Diseño y optimización de una instalación solar para la obtención de agua caliente sanitaria

El objetivo del presente proyecto consiste en la instalación de un sistema de captación solar para la producción de agua caliente sanitaria (ACS) en viviendas unifamiliares en la Comunidad de Madrid, evitando la emisión de grandes cantidades de gases de efecto invernadero. El proyecto se ha dividido en 16 capítulos que detallan el proceso de análisis aplicado para lograr la optimización de la instalación solar que se propone. El capítulo 1, dentro del cuál nos encontramos, trata de explicar la motivación del proyecto, siendo una pequeña introducción donde se explica el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero. En el capítulo 2, denominado Energía Solar: El Sol, trata los conceptos más básicos sobre radiación solar para concienciar al lector del potencial energético del Sol. También, se diferencia entre las distintas componentes de la radiación solar. El capítulo 3, La Instalación Solar, describe los elementos más importantes presentes en la instalación solar a proyectar, así como las propiedades del fluido del circuito primario y balances energéticos. El capítulo 4, Descripción de la Instalación, trata la ubicación de la instalación y la normativa que debe cumplir. En el capítulo 5, Estimación del Área de Colectores, se detalla el proceso de cálculo seguido para la estimación del área de captación, resolviendo el balance energético propuesto en el capítulo 3 considerando únicamente las pérdidas ópticas del colector. El capítulo 6, Área de Colectores Considerando Pérdidas, profundiza en el análisis de las pérdidas “más sencillas de evaluar” para calcular de nuevo el área de colectores, comprobando la gran diferencia entre el capítulo 5 y el capítulo 6. En el capítulo 7, Diseño de Equipos Auxiliares, se diseñan los componentes más relevantes de la instalación solar atendiendo a criterios normativos y de cálculo, apoyándose en la experiencia de reconocidos fabricantes. El capítulo 8, Optimización del Tanque, describe el proceso a seguir para conseguir la optimización del tanque, asumiendo que se acumulará tanta energía en él como exceso de energía solar en el día exista. Se obtendrá un volumen óptimo para cada mes del año. En el capítulo 9, Cálculo de la Fracción Solar, se calcula de nuevo la fracción solar aportada por la instalación, pero esta vez calculada a partir de la temperatura de salida del tanque de almacenamiento; o lo que es lo mismo, la temperatura de suministro. Esta temperatura será calculada realizando un balance energético al tanque de almacenamiento. El capítulo 10, Estudio de Impacto Ambiental, trata de simular las emisiones de CO2 que se evitarían al proyectar una instalación solar respecto a una instalación convencional alimentada con gas natural. Este capítulo es breve, pero quizás es el más importante. En el capítulo 11, Estudio de Mercado del Acumulador, se propone un estudio exhaustivo de mercado de un componente muy importante en la instalación solar como es el tanque de almacenamiento. Como se detallará más adelante, el estudio en profundidad de este componente es fundamental para conseguir una buena optimización de la instalación solar, tanto desde el punto de vista económico como energético. El capítulo 12, Estudio Económico de la Instalación, describe el proceso de análisis a seguir para calcular la rentabilidad de la instalación. Este proceso es dependiente de la evolución futura de la inflación y del precio del combustible; por lo que, se estudiarán diferentes casos. En el capítulo 13, denominado Estudio de la Variación de la Fracción Solar con el Tamaño del Tanque de Almacenamiento, se profundiza en la optimización de la instalación solar, recalculando el sistema de ecuaciones, incluido el balance energético en el tanque de almacenamiento. Para simular el comportamiento de la instalación al variar el tamaño del tanque, es necesario resolver el sistema de ecuaciones de forma simultánea; ya que el tamaño de tanque afecta al comportamiento térmico de la instalación. Para diferentes volúmenes, se obtendrán fracciones solares distintas. El capítulo 14, denominado Conclusiones, describe las conclusiones más importantes extraídas como consecuencia de la elaboración de este proyecto, comparando los resultados con la actual legislación. El capítulo 15, Bibliografía, engloba las principales fuentes de información utilizadas para desarrollar este proyecto de forma satisfactoria, además de incluir catálogos de los principales fabricantes de componentes para instalaciones solares. En el capítulo 16, Anexos, se incorporan los catálogos de los principales componentes de la instalación proyectados.Ingeniería Industria