INSTALACIONES SOLARES TÉRMICAS
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CURSO CURSO C DIGO DIGO T CNICO CNICO DE DE LA EDIFIC EDIFICACI ACI N EN LAS LAS INST INSTALA ALACIO CIONES NES DE LOS LOS EDIF EDIFICI ICIOS OS
DOCUMENTO BÁSICO HE AHORRO DE ENERGÍA El del requisito básico “Ahorro de Energía” consiste en conseguir un uso racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo y conseguir asimismo que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovables.. (...) renovables Demanda Consumo de Energía = -----------------Rendimiento (energías renovables)
CTE AHORRO DE ENERGÍA • HE 1: Limita Limitación ción de demanda demanda energéti energética ca • HE 2: Rendimi Rendimiento ento de las las instalac instalaciones iones térmicas • HE 3: Eficienc Eficiencia ia energétic energéticaa de las las instalaciones de iluminación • HE 4: Contrib Contribución ución solar solar mínima mínima de de agua caliente sanitaria • HE 5: Contrib Contribución ución fotovol fotovoltaica taica mínima mínima de energía eléctrica.
DOCUMENTO BÁSICO HE AHORRO DE ENERGÍA Demanda Consumo de Energía = -----------------Rendimiento Demanda = f( Clima, Ubicación, Envolvente, Condiciones de operaciones y funcionales) Clima = severidad climática Ubicación = acceso solar, control solar Envolvente = forma (compacidad) orientación y % vidriado fachadas características constructivas C.O.yF. = uso del edificio
HE 4: Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria
Realizado por Enrique Aníbarro.
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CURSO CURSO C DIGO DIGO T CNICO CNICO DE DE LA EDIFIC EDIFICACI ACI N EN LAS LAS INST INSTALA ALACIO CIONES NES DE LOS LOS EDIF EDIFICI ICIOS OS
Exigencias básicas HE 4 : contribución solar mínima de A.C.S.
En los edificios, con previsión de demanda de A.C.S. o de climatización de piscina cubierta, cubierta , una parte de las necesidades energéticas térmicas derivadas de esa demanda se cubrirá mediante la incorporación en los mismos de sistemas de captación, almacenamiento y utilización de energía solar de baja temperatura temperatura,, adecuada a la radiación solar global de su emplazamiento y a la demanda de agua caliente del edificio. Los valores derivados de esta exigencia básica tendrán la consideración de mínimos (...).
Desarrollo presentación Ámbito de aplicación Diseño Definición Condiciones generales Criterios generales de cálculo Componentes Contribución solar mínima Cálculo de la demanda Mantenimiento Ejemplo de cálculo
Ámbito de aplicación
Desarrollo presentación Ámbito de aplicación Diseño Definición Condiciones generales Criterios generales de cálculo Componentes Contribución solar mínima Cálculo de la demanda Mantenimiento Ejemplo de cálculo
• Edificios Edificios de nueva nueva construcció construcciónn y rehabilitación de edificios existentes de cualquier uso en los que exista una demanda de ACS y/o climatización de piscina cubierta.
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Ámbito de aplicación • La contribución solar mínima, podrá disminuirse: – a) cuando se cubra ese aporte energético de ACS mediante el aprovechamiento de energías renovables, cogeneración o fuentes de energía residuales; – b) cuando el cumplimiento de este nivel de producción suponga sobrepasar los criterios de cálculo que marca la legislación de carácter básico aplicable; – c) cuando el emplazamiento del edificio no cuente con suficiente acceso al sol por barreras externas al mismo; – d) en rehabilitación de edificios, cuando existan limitaciones no subsanables; – e) en edificios de nueva planta, cuando existan limitaciones no subsanables derivadas de la normativa urbanística aplicable; – f) cuando así lo determine el órgano en materia deprotección histórico-artística.
Ámbito de aplicación • En edificios de los casos b), c) d), y e), en el proyecto, se justificará la inclusión alternativa de medidas o elementos que produzcan un ahorro energético térmico o reducción de emisiones de dióxido de carbono, equivalentes a las que se obtendrían mediante la correspondiente instalación solar.
Diseño Definición
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Conjunto de componentes Captación de radiación solar
Cesión a un fluido de trabajo como energía térmica
Aporte de energía auxiliar
Almacenamiento de la energía térmica
Uso de la energía en los puntos de consumo
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Diseño Definición
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Sistemas que lo conforman:
•Sistema de captación •Sistema de acumulación •Circuito hidráulico •Sistema de intercambio •Sistema de regulación y control •Equipo de energía convencional auxiliar
Diseño Condiciones generales
• Las instalaciones se realizarán con un circuito primario y un circuito secundario independientes, con producto químico anticongelante, evitándose cualquier tipo de mezcla de los distintos fluidos. • En instalaciones con más de 10 m2 de captación correspondiendo a un solo circuito primario, éste será de circulación forzada. • Si la instalación debe permitir que el agua alcance una temperatura de 60 ºC, no se admitirá de acero galvanizado. • Descargas eléctricas, debe cumplir reglamentación vigente. • Se instalarán manguitos electrolíticos entre elementos de diferentes materiales para evitar el par galvánico.
Diseño Condiciones generales • Fluido de trabajo – Se seleccionará de acuerdo con el fabricante de los captadores. Pueden utilizarse como fluidos en el circuito primario agua de la red, agua desmineralizada o agua con aditivos. En caso de utilización de otros fluidos térmicos se incluirán en el proyecto su composición y su calor especifico. – El fluido de trabajo tendrá un pH a 20 °C entre 5 y 9, y un contenido en sales: • a) Circuito primario no excederá de 500 mg/l totales de sales solubles; • b) Sales de calcio no excederá de 200 mg/l; • c) el límite de dióxido de carbono libre contenido en el agua no excederá de 50 mg/l.
– Fuera de estos valores, el agua deberá ser tratada.
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Diseño Condiciones generales • Protección contra heladas
Diseño Condiciones generales • Sobrecalentamientos
– El fabricante, suministrador final, instalador o diseñador del sistema deberá fijar la mínima temperatura permitida en el sistema. A dicha temperatura la instalación no sufrirá daños – Si la temperatura pueda caer por debajo de los 0 °C, los sistemas deberán estar protegido contra las heladas. – La instalación estará protegida, con un producto químico no tóxico cuyo calor específico no será inferior a 3 kJ/kg K, en 5 ºC por debajo de la mínima histórica registrada con objeto de no producir daños por heladas. – Se podrá utilizar otro sistema de protección contra heladas que, alcanzando los mismo niveles de protección, sea aprobado por la Administración Competente
Diseño Condiciones generales • Resistencia a presión – Los circuitos deben someterse a una prueba de presión de 1,5 veces el valor de la presión máxima de servicio durante 1 hora no perderá más de un 10%. – El circuito de consumo deberá soportar la máxima presión requerida por las regulaciones nacionales/europeas de agua potable para instalaciones de agua de consumo abiertas o cerradas. – En caso de sistemas de consumo abiertos con conexión a la red, se tendrá en cuenta la máxima presión de la misma.
– Protección contra sobrecalentamientos: Se debe dotar de dispositivos de control manuales o automáticos que eviten los sobrecalentamientos que puedan dañar los materiales o equipos y penalicen la calidad del suministro energético. – Protección contra quemaduras: En sistemas de ACS, donde la temperatura de agua caliente en los puntos de consumo pueda exceder de 60 °C debe instalarse un sistema automático de mezcla u otro sistema que limite la temperatura de suministro a 60 °C. – Protección de materiales contra altas te mperaturas: El sistema deberá ser calculado de tal forma que nunca se exceda la máxima temperatura permitida por todos los materiales y componentes.
Diseño Condiciones generales • Prevención de flujo inverso – Se deberá asegurar que no se produzcan pérdidas energéticas relevantes debidas a flujos inversos no intencionados en ningún circuito hidráulico del sistema. – Para evitar flujos inversos es aconsejable la utilización de válvulas antirretorno, salvo que el equipo sea por circulación natural.
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Desarrollo presentación Ámbito de aplicación Diseño Definición Condiciones generales Criterios generales de cálculo Componentes Contribución solar mínima Cálculo de la demanda Mantenimiento Ejemplo de cálculo
Diseño Criterios generales de cálculo • Dimensionado básico El método de cálculo incluirá:
Valores en base mensual de: -Demanda de energía -Contribución solar Dimensionar de forma que el aporte solar no supere a la demanda real. Medidas de protección.
Diseño Criterios generales de cálculo • Sistema de captación – El captador certificado por el organismo competente en la materia según lo regulado en el RD 891/1980 de 14 de Abril, sobre homologación de los captadores solares – Se recomienda que los captadores sean del mismo modelo. – Instalaciones destinadas exclusivamente a la producción de ACS, se recomienda que los captadores tengan un coeficiente global de pérdidas, menor de 10 Wm2/ºC, según norma.
Valores globales anuales de: -Demanda de energía térmica -Energía solar térmica aportada -Fracciones solares mensuales y anuales -Rendimiento medio anual del captador >40% y estacional >20%
Diseño Criterios generales de cálculo • Sistema de captación – Conexionado • Será estanca y duradera. • Dentro de cada fila los captadores se conectarán en serie ó en paralelo. El número de captadores exclusivamente de ACS se podrán conectar en serie; – hasta 10 m2 en las zonas climáticas I y II, – hasta 8 m2 en la zona climática III y – hasta 6 m2 en las zonas climáticas IV y V.
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Diseño Criterios generales de cálculo • Sistema de captación
Diseño Criterios generales de cálculo • Sistema de captación
– Conexionado
– Estructuras de soporte
• Las filas estarán constituidas, por elmismo número de elementos. Las filas se pueden conectar entre sí en paralelo, en serie ó en serieparalelo, con válvulas de cierre, en la entrada y salida. Se instalará una válvula de seguridad por fila.
• La conexión entre captadores y entre filas se realizará de manera que el circuito resulte equilibrado hidráulicamente.
• Permitirá las necesarias dilataciones térmicas, sin transferir cargas que puedan afectar a la integridad de los captadores o al circuito hidráulico. • Los puntos de sujeción del captador serán suficientes en número, de forma que no se produzcan flexiones en el captador, superiores a las permitidas por el fabricante.
Diseño Criterios generales de cálculo • Sistema de acumulación solar – Dimensionado acorde con la demanda (no con la captación). – Se cumplirá: – Preferentemente 1 solo depósito y vertical. – Si hay varios se conectarán en serie invertida o en paralelo con los circuitos primario y secundario equilibrados. – Normativa legionela. – Si V>2m3 se instalarán válvulas de corte.
Diseño Criterios generales de cálculo • Sistema de acumulación solar – Conexiones: • la conexiónde entradade agua caliente procedente del intercambiador o de los captadores al interacumulador se realizará, preferentemente a una altura comprendida entre el 50% y el 75% de la altura total del mismo; • la conexión de salidade agua fría del acumulador hacia el intercambiador o los captadores se realizará por la parte inferior de éste; • la conexión de retornode consumo al acumulador y aguafría de red se realizarán por la parte inferior de este; • la extracciónde agua caliente del acumulador se realizará por la parte superior.
– No se permite la conexión de un sistema de generación auxiliar en el acumulador solar
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Diseño Criterios generales de cálculo
Diseño Criterios generales de cálculo • Circuito hidráulico
• Sistema de intercambio
– Debe concebirse un circuito hidráulico de por síequilibrado. Si no es así, se instalarán válvulas de equilibrado. – El caudal del fluido conforme con las especificaciones del fabricante. En su defecto su valor estará comprendido entre 1,2 l/s y 2 l/s por cada 100 m² de red de captadores. – Tuberías:
– Para intercambiador independiente, su pot. min. será
• Para evitar pérdidas térmicas, la longitud de tuberías del sistema deberá ser tan corta como sea posible y evitar al máximo los codos y pérdidas de carga en general. Los tramos horizontales tendrán siempre una pendiente mínima del 1% en el sentido de la circulación. • El aislamiento de las tuberías de intemperie deberá llevar una protección externa, admitiéndose revestimientos con pinturas asfálticas, poliésteres reforzados con fibra de vidrio o pinturas acrílicas.
– Intercambiador incorporado al acumulador, la relación entre la superficie útil de intercambio y la superficie total de captación no será inferior a 0,15.
Diseño Criterios generales de cálculo – Bombas • Siempre que sea posible, lasbombasen línea se montarán en las zonas másfrías del circuito. • En instalaciones superiores a 50 m² se montarán dos bombas idénticas en paralelo, dejando una de reserva, tanto en el circuito primario como en el secundario. • En instalaciones de climatización de piscinas la disposición de los elementos será la siguiente: en sentido de la corriente ha bomba-filtro-captadores. La impulsión del agua caliente deberá hacerse por la parte inferior de la piscina, quedando la impulsión de agua filtrada en superficie.
– Vasos de expansión los vasos de expansión preferentemente se conectarán en la aspiración de la bomba. – Purga de aire • Se instalaránen los puntosaltos de la salida de baterías de captadores y en todos aquellos puntosde la instalación dondepueda quedar aire acumulado. • En el caso de utilizar purgadores automáticos, adicionalmente, purga manual.
– Drenaje de captadores se diseñarán en lo posible de forma que no puedan congelarse.
Diseño Criterios generales de cálculo • Sistema de energía convencional auxiliar – Se debe disponer para asegurar la continuidad en el abastecimiento de la demanda térmica. – Queda prohibido el uso de sistemas de energía convencional auxiliar en el circuito primario de captadores. – Se diseñara para cubrir el servicio como si no se dispusiera del sistema solar. Entrará en funcionamiento cuando sea extrictamente necesario. – En el caso de que el sistema de energía convencional auxiliar no disponga de acumulación, es decir sea una fuente instantánea, el equipo será modulante.
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Diseño Criterios generales de cálculo • Sistema de control – S.C. comprenderá el control de funcionamiento de los circuitos y los sistemas de protección y seguridad contra sobrecalentamientos, heladas etc. – En circulación forzada, el control de funcionamiento normal de las bombas del circuito de captadores, deberá ser siempre de tipo diferencial. – S.C. actuará cuando • las bombas no estén en marcha cuando la diferencia de temperaturas sea menor de 2 ºC y • no estén paradas cuando la diferencia sea mayor de 7 ºC. • La diferencia de temperaturas entre los puntos de arranque y de parada de termostato diferencial no será menor que 2 ºC.
– Las sondas de temperatura para el control diferencial se colocarán • en la parte superior de los captadores y • en la parte inferior de la acumulación.
– S.C. asegurará que en ningún caso se alcancen temperaturas superiores a las máximas y que la temperatura del f luido de trabajo descienda por debajo de una temperatura tres grados superior a la de congelación del fluido.
Diseño Criterios generales de cálculo • Sistema de medida – Se instalarán aparatos de medida de presión y temperatura que permitan la correcta operación, – En instalaciones mayores de 20 m2 se deberá disponer al menos de un sistema analógico de medida local y registro de datos que indique como mínimo: • a) temperatura de entrada agua fría de red; • b) temperatura de salida acumulador solar; • c) caudal de agua fría de red.
– El tratamiento de los datos proporcionará al menos la energía solar térmica acumulada a lo largo del tiempo.
Diseño Componentes
Desarrollo presentación Ámbito de aplicación Diseño Definición Condiciones generales Criterios generales de cálculo Componentes Contribución solar mínima Cálculo de la demanda Mantenimiento Ejemplo de cálculo
Se recogen las características mínimas que deberán de tener los componentes y materiales utilizados en el montaje de las instalaciones solares térmicas. • Captadores: – No está permitido el uso de captadores con absorbente de Fe. – Utilización de captadores adecuados para la aplicación correspondiente según las especificaciones del fabricante.
• Acumuladores: – Listado de características y tratamientos de los acumuladores válidos.
• Intercambiadores de calor • Bombas de circulación • Tuberías: – Materiales del circuito primario (Cu y Ac. inox.) y secun dario (Cu, Ac. inox. y materiales plásticos).
• Válvulas – Recomendación del uso de válvulas de acuerdo a la funci ón que desempeñan
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Diseño Componentes
Desarrollo presentación
• Vasos de Expansión
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– Abiertos y cerrados
• Purgadores • Sistemas de llenado – Los circuitos con vaso de expansión cerrado deben incorporar un sistema de llenado manual o automático que permita llenar el circuito y mantenerlo presurizado. Muy recomendable la adopción de un sistema de llenado automático con la inclusión de un depósito de recarga u otro dispositivo. – Nunca podrá rellenarse el circuito primario con agua de red si sus características pueden dar lugar a incrustaciones, deposiciones o ataques en el circuito, o si este circuito necesita anticongelante u otro aditivo . – Las instalaciones que requieran anticongelante deben incluir un sistema que permita el relleno manual del mismo. – Es aconsejable no usar válvulas de llenado automáticas p ara disminuir riesgos.
• Sistema eléctrico y de control – Sensores de temperatura colocados adecuadamente para medir correctamente la temperatura y aislados de las condiciones ambientales. – Uso de las sondas de inmersión (preferentemente).
Contribución solar mínima Tiene carácter de mínimos pudiendo ser ampliadas Para cada zona climática y diferentes niveles de demanda de ACS a una temperatura de referencia de 60 ºC, la contribución solar mínima anual, será:
Contribución solar mínima • Caso efecto Joule: suponiendo que la fuente energética de apoyo sea electricidad mediante efecto Joule.
• Caso general: suponiendo que la fuente energética de apoyo sea gasóleo, propano, gas natural, u otras; • Para piscinas cubiertas en función de la zona climática la contribución solar mínima anual será:
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Contribución solar mínima
Contribución solar mínima • En el caso de ocupaciones parciales (residencial turístico) el dimensionado estará limitado por el cumplimiento: – ningún mes del año la energía producida podrá superar el 110 % de la demanda energética y – en no más de tres meses el 100 % y a estos efectos no se tomarán en consideración aquellos periodos de tiempo en los cuales la demanda energética se sitúe un 50 % por debajo de la media correspondiente al resto del año.
Contribución solar mínima • En el caso de que en algún mes del año la contribución solar real sobrepase el 110 % de la demanda energética o en más de tres meses seguidos el 100 %, se adoptarán cualquiera de las siguientes medidas: – a) dotar a la instalación de la posibilidad de disipar dichos excedentes (equipos específicos); – b) tapado parcial del campo de captadores; – c) vaciado parcial del campo de captadores; – d) desvío de los excedentes energéticos a otras aplicaciones existentes.
Contribución solar mínima • Las perdidas por la orientación e inclinación del sistema generador y por las posibles sombras serán inferiores a:
En todos los casos se han de cumplir las tres condiciones
– Integración arquitectónica: los módulos cumplen una doble función energética y arquitectónica – Superposición arquitectónica cuando la colocación de los captadores se realiza paralela a la envolvente del edificio.(no se acepta disposición horizontal)
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Contribución solar mínima
Contribución solar mínima • Orientación optima el sur e inclinación óptima, dependiendo del periodo de utilización :
GENERAL
INTEGRACIÓN
– a) demanda constante anual: la latitud geográfica; – b) demanda preferente en invierno: la latitud geográfica + 10 º; – c) demanda preferente en verano: la latitud geográfica – 10 º.
SUPERPOSICIÓN
Contribución solar mínima
Contribución solar mínima • Sin excepciones, se deben evaluar las pérdidas: –por orientación e inclinación y –por sombras de la superficie
• Perdidas por orientación e inclinación. Procedimiento – Conocido el acimut, determinamos en la figura 3.3 los límites según las perdidas para la inclinación para una latitud (φ)= 41º (perdidas: 10% general, 20% superposición, 40% integración). – Los puntos de intersección del límite de pérdidas con la recta de acimut nos proporcionan los valores de inclinación máxima y mínima; – Si no hay intersección entre ambas, las pérdidas son superiores a las permitidas y la instalación estará fuera de los límites. – Si ambas curvas se intersectan, se obtienen los valores para latitud (φ) = 41º y se corrigen según
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Contribución solar mínima • Perdidas por sombras de la superficie. Procedimiento; consiste en la
comparación del perfil de obstáculos que afecta a la superficie de estudio con el diagrama de trayectorias del sol. – Localización de los principales obstáculos que afectan a la superficie, en términos de sus coordenadas de posición acimut (ángulo de desviación con respecto a la dirección sur) y elevación (ángulo de inclinación con respecto al plano horizontal). Para ello puede utilizarse un teodolito. – Representación del perfil de obstáculos en el diagrama de la figura 3.4 – Para calcular las pérdidas por sombreado se han de sumar las contribuciones de aquellas porciones que resulten total o parcialmente ocultas por el perfil de obstáculos representado. En el caso de ocultación parcial se utilizará el factor de llenado (0.25, 0.50, 0.75, 1). – Se escogerá para el cálculo la tabla de referencia más adecuada de entre las que se incluyen en el anejo B.
Contribución solar mínima
• Perdidas por orientación e inclinación Se trata de evaluar si las pérdidas por orientación e inclinación del captador están dentro de los límites permitidos para una instalación (caso general 10%) en un tejado orientado 15° hacia el Oeste (azimut = +15°) y con una inclinación de 40° respecto a la horizontal, para una localidad situada en el archipiélago Canario cuya latitud es de 29°.
Contribución solar mínima La inclinación max y min para latitud (φ)= 41º será
Contribución solar mínima Corregido para la latitud del lugar:
– Inclinación máxima = 60° – (41° – 29°) = 48°. – Inclinación mínima = 7° – (41° – 29°) = – 5°, que está fuera de rango y se toma, por tanto, inclinación mínima = 5°.
Inclinación máxima = 60° Inclinación mínima = 7°
Por tanto, esta instalación, de inclinación 40°, cumple los requisitos de pérdidas por orientación e inclinación.
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Contribución solar mínima
Contribución solar mínima
• Perdidas por sombras de la superficie
escojo una tabla de referencia (la más aproximada):
Superficie de estudio ubicada en Madrid, inclinada 0° y orientada 35° el oeste.
Contribución solar mínima Pérdidas por sombreado (% de irradiación global incidente anual) = = 0,25 × B4 + 0,5 × A5 + 0,75 × A6 + B6 + 0,25 × C6 + A8 + 0,5 × B8 + 0,25 × A10 = = 0,25 × 1,89 + 0,5 × 1,84 + 0,75 × 1,79 + 1,51 + 0,25 × 1,65 + 0,98 + 0,5 × 0,99 + 0,25 × 0,11 = = 6,16 % ≈ 6 %
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Cálculo de la demanda
Cálculo de la demanda • Si la temperatura final del acumulador es diferente a 60ºC, la demanda se calculará por:
• Para otros usos se tomarán valores contrastados por la experiencia o recogidos por fuentes de reconocida solvencia.
Cálculo de la demanda • Si la temperatura final del acumulador es diferente a 60ºC, la demanda se calculará por:
• Para otros usos se tomarán valores contrastados por la experiencia o recogidos por fuentes de reconocida solvencia.
Cálculo de la demanda • Adicionalmente se tendrán en cuenta las pérdidas caloríficas en distribución/recirculación del agua a los puntos de consumo (se estima un 10%) • Para la contribución solar anual, se estimarán las demandas mensuales tomando en consideración el número de unidades (personas, camas, servicios, etc…) correspondientes a la ocupación plena, salvo instalaciones de uso residencial turístico en las que se justifique un perfil de demanda propio originado por ocupaciones parciales. • La capacidad de acumulación será igual a la del día de la semana de mayor demanda.
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Mantenimiento
Desarrollo presentación
• Se definen dos escalones complementarios de actuación:
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– a) plan de vigilancia; se refiere básicamente a las operaciones que permiten asegurar que los valores operacionales de la instalación sean correctos. – b) plan de mantenimiento preventivo; son operaciones de inspección visual, verificación de actuaciones y otros, que permitir mantener dentro de límites aceptables las condiciones de funcionamiento, prestaciones, protección y durabilidad de la instalación.
Mantenimiento • Plan de vigilancia
Mantenimiento • Plan de mantenimiento – El mantenimiento implicará, como mínimo; • una revisión anual para instalación superficie de captación inferior a 20 m2. • una revisión cada seis meses para instalaciones superficie de captación superior a 20 m2.
– Debe realizarse por personal técnico competente. – La instalación tendrá un libro de mantenimiento en el que se reflejen todas las operaciones realizadas así como el mantenimiento correctivo.
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Mantenimiento
Mantenimiento
– Las operaciones de mantenimiento que deben realizarse son:
Desarrollo presentación
Ejemplos de cálculo
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Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo • Ejemplo 1: Edificio de 40 viviendas, con 3 dormitorios en Valladolid. – a) Demanda de energía térmica
Demanda de energía térmica: Q=m*ce*(Tu-Tred)*n MES nº días
ene
feb
mar
abr
may jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
365
masa (l/día) Tu (Temp utiliz) Tred (Temp red) Q (Energ term nec)
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
42240
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
9
9
11
13
15
17
19
19
17
15
13
11
6471
5845
6217
5771
5710
5280
5202
5202
5280
5710
5771
6217
68677
Tred (Temp red en Valladolid): tabla 4.7 (EREN)
demanda diaria=40 viv*4 pers/viv*22 l ACS/día demanda diaria=3.520 l/día
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
Energía solar térmica aportada:
– b) Energía solar térmica aportada. VALLADOLID: ZONA II
MES Q (Energ term nec) E solar term=30%Q
ene
feb
mar
abr
may jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
6471
5845
6217
5771
5710
5280
5202
5202
5280
5710
5771
6217
68677
1941
1753
1865
1731
1712
1584
1560
1560
1584
1713
1731
1865
20603
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Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
– c) Fracciones solares mensuales y anual.
Ep=Radiación solar sobre el panel (kWh/m2día) Ep=H*K
Energía generada por el captador (diseño un captador con un α=30º) Qcap=Ep*η*n Ep=Radiación solar sobre el panel (kWh/m 2día) Ep=H*K H=radiación sobre una superficie horizontal en Valladolid (Tabla 4.3 EREN) K=coef. corrector (tabla 4.4 EREN) η=rendimiento del captador η=C1-C2*X C1=factor de ganancias (característica del captador elegido) = 80% C2=factor de perdidas (característica del captador elegido) = 4 (W/m2K) X=(Tu-Ta)/I Tu=Temp de utilización = 60ºC Ta=Temp ambiente en Valladolid (tabla 4.6 EREN) I=E*103/HU E=Ep HU=horas útiles solares en Valladolid (tabla 4.5 EREN) n=nº días mes
H=radiación sobre una superficie horizontal (Tabla 4.3 EREN) K=coef. corrector (tabla 4.4 EREN) MES
ene
feb
mar
abr
may jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
H
1.53
2.45
3.86
4.78
5.53
6.28
6.98
6.39
5.09
3.11
1.92
1.17
K
1.36
1.28
1.19
1.09
1.02
1.00
1.02
1.10
1.23
1.37
1.46
1.44
Ep (kWh/m2día)
2.08
3.14
4.59
5.21
5.64
6.28
7.12
7.03
6.26
4.26
2.80
1.68
Ejemplos de cálculo
año
Ejemplos de cálculo
η=rendimiento del captador=C1-C2*X C1=factor de ganancias (característica del captador elegido) = 80% C2=factor de perdidas (característica del captador elegido) =1.4 (W/m2K) X=(Tu-Ta)/I Tu=Temp de utilización = 60ºC Ta=Temp ambiente en Valladolid (tabla 4.6 EREN) I=E*103/HU E=Ep HU=horas útiles sol Valladolid (tabla 4.5 EREN) MES
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
C1 C2 Tu
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
Ta
4.50
6.30
10.1
12.5
15.5
20.4
23.4
22.8
19.6
14.2
8.9
5.2
E=Ep HU I X η (redimiento)
2.08
3.14
4.59
5.21
5.64
6.28
7.12
7.03
6.26
4.26
2.80
1.68
8
9
9
9.5
9.5
9.5
9.5
9.5
9
9
8
7.5
260.1
348.4
510.4
548.4
593.8
661.1
749.4
740
695.7
473.4
350.4
224.6
0.21
0.15
0.10
0.09
0.07
0.06
0.05
0.05
0.06
0.10
0.15
0.24
0.50
0.58
0.66
0.68
0.70
0.72
0.73
0.73
0.72
0.66
0.60
0.46
Energía generada por el captador Qcap=Ep*η*n
año
MES
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
Ep (kWh/m2día) η
2.08
3.14
4.59
5.21
5.64
6.28
7.12
7.03
6.26
4.26
2.80
1.68
0.50
0.58
0.66
0.68
0.70
0.72
0.73
0.73
0.72
0.66
0.60
0.46
0.64
nº días
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
365
Qcap (kWh/m2)
32.3
51.3
94.4
106.1
121.5
134.9
161.5
159
135
87.8
50.1
24
1159
año
0.64
Realizado por Enrique Aníbarro.
19
CURSO C DIGO T CNICO DE LA EDIFICACI N EN LAS INSTALACIONES DE LOS EDIFICIOS
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
Energía generada por la instalación - Considero unas pérdidas del 10% en el circuito hidráulico (pto. 3.1.1.5 CTE) - Habría que incluir aquí las perdidas por orientación e inclinación y por sombras. MES
Qcap (kWh/m2) Qinst(kWh/m2)
Dimensiono la instalación A=E/Qinst E=energía solar term anual=30%Qanual= 20603 (kWh) Qinst= energía solar term. anual generada por inst =1042.1(kWh/m2)
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
32.3
51.3
94.4
106.1
121.5
134.9
161.5
159
135
87.8
50.1
24
1159
29.1
46.2
85
95.5
109.4
121.4
145.3
143.1
121.5
79
45.1
21.6
1042.1
A=20603/1042.1=19.77 m 2 A=19.77 m2 (carácter de mínimo) Instalo 30 m2
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
FRACIONES SOLARES MENSUALES Y ANUALES (A=30 m2)
– d) Rendimiento medio anual. RMA=[Qinstreal/ Q (Energ term nec)]*100
El aporte de la instalación será: Qinstreal=Qinst*A MES
Qinst A Qinstreal
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
29.1
46.2
85
95.5
109.4
121.4
145.3
143.1
121.5
79
45.1
21.6
1042.1
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
30
1019
1616
2974
3341
3828
4250
5087
5008
4252
2765
1578
754
MES
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
Qinstreal
1019
1616
2974
3341
3828
4250
5087
5008
4252
2765
1578
754
36473
Q (Energ term nec)
6471
5845
6217
5771
5710
5280
5202
5202
5280
5710
5771
6217
68677
RMA
15.8
27.7
47.8
57.91
67
80.5
97.8
96.26
80.5
48.4
27.4
12.1
53.1
36473
Realizado por Enrique Aníbarro.
20
CURSO C DIGO T CNICO DE LA EDIFICACI N EN LAS INSTALACIONES DE LOS EDIFICIOS
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo • Ejemplo 2: Edificio de 40 viviendas, con 3 dormitorios en León. – a) Demanda de energía térmica
Demanda de energía térmica: Q=m*ce*(Tu-Tred)*n MES nº días
ene
feb
mar
abr
may jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
365
masa (l/día) Tu (Temp utiliz) Tred (Temp red) Q (Energ term nec)
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
3520
42240
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
8
8
10
12
14
16
18
18
16
14
12
10
6598
5959
6344
5894
5837
5403
5329
5329
5402
5837
5894
6344
70171
Tred (Temp red en León): tabla 4.7 (EREN)
demanda diaria=40 viv*4 pers/viv*22 l ACS/día demanda diaria=3.520 l/día
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
Energía solar térmica aportada:
– b) Energía solar térmica aportada. LEON: ZONA III
MES Q (Energ term nec) E solar term=50%Q
ene
feb
mar
abr
may jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
6598
5959
6344
5894
5837
5403
5329
5329
5402
5837
5894
6344
70171
3299
2980
3172
2947
2918
2701
2665
2665
2701
2918
2947
3172
35085
Realizado por Enrique Aníbarro.
21
CURSO C DIGO T CNICO DE LA EDIFICACI N EN LAS INSTALACIONES DE LOS EDIFICIOS
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
– c) Fracciones solares mensuales y anual.
Ep=Radiación solar sobre el panel (kWh/m2día) Ep=H*K
Energía generada por el captador (diseño un captador con un α=30º) Qcap=Ep*η*n Ep=Radiación solar sobre el panel (kWh/m 2día) Ep=H*K H=radiación sobre una superficie horizontal en León (Tabla 4.3 EREN) K=coef. corrector (tabla 4.4 EREN) η=rendimiento del captador η=C1-C2*X C1=factor de ganancias (característica del captador elegido) = 80% C2=factor de perdidas (característica del captador elegido) = 4 (W/m2K) X=(Tu-Ta)/I Tu=Temp de utilización = 60ºC Ta=Temp ambiente en León (tabla 4.6 EREN) I=E*103/HU E=Ep HU=horas útiles solares en León (tabla 4.5 EREN) n=nº días mes
H=radiación sobre una superficie horizontal (Tabla 4.3 EREN) K=coef. corrector (tabla 4.4 EREN) MES
ene
feb
mar
abr
may jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
H
1.61
2.42
3.84
4.78
5.42
6.14
6.73
5.81
4.78
2.89
1.95
1.33
K
1.36
1.28
1.19
1.09
1.02
1.00
1.02
1.10
1.23
1.37
1.46
1.44
Ep (kWh/m2día)
2.19
3.10
4.57
5.21
5.53
6.14
6.86
6.39
5.88
3.96
2.85
1.92
Ejemplos de cálculo
año
Ejemplos de cálculo
η=rendimiento del captador=C1-C2*X C1=factor de ganancias (característica del captador elegido) = 80% C2=factor de perdidas (característica del captador elegido) =1.4 (W/m2K) X=(Tu-Ta)/I Tu=Temp de utilización = 60ºC Ta=Temp ambiente en León (tabla 4.6 EREN) I=E*103/HU E=Ep HU=horas útiles sol León (tabla 4.5 EREN) MES
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
C1 C2 Tu
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
1.4
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
60
Ta
3.9
5.5
9.1
11.5
14.2
19.2
22
21.6
18.5
13.3
8.3
4.6
2.19
3.10
4.57
5.21
5.53
6.14
6.86
6.39
5.88
3.96
2.85
1.92
E=Ep HU I X η (redimiento)
8
9
9
9.5
9.5
9.5
9.5
9.5
9
9
8
7.5
274
344
508
548
582
646
723
673
653
440
356
255
0.20
0.16
0.10
0.09
0.08
0.06
0.05
0.06
0.06
0.11
0.15
0.22
0.51
0.58
0.66
0.68
0.69
0.71
0.73
0.72
0.71
0.65
0.60
0.50
Energía generada por el captador Qcap=Ep*η*n
año
MES
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
Ep (kWh/m2día) η
2.19
3.10
4.57
5.21
5.53
6.14
6.86
6.39
5.88
3.96
2.85
1.92
0.51
0.58
0.66
0.68
0.69
0.71
0.73
0.72
0.71
0.65
0.60
0.50
nº días
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
365
Qcap (kWh/m2)
34.8
50.2
93.4
105.7
118.2
131.1
154.6
142.7
125.4
80
51
29.7
1116.5
año
0.64
0.64
Realizado por Enrique Aníbarro.
22
CURSO C DIGO T CNICO DE LA EDIFICACI N EN LAS INSTALACIONES DE LOS EDIFICIOS
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
Energía generada por la instalación - Considero unas pérdidas del 10% en el circuito hidráulico (pto. 3.1.1.5 CTE) - Habría que incluir aquí las perdidas por orientación e inclinación y por sombras. MES
Qcap (kWh/m2) Qinst(kWh/m2)
Dimensiono la instalación A=E/Qinst E=energía solar term anual=50%Qanual= 35085 (kWh) Qinst= energía solar term. anual generada por inst =1004.8 (kWh/m2)
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
34.8
50.2
93.4
105.7
118.2
131.1
154.6
142.7
125.4
80
51
29.7
1116.5
31.3
45.1
84.1
95.1
106.4
118
139.1
128.4
112.9
72
45.9
26.5
1004.8
A=35085/1004.8=34.92 m 2 A=34.92 m2 (carácter de mínimo) Instalo 40 m2
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
FRACIONES SOLARES MENSUALES Y ANUALES (A=40 m2)
– d) Rendimiento medio anual. RMA=[Qinstreal/ Q (Energ term nec)]*100
El aporte de la instalación será: Qinstreal=Qinst*A MES
Qinst A Qinstreal
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
31.3
45.1
84.1
95.1
106.4
118
139.1
128.4
112.9
72
45.9
26.5
1004.8
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
1254
1806
3364
3805
4256
4719
5565
5136
4515
2878
1834
1061
MES
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
Qinstreal
1254
1806
3364
3805
4256
4719
5565
5136
4515
2878
1834
1061
40192
Q (Energ term nec)
6598
5959
6344
5894
5837
5403
5329
5329
5402
5837
5894
6344
70171
RMA
19
30
53
65
73
87
104
96
83
49
31
17
57
40192
Realizado por Enrique Aníbarro.
23
CURSO C DIGO T CNICO DE LA EDIFICACI N EN LAS INSTALACIONES DE LOS EDIFICIOS
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo Demanda a 45ºC
• Ejemplo 3: Hotel de 4**** con 100 camas, en Valladolid (temp acumulación 45ºC) – a) Demanda de energía térmica
MES Ti T Di(60ºC) Di(T):D(T)
demanda diaria=100 camas*70 l ACS/día cama
demanda diaria=7000 l/día
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
9
9
11
13
15
17
19
19
17
15
13
11
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
7000
7000
7000
7000
7000
7000
7000
7000
7000
7000
7000
7000
9917
9917
10088
10281
10500
10750
11038
11038
10750
10500
10281
10088
año
125149
Tred (Temp red en Valladolid): tabla 4.7 (EREN)
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
Demanda de energía térmica: Q=m*ce*(Tu-Tred)*n
– b) Energía solar térmica aportada.
MES
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
nºdías
31
28
31
30
31
30
31
31
30
31
30
31
365 125149
masa (l/día)
9917
9917
10088
10281
10500
10750
11038
11038
10750
10500
10281
10088
Tu (Temputiliz)
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
Tred (Tempred)
9
9
11
13
15
17
19
19
17
15
13
11
Q (Energ term nec)
12869
11624
12364
11476
11355
10500
10345
10345
10500
11355
11476
12364
VALLADOLID: ZONA II
136572
Tred (Temp red en Valladolid): tabla 4.7 (EREN)
Realizado por Enrique Aníbarro.
24
CURSO C DIGO T CNICO DE LA EDIFICACI N EN LAS INSTALACIONES DE LOS EDIFICIOS
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo – c) Fracciones solares mensuales y anual.
Energía solar térmica aportada: MES Q (Energ term nec) E sol term=65%Q
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
12869
11624
12364
11476
11355
10500
10345
10345
10500
11355
11476
12364
136572
8365
7555
8036
7460
7381
6825
6724
6724
6825
7381
7460
8036
88771
Energía generada por el captador (diseño un captador con un α=30º) Qcap=Ep*η*n Ep=Radiación solar sobre el panel (kWh/m2día) Ep=H*K H=radiación sobre una superficie horizontal en Valladolid (Tabla 4.3 EREN) K=coef. corrector (tabla 4.4 EREN) η=rendimiento del captador η=C1-C2*X C1=factor de ganancias (característica del captador elegido) = 80% C2=factor de perdidas (característica del captador elegido) = 4 (W/m2K) X=(Tu-Ta)/I Tu=Temp de utilización = 45ºC Ta=Temp ambiente en Valladolid (tabla 4.6 EREN) I=E*103/HU E=Ep HU=horas útiles solares en Valladolid (tabla 4.5 EREN) n=nº días mes
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo η=rendimiento del captador=C1-C2*X C1=factor de ganancias (característica del captador elegido) = 80% C2=factor de perdidas (característica del captador elegido) =1.4 (W/m2K) X=(Tu-Ta)/I Tu=Temp de utilización = 45ºC Ta=Temp ambiente en Valladolid (tabla 4.6 EREN) I=E*103/HU E=Ep HU=horas útiles sol Valladolid (tabla 4.5 EREN)
Ep=Radiación solar sobre el panel (kWh/m2día) Ep=H*K H=radiación sobre una superficie horizontal (Tabla 4.3 EREN) K=coef. corrector (tabla 4.4 EREN) MES
ene
feb
mar
abr
may jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
H
1.53
2.45
3.86
4.78
5.53
6.98
6.39
5.09
3.11
1.92
1.17
K
1.36
1.28
1.19
1.09
1.02
1.00
1.02
1.10
1.23
1.37
1.46
1.44
Ep (kWh/m2día)
2.08
3.14
4.59
5.21
5.64
6.28
7.12
7.03
6.26
4.26
2.80
1.68
6.28
MES
año
ene
C1 C2 Tu
0.8
Ta E=Ep HU I X η (redimiento)
1.4 45
feb 0.8 1.4
mar
abr
may
jun
0.8
0.8
0.8
0.8
1.4
1.4
1.4
1.4
jul 0.8 1.4
ago 0.8 1.4
sep 0.8 1.4
oct 0.8 1.4
nov 0.8 1.4 45
dic
año
0.8 1.4
45
45
45
45
45
45
45
45
45
45
4.50
6.30
10.1
12.5
15.5
20.4
23.4
22.8
19.6
14.2
8.9
5.2
2.08
3.14
4.59
5.21
5.64
6.28
7.12
7.03
6.26
4.26
2.80
1.68
8
9
9
9.5
9.5
9.5
9.5
9.5
9
9
8
7.5
260.1
348.4
510.4
548.4
593.8
661.1
749.4
740
695.7
473.4
350.4
224.6
0.16
0.11
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.03
0.04
0.07
0.10
0.18
0.58
0.64
0.70
0.72
0.73
0.75
0.76
0.76
0.75
0.71
0.66
0.55
0.69
Realizado por Enrique Aníbarro.
25
CURSO C DIGO T CNICO DE LA EDIFICACI N EN LAS INSTALACIONES DE LOS EDIFICIOS
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
Energía generada por el captador Qcap=Ep*η*n MES
ene
feb
mar
abr
may
Ep (kWh/m2día) η
2.08
3.14
4.59
5.21
5.64
0.58
0.64
0.70
0.72
0.73
0.75
0.76
0.76
0.75
nº días
31
28
31
30
31
30
31
31
30
Qcap (kWh/m2)
37.5
56.6
100.3
112.1
127.7
140.9
167.7
165.2
140.7
93.6
jun 6.28
jul 7.12
Energía generada por la instalación - Considero unas pérdidas del 10% en el circuito hidráulico (pto. 3.1.1.5 CTE) - Habría que incluir aquí las perdidas por orientación e inclinación y por sombras.
ago
sep
oct
nov
dic
año
7.03
6.26
4.26
2.80
1.68
0.71
0.66
0.55
0.69
31
30
31
365
MES
55.2
28.8
1226
Qcap (kWh/m2) Qinst(kWh/m2)
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
37.5
56.6
100.3
112.1
127.7
140.9
167.7
165.2
140.7
93.6
55.2
28.8
1226
33.8
50.9
90.2
100.9
115
126.8
150.9
148.7
126.6
84.3
49.6
26
1104
Ejemplos de cálculo
Ejemplos de cálculo
Dimensiono la instalación A=E/Qinst
FRACIONES SOLARES MENSUALES Y ANUALES (A=85 m2)
E=energía solar term anual=65%Qanual= 88772 (kWh) Qinst= energía solar term. anual generada por inst =1104 (kWh/m2)
El aporte de la instalación será: Qinstreal=Qinst*A MES
m2
A=88772/1104=80.4 A=80.4 m2 (carácter de mínimo) Instalo 85 m2
Qinst A Qinstreal
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
33.8
50.9
90.2
100.9
115
126.8
150.9
148.7
126.6
84.3
49.6
26
1104
85
85
85
85
85
85
85
85
85
85
85
85
2872
4329
7672
8574
9771
10779
12826
12365
10760
7163
4219
2205
93806
Realizado por Enrique Aníbarro.
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CURSO C DIGO T CNICO DE LA EDIFICACI N EN LAS INSTALACIONES DE LOS EDIFICIOS
Ejemplos de cálculo – d) Rendimiento medio anual. RMA=[Qinstreal/ Q (Energ term nec)]*100 MES
ene
feb
mar
abr
may
jun
jul
ago
sep
oct
nov
dic
año
Qinstreal
2872
4329
7672
8574
9771
10779
12826
12365
10760
7163
4219
2205
93806
12869
11624
12364
11476
11355
10500
10345
10345
10500
11355
11476
12364
136572
22
37
62
75
86
103
124
122
103
63
36
17
68
Q (Energterm nec)
RMA
Se establecería las medidas del apartado 2.1.4 CTE
Realizado por Enrique Aníbarro.
27
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