curvas de un mismo tramo de conducto no excederá de 270º. Si un tramo de conducto precisase la implantación de codos, cuya suma exceda de 270º, se instalarán cajas de paso o tiro en el mismo. Los conductos que hayan sido cortados se escariarán cuidadosamente para eliminar las rebabas existentes. Todos los cortes serán escuadrados al objeto de que el conducto pueda adaptarse firmemente a todos los accesorios. No se permitirán hilos de rosca al descubierto. Los conductos se fijarán firmemente a todas las cajas de salida, de empalme y de paso, mediante contratuercas y casquillos. Se tendrá cuidado de que quede al descubierto el número total de hilos de rosca al objeto de que el casquillo pueda ser firmemente apretado contra el extremo del conducto, después de lo cual se apretará la contratuerca para poner firmemente el casquillo en contacto eléctrico con la caja. Las contratuercas y casquillos serán del tamaño adecuado al conducto que se haga uso. Los hilos de rosca serán similares a los hilos normales del conducto usado. Los conductos y cajas se sujetarán por medio de pernos de fiador en ladrillo hueco, por medio de pernos de expansión en hormigón y ladrillo macizo y clavo Spit sobre metal. Los pernos de fiador de tipo tornillo se usarán en instalaciones permanentes, y los de tipo de tuerca cuando de precise desmontar la instalación, y los pernos de expansión serán de apertura efectiva. Serán de construcción sólida y capaces de resistir una tracción mínima de 20 Kg. No se hará uso de clavos por medio de sujeción de cajas o conductos. No se permitirán los tacos de madera insertos en la obra de fábrica o en el hormigón como base para asegurar los soportes de conductos.

b) Tomacorrientes.

Los tomacorrientes se instalarán en los lugares indicados en los planos. El Contratista estudiará los planos generales del edificio en relación con el aspecto que rodea a cada tomacorriente, con el fin de ajustar su trabajo a los de otros oficios necesarios. c) Interruptores.

El Contratista instalará interruptores de alumbrado en los lugares indicados en los plano, según se ha especificado previamente.



22/22


ENGINYER TÈCNIC INDUSTRIAL Signatura: Tarragona, Novembre de 2004




4. RELACIO DE PLANOLS





5. PRESSUPOST

AUTOR: ROGER GELONCH VILAMAJO TUTOR: JOSE RAMON LOPEZ LOPEZ


Projecte de control d’energia solar tèrmica, fotovoltaica i de persianes. Pressupost


1/25

5. PRESSUPOST.

El present pressupost està format per tres apartats diferents:

5.1 Quadre de preus.

5.2 Amidaments.

5.3 Disseny i serigrafia de les plaques.

5.4 Resum del pressupost.

En el primer apartat es llistarà tot el material necessari en unitats totals requerides per dur a terme el projecte. Aquestes unitats seran les totals necessàries per a la realització de la instal·lació.

En el segon apartat es llistaran els preus unitaris descompostos per a cada component

que formi part de la instal·lació. Al tercer apartat es llistarà el cost total de la cada element de que consta la instal·lació.

Amb aquest apartat obtindrem el pressupost d’execució de l’obra.



2/25

5.1. Quadre de preus. 1) ACS i calefacció. Radiadors. Element radiador d’alumini model JET80 de la marca ROCA amb potencia

calorífica de 187 kcal/h, inclou connexió de 1”, taps, detentors, reduccions, manguitos i suport de muntatge.

Codi Unitat Descripció Part unitària Cost Cost total h. Oficial 1ª 0.100 13.21 1.32 h. Ajudant 0.100 11.90 1.19

Ut. Element Al. JET80 1.000 13.40 13.40 Ut. Clau monogiro

ROCA 3/8” 0.120 5.05 0.61

Ut. Purgador radiad. Manual DICOSA

0.120 0.36 0.04

Ut. Suport ROCA pannell

0.240 0.43 0.10

Ut. Detentor Roca 3/8” recte

0.120 4.57 0.55

1.1

% Costos indirectes 0.030 17.12 0.51 Total 17.63 €

Caldera. Caldera de gas-oil MODEL GT1.05 de la casa FERROLI amb potencia tèrmica

útil de 27000 kcal/h, amb un cabdal de 2.86 kg/h i amb un angle d’injecció de 60º.

Codi Unitat Descripció Part unitària Cost Cost total h. Quadrilla calefacció 5.000 25.10 125.50 h. Calefacció GT1.05

FERROLLI 1.000 2500.00 2500.00

Ml. Canonada coure Ø 22

10.000 3.40 34.00

Ml. Aïllant 22/5 mm. 10.000 0.35 3.50 Ut. Xemeneia Flex-Rite

D= 180 12.000 4.50 54.00

Ut. Colze Flex-Rite D=180

1.000 37.50 37.50

1.2




3/25

Cremador. El cremador serà el model SPATIO 1R de la casa FERROLI. Aquest te tres regulacions amb les corresponents potències per a cada posició.

Codi Unitat Descripció Part unitària Cost Cost total

h. Oficial 1ª 0.500 13.21 6.61 h. Ajudant 0.500 11.90 5.95

Ut. Cremador SPATIO 1R

1.000 450.00 450.00

Ut. Tornilleria diversa 4.00 0.50 2.00

1.3


Canonada Ø 14 mm2. Instal·lació de canonada de coure amb un diàmetre de 14 mm2.,

s’inclou soldadura estany - plata, colzes, tes, i altres accessoris necessaris, aïllat amb Armaflex d’espessor 9 mm totalment instal·lat.

Codi Unitat Descripció Part unitària Cost Cost total Hr. Oficial 1ª 0.150 13.21 1.98 Hr. Ajudant 0.100 11.90 1.19 Ml. Canonada Coure

rígid 14 mm. M/H 1.000 1.36 1.36

Ut. Colze coure 14 mm. M/H

0.350 0.38 0.13

Ut. Te coure 14 mm. H 0.120 0.41 0.05 Ml. SH/Armaflex 9-12

mm. 1.00 1.40 1.40

1.4


Canonada Ø 16 mm2. Instal·lació de canonada de coure amb un diàmetre de 16 mm2.

s’inclou soldadura estany - plata, colzes, tes, i altres accessoris necessaris, aïllat amb Armaflex d’espessor 9 mm totalment instal·lat.


h. Oficial 1ª 0.300 13.21 3.96 h. Ajudant 0.300 11.90 3.57

Ml. Canonada Coure rígid 16 mm. M/H

1.000 1.70 1.70


0.350 0.93 0.33


mm. 1.00 1.40 1.40

1.5




4/25

Canonada Ø 22 mm2. Instal·lació de canonada de coure amb un diàmetre de 22 mm2. s’inclou soldadura estany - plata, colzes, tes, i altres accessoris necessaris, aïllat amb Armaflex d’espessor 9mm totalment instal·lat.

Codi Unitat Descripció Part unitària Cost Cost total h. Oficial 1ª 0.300 13.21 3.96 h. Ajudant 0.300 11.90 3.57

Ml. Canonada Coure rígid 22 mm. M/H

1.000 2.02 2.02


0.350 1.40 0.49


mm. 1.00 1.40 1.40

1.6


Captador solar. Instal·lació del col·lector solar model PS. Amb una superfície captadora

útil de 1.78 m2, i amb una superfície total de 2.09 m2. Comporta la instal·lació del col·lector sobre el suport.

Codi Unitat Descripció Part unitària Cost Cost total h. Oficial 1ª Calefactor 0.400 14.08 5.63 h. Ajudant 0.400 9.38 3.75

Ut. Captador Solar PS 1.000 490.00 490.00 Ut. Esquadra de fixació 4 0.57 2.28 Ut. Cargol 8 x 16 DIN-

84 4 0.22 0.88

Ut. Cargol M-8 x 20 acer inox.

4 0.17 0.68

Ut. Femella + Arandela M8

4 0.09 0.36

Ut. Manguito 22 1.55 0.24 0.36 Ut. Entroncament M 22

x 3/4” 1.00 1.25 1.25

Ut. Entroncament H 22 x 3/4”

0.50 1.67 0.84

Ut. Tap rosca M 3/4 “ 0.5 1.05 0.53 Ut. Vaina rosca 1/2”

GAS 0.250 3.05 0.76

% Petit material 0.005 507.32 2.54

1.7




5/25

Suport per a captador solar. El suport serà per a col·lectors solars SCP amb codi comercial 144940009. aquest serà capaç de suportar els tres col·lectors solars sobre la superfície del terrat habilitat per a tal ús. Comporta la instal·lació del suport sobre el terrat.


h. Oficial 1ª Calefactor 0.300 14.08 4.22 h. Ajudant 0.300 9.38 2.81

Ut. Perfil suport captador Solar PS

1.000 90.00 90.00

Ut. Esquadra de fixació 4 0.57 2.28 Ut. Cargol M 8 x 50

acer inox. 6 0.42 2.52

Ut. Cargol M 8 x 60 acer inox.

4 0.37 1.48


4 0.09 0.36

Ut. Perfil T de 3 m 3 15.50 46.50 Ut. Fixació perfil T 4 10.30 41.20 Ut. Fixació col·lector a

perfil T 8 12.40 99.2

Ut. Enclavament fixació col·lector

8 10.25 82

% Petit material 0.005 372.57 1.86

1.8


Fluid caloportador. Aquest fluid haurà de ser capaç de suportar fins a una temperatura

de -15 ºC com a mínim. Inclou la adquisició i la instal·lació de fluid caloportador al circuit.

Codi Unitat Descripció Part unitària Cost Cost total h. Oficial 1ª Calefactor 0.100 14.08 1.41 h. Ajudant 0.100 9.38 0.94 L. Fluid caloportador 1.000 4.50 4.50

1.9




6/25

Dipòsit d’acumulació. Dipòsit d’acumulació d’A.C.S. de LAPESA model GX-300-S de 300 l. de capacitat (mesures 620x1724 mm.), per a instal·lació vertical en acer al carboni galvanitzat, recobriment interior anticorrossio, protecció catòdica, para una pressió de treball de 8 Kg/cm2, bomba de circulació, ret de canonades d’acer negre soldat, vàlvules de seguretat, termòmetre, manòmetre, purgador, etc., i sistema de regulació tot - res, totalment instal·lat.



Ut. Acumulador LAPESA 300l.

1.000 865.00 865.00

Ut. Grup de seguretat + Kit sifó 3/4 “

1 18.00 18.00

Ut. Termostat de contacte + abrç.

1 7.20 7.20

Ut. Entroncament M22 x 3/4”

3 1.25 3.75

Ut. Entroncament H22 x 1/2”

2 1.71 3.42

Ut. Canonada coure 22 x 20 mm

2.00 1.33 2.66

Ut. Folre Armaflex SH19/22

1.00 2.70 2.70

Ut. Electrovàlvula 2 vies T/R. 1/2”

1.00 44.60 44.60

Ut. Vàlvula de retenció 3/4”

1.00 4.56 4.56

Ut. Vàlvula de bola 3/4”

1.00 4.09 4.09


1.00 3.01 3.01

Ut. Te H-H-H 22 mm. 7.00 1.04 7.28 % Petit material 0.005 1013.19 5.07

1.10




7/25

Intercanviador d’energia. Intercanviador de calor de serpentí Domocell de la casa Interdomo completament muntat i preparat per funcionar.


Ut. Intercanviador Domocell

1.000 765.00 765.00


2 1.25 2.50

Ut. Entroncament H22 x 1/2”

2 1.71 3.42

Ut. Canonada coure 22 x 20 mm

2.00 1.33 2.66


1.00 4.56 4.56


1.00 4.09 4.09


1.00 3.01 3.01

1.11


Circulador WIKING6. Instal·lació de grup circulador amb els complements i accessoris,

totalment muntat.


Ut. Circulador WIKING6

1.000 164.50 164.50


2.00 4.09 8.18


1.00 4.56 4.56


2.00 1.25 2.50

Ut. Te rosca 3/4” 2.00 3.85 7.70 Ut. Reducció M-H 3/4

x 1/2 2.00 0.91 1.82

Ut. Reducció M-H 1/2 x 1/4

2.00 0.80 1.60

Ut. Manometre 63 mm 1/4”

2.00 3.20 6.40

1.12




8/25

Circulador model UPS 25-50 de la casa GRUNFOS, per a pressió i temperatura màxima de 10 bar i 110 ºC respectivament, amb motor de rotor encapsulat, selector de tres velocitats, amb una potencia de 80 W, monofàsica amb una connexió G 1 1/2, inclou vàlvules, accessoris i petit material, completament muntada.


Ut. Circulador GRUNFOS, UPS

25-50

1.000 124.96 124.96

Ut. Vàlvula de bola 1” 2.00 5.44 10.88 Ut. Vàlvula de retenció

1” 1.00 6.45 6.45

Ut. Entroncament M 28 x 1”

2.00 1.85 3.70

Ut. Te rosca 1” 2.00 5.96 11.92 Ut. Reducció M-H 1 x

1/2 2.00 2.09 4.18

Ut. Reducció M-H 1/2 x 1/4

2.00 0.80 1.60

Ut. Manometre 63 mm 1/4”

2.00 3.20 6.40

1.13


Vas d’expansió. S’utilitzarà el model VASOFLEX 30/2.5 amb una capacitat de 30

litres.


Ut. Vas d’expansió VASOFLEX 30/2.5

1.000 45.65 45.65

Ut. Vàlvula seguretat, 1/2", 3 kg/cm2

2.00 15.12 30.24

Ut. Canonada de coure 22 x 20 mm

2.00 3.75 7.50

Ut. Entroncament M 22 x 1/2"

2.00 1.33 2.66

Ut. Colze radi curt H-H 22 mm

2.00 0.45 0.90


1.00 3.01 3.01


1.14




9/25

Vas d’expansió de 5 l. model CMF 5 L. de 4 bar i R 3/4”. Amb 4 bar i 120º C de pressió i temperatura màxima de treball, homologat segons la directiva 97/23/CE.



Ut. Vas d’expansió CMF 5 l. 4 bar

R3/4”

1.000 17.25 17.25


2.00 15.12 15.12

Ut. Canonada de coure 22 x 20 mm

2.00 3.75 7.50


2.00 1.33 2.66


2.00 0.45 0.90


1.00 3.01 3.01


1.15


Manòmetre de la casa ROCA amb un rang de 0 a 6 kg/ cm2.


Ut. Manòmetre ROCA 1.000 7.25 7.25 Ut. Canonada de

coure 22 x 20 mm 1.00 3.75 3.75


1.00 1.33 1.66


1.00 0.45 0.90


1.16




10/25

Vàlvula de seguretat de rosca H 3/4", con pressió de tarat a 3 kg/cm2, inclou accessoris i petit material.



1.000 22.75 22.75

% Petit material 0.005 29.8 0.149

1.17


Purgador automàtic tipus boia M 3/8", desmuntable, pressió nominal 7 bar amb

airejador, vàlvula de retenció y clau de tall de 3/8", inclòs accessoris y petit material, completament muntat, provat i funcionant.


Ut. Purgador automàtic de boia, 3/8"

1.000 7.95 7.95

Ut. Reducció M-H 1/2 x 3/8”

1.00 0.69 0.69


1.00 3.01 3.01


1.00 1.33 1.33

% Petit material 0.005 20.03 0.10

1.18


Vàlvula de retenció de rosca H-H 3/4", 16 bar y 110ºC de pressió i temperatures màxima de treball, cos de llautó, inclòs accessoris y petit material, completament muntada, provada y funcionant.



1.000 4.56 4.56


2.00 1.25 2.50

% Petit material 0.005 14.11 0.07

1.19




11/25

Vàlvula de bola de rosca H-H 1/2", 25 bar y 150ºC de pressió i temperatures màxima de treball, cos i bola de llautó cromat, accionament de palanca de acero, inclòs accessoris y petit material, completament muntada.



1.000 4.15 4.15


2.00 1.25 2.50

% Petit material 0.005 13.7 0.07

1.20


El termòstat per a calefacció a utilitzar serà el model RTR 3520 de la casa TEMPER, el rang de temperatura es de 5 a 30 ºC. Amb una precisió de ± 0,25 ºC.


Ut. Termòstat RTR 3520

1.000 24.55 24.55

m l. Cable Cu Ø1.5 en tub PVC

10.00 4.35 43.50

% Petit material 0.005 75.10 0.38

1.21


El termòstat per a calefacció a utilitzar serà el model RTR 3520 de la casa TEMPER, el

rang de temperatura es de 5 a 30 ºC. Amb una precisió de ± 0,25 ºC.


Ut. Acuastat EBERLE RAR 87501

1.000 27.05 27.05


10.00 4.35 43.50

% Petit material 0.005 77.60 0.388

1.22




12/25

Vàlvula de tres vies. Aquesta vàlvula de tres vies serà el model V5328A de la casa Honeywell.


Ut. Vàlvula de motor de tres vies

model V5328A

1.000 76.25 76.25

m l. Cable Cu Ø1.5 mm en tub PVC

10.00 4.35 43.50

% Petit material 0.005 131.48 0.66

1.23


Regulador de cabdal. El grup hidràulic KHS, completament muntat amb els diferents

elements.


Ut. Regulador cabdal. Grup KHS

1.000 178.50 178.50

m l. Cable Cu Ø2.5 mm en tub PVC

10.00 5.70 57.00


2.00 1.25 2.50

% Petit material 0.005 249.73 1.25

1.24


Interruptors. Grup de dos interruptors de la casa SIMON, sèrie 31 amb referència

31398-30.

Codi Unitat Descripció Part unitària Cost Cost total h. Oficial 1ª

Electricista 0.350 15.03 5.26

h. Ajudant 0.350 9.65 3.38 Ut. Interruptor doble

SIMON 31 1.000 15.55 15.55


10.00 4.35 43.50

% Petit material 0.005 67.69 0.34

1.25




13/25

Interruptors. Grup d’un interruptor simple de la casa SIMON, sèrie 31 amb referència 31398-30.


h. Oficial 1ª Electricista

0.350 15.03 5.26

h. Ajudant 0.350 9.65 3.38 Ut. Interruptor simple

SIMON 31 1.000 8.65 8.65


10.00 4.35 43.50

% Petit material 0.005 60.79 0.30

1.26


Kit de motor per a persianes. Kit complert de motor amb persiana CRO 100 eix 60 Ø /

22 kg. Completament instal·lat.



h. Ajudant 0.350 9.65 3.38 Ut. Kit motor CRO 100 1.000 166.90 166.90 m l. Cable Cu Ø1.5 en

tub PVC 10.00 4.35 43.50

1.27


Relé estàtic de 15 mm per a fixació en rail DIN, sèrie GMS de la casa Crouzet, amb

referència 84130105, completament muntat.



h. Ajudant 0.350 9.65 3.38 Ut. Relé Crouzet 1.000 105.90 105.90 m l. Cable Cu Ø1.5 en

tub PVC 5.00 4.35 21.75

1.28




14/25

Aixeta monomando per a A.C.S. Completament instal·lada.


Ut. Aixeta monomando 1.000 116.90 116.90 Ut. Material divers 1.00 10.00 10.00

1.29




15/25

2) Energia fotovoltaica. Mòdul fotovoltaic BP-585. Mòdul fotovoltaic completament instal·lat sobre suport.



h. Ajudant 1.000 9.65 9.65 Ut. Mòdul fotovoltaic

de BP-585 1.000 425.50 425.50

m l. Cable Cu Ø10 en tub PVC

10.00 6.55 65.50

% Petit material 0.005 515.68 2.58

2.1


Suport pannell fotovoltaic. Inclou l’estructura completament muntada i col·locada per a

dos pannells.


electricista 0.500 15.03 7.52

h. Ajudant 0.500 9.65 4.83 Ut. Perfil suport

captador Solar PS 1.000 115.30 115.30


6 0.42 2.52


4 0.37 1.48


4 0.09 0.36

Ut. Fixació perfil T 4 10.30 41.20 Ut. Fixació col·lector a

perfil T 8 12.40 99.2

Ut. Enclavament fixació col·lector a

perfil T

8 10.25 82.00

% Petit material 0.005 354.41 1.77

2.2




16/25

Acumulador. El model 3 HOPzS 240 completament instal·lat i preparat per a funcionar.



h. Ajudant 0.500 9.65 4.83 Ut. Acumulador model

3 HOPzS 240 1.000 469.25 469.25

Ut. Fixació acumulador a suport

8 4.50 36

m l. Circuit electric 2x16 Cu

10

8.50 85

% Petit material 0.005 602.6 3.01

2.3


Suport acumulador. Inclou l’estructura completament muntada i col·locada per a dos

pannells.



h. Ajudant 0.300 9.65 2.89 Ut. Perfil suport

captador Solar PS 1.000 55.50 55.50


6 0.42 2.52


4 0.37 1.48


4 0.09 0.36

Ut. Fixació perfil T 4 10.30 41.20 Ut. Fixació acumulador

a perfil T 2 8.40 16.80

% Petit material 0.005 125.26 0.63

2.4




17/25

Regulador de càrrega. Regulador de càrrega model C-40 de la casa Enertron. Aquest estarà completament instal·lat, amb els fusibles i proteccions necessàries.


h. Oficial 1ª electricista

0.500 15.03 7.52

h. Ajudant 0.500 9.65 4.83 Ut. Regulador càrrega

C-40 1.000 285.50 485.50

m l. Circuit elèctric 2x16 Cu

10

8.50 85

% Petit material 0.005 582.85 2.91

2.5


Circuit Ø 2 x cu 16. Circuit completament instal·lat en canaleta rígida.



h. Ajudant 0.200 9.65 1.93 m l. Tub PVC corrug.

D=16/25 ext. 1.00 0.75 0.75

m l. Conductor Ø16 (Cu)

1 1.89 1.89

Ut. Caixes, regletes 0.8

0.31 0.25


2.6






D=16/25 ext. 1.00 0.75 0.75

m l. Conductor Ø10 (Cu)

1 1.65 1.65

Ut. Caixes, regletes 0.8

0.31 0.25


2.7




18/25





D=16/25 ext. 1.00 0.75 0.75

m l. Conductor Ø 6 (Cu) 1 1.55 1.55 Ut. Caixes, regletes 0.8

0.31 0.25


2.8


Circuit Ø 2 x cu 4. circuit completament instal·lat en canaleta rígida.




D=16/25 ext. 1.00 0.75 0.75

m l. Conductor Ø 4 (Cu) 1 1.55 1.55 Ut. Caixes, regletes 0.8

0.31 0.25


2.9


Interruptors. Grup d’un interruptor simple de la casa SIMON, sèrie 31 amb referència

31398-30.



h. Ajudant 0.350 9.65 3.38 Ut. Interruptor simple

SIMON 31 1.000 8.65 8.65


10.00 4.35 43.50

% Petit material 0.005 60.79 0.30

2.10




19/25

Commutadors. Grup d’un commutador simple de la casa SIMON, sèrie 31 amb referència 31201-30.



0.350 15.03 5.26

h. Ajudant 0.350 9.65 3.38 Ut. Commutador simple

SIMON 31 1.000 9.62 9.62


10.00 4.35 43.50

% Petit material 0.005 61.76 0.31

2.11

% Costos indirectes 0.030 62.07 Total 63.93 €

Creuaments. Grup d’un commutador simple de la casa SIMON, sèrie 31 amb referència

31251-30.



h. Ajudant 0.350 9.65 3.38 Ut. Creuament simple

SIMON 31 1.000 9.62 9.62


10.00 4.35 43.50

% Petit material 0.005 61.76 0.31

2.12

% Costos indirectes 0.030 62.07 Total 63.93 €

Punt de llum. Aplic SOLENER de superfície de 15 W i d’alt rendiment, completament

instal·lat.



h. Ajudant 0.150 9.65 1.45 Ut. Aplic SOLENER de

superfície 15W 1.000 25.60 25.60


5.00 4.35 21.75

% Petit material 0.005 51.05 0.26

2.13




20/25

Punt de llum. Aplic SOLENER florescent de 20 W i d’alt rendiment, completament instal·lat.



0.150 15.03 2.25

h. Ajudant 0.150 9.65 1.45 Ut. Aplic SOLENER

florescent 20 W 1.000 20.15 20.15


5.00 4.35 21.75

% Petit material 0.005 45.60 0.23

2.14


Quadre distribució Legrand electrificació mitja (5Kw), format per una caixa doble

aïllament amb porta i d’empotrar de 12 elements, inclòs regleta Omega, embarrat de protecció, 1 IGA de 40 A (I+N), interruptor diferencial de 40A/2p/30m A y quatre PIAS de tall omnipolar de 5, 10, 10 i 25 A (I+N) respectivament, així com ponts o "pintes" de cablejat, totalment connexionat i rotulat.



h. Ajudant 1.200 9.65 11.58 Ut. IGA 40 A (I+N) 1.000 35.30 35.30 Ut. Diferencial

40A/2p/30 mA. 1.00 38.25 38.25

Ut. PIA 5-10-15-20-25 A (I+N)

4.00 11.70 46.80

2.15




21/25

5.2. Amidaments. Taula amb els amidaments i preus unitaris aplicats. 1) ACS i calefacció.

Codi Descripció Unitats Cost unitari Total 1.1 Element radiador

model JET80 92 17.36 € 1597.12 €

1.2 Caldera de gas-oil MODEL

GT1.05

1 2837.14 € 2837.14 €

1.3 Cremador SPATIO 1R

1 478.50 € 478.50 €

1.4 Canonada Coure rígid 14 mm.

M/H

1161.66 6.29 € 7306.84 €


M/H

6 11.40 € 68.40 €


M/H

48.58 11.97 € 581.50 €

1.7 Captador Solar PS

3 525.16 € 1575.48 €

1.8 Perfil suport captador Solar PS

1 385.66 € 385.66 €

1.9 Fluid caloportador

20.39 7.06 € 146.71 €

1.10 Acumulador LAPESA 300l.

1 1048.81 € 1048.81 €

1.11 Intercanviador Domocell

1 818.46 € 818.46 €

1.12 Circulador WIKING6

2 227.34 € 454.68 €

1.13 Circulador GRUNFOS, UPS

25-50

3 199.36 € 598.08 €

1.14 Vas d’expansió VASOFLEX

30/2.5

1 119.46 € 119.46 €

1.15 Vas d’expansió CMF 5 l. 4 bar

R3/4”

2 77.85 € 155.70 €

1.16 Manòmetre ROCA

2 21.19 € 42.38 €

1.17 Vàlvula seguretat, 3/4", 3

kg/cm2

3 30.85 € 92.55 €

1.18 Purgador automàtic de

boia, 3/8"

2 20.73 € 41.46 €



22/25

1.19 Vàlvula de retenció 3/4”

7 14.64 € 102.48 €

1.20 Vàlvula de bola 3/4”

14 14.18 € 198.52 €

1.21 Termòstat RTR 3520

4 76.74 € 306.96 €

1.22 Acuastat EBERLE

5 80.33 € 401.65 €

1.23 Vàlvula tres vies model V5328A

6 136.1 € 816.60 €

1.24 Regulador cabdal. Grup

KHS

1 258.51 € 258.51 €

1.25 Interruptor doble SIMON 31

6 70.07 € 420.42 €

1.26 Interruptor simple SIMON

31

6 62.92 € 377.52 €

1.27 Kit motor CRO 100

6 225.61 € 1353.66 €

1.28 Relé Crouzet 14 140.38 € 1965.32 € 1.29 Aixeta

monomando 7 142.79 € 999.53 €

Total 25,550.00 €



23/25

2) Energia fotovoltaica.

Codi Descripció Unitats Cost unitari Total 2.1 Mòdul

fotovoltaic de BP-585

6 533.81 € 3202.86 €

2.2 Perfil suport captador Solar PS

3 366.87 € 1100.61 €

2.3 Acumulador model 3 HOPzS

240

1 623.78 € 623.78 €

2.4 Suport acumulador

1 129.67 € 129.67 €

2.5 Regulador càrrega C-40

1 396.30 € 603.33 €

2.6 Circuit Ø 2 x cu 16

10 8.13 € 81.30 €

2.7 Circuit Ø 2 x cu 10

7.5 7.60 € 57.00 €

2.8 Circuit Ø 2 x cu 6 38 6.97 € 264.86 € 2.9 Circuit Ø 2 x cu 4 10 6.97 € 69.70 € 2.10 Interruptor

simple SIMON 31

11 62.92 € 692.12 €

2.11 Commutador simple SIMON

31

10 63.93 € 639.30 €

2.12 Creuament simple SIMON

31

1 63.93 € 63.93 €

2.13 Aplic SOLENER de superfície

15W

11 52.85 € 581.35 €

2.14 Aplic SOLENER florescent 20 W

7 47.20 € 330.40 €

2.15 Quadre distribució Legrand

1 154.47 € 154.47 €

Total 8,595 €



24/25

5.3. Disseny i serigrafia de les plaques. A continuació es calcula el cost del disseny, material i muntatge de les plaques

electròniques necessàries per a dur a terme el present projecte.

Codi Descripció Unitats Cost unitari Total 3.1 Resistència 59 0.1 5.9 € 3.2 Operacional

UA741 1 1 1 €

3.3 Transistor 2N2222

13 0.5 6.5 €

3.4 Potenciometre multivolta

3 0.5 1.5 €

3.5 LM324 1 1 1 € 3.6 Condensador 14 0.5 7 € 3.7 Díode 1N4148 13 0.4 5.2 € 3.8 LED 5 0.5 2.5 € 3.9 Polsador 1 0.5 0.5 € 3.10 Cristall

QUARTZ 1 3 3 €

3.11 74HC16 1 1 1 € 3.12 74HC21 1 1 1 € 3.13 74HC02 1 1 1 € 3.14 PIC 16F84 1 5 5 € 3.15 74HC159 1 2 2 € 3.16 74HC04 2 1 2 € 3.17 74HC174 4 2 8 € 3.18 74HC08 1 1 1 € 3.19 74HC604 1 2 2 € 3.20 Placa circuit

imprès 10 6 60 €

3.21 Hora tècnic 20 36 720 € 3.22 Font alimentació

AFX-1502C 1 45 45 €

3.33 Font alimentació AFX-2930SB

1 105 105 €

Total 987 €



25/25

5.4. Resum del pressupost. · Capítol 1: ACS i calefacció . 25,550 € · Capítol 2: Energia fotovoltaica. 8,595 € · Capítol 3: Disseny i serigrafia de les plaques. 987 € · Pressupost d’execució d’obra: 35,132 € · Benefici industrial (6 %): 2,108 € · Despeses generals (13 %): 4,567 € · IVA (16 %): 5,621 € Preu de licitació: 47,428 €




sauron.etse.urv.essauron.etse.urv.es/public/propostes/pub/pdf/676pub.pdf · projecte de control...

Documents