Capítulo 3.3: Circuito cerrado de intercambio térmico (TK-HS4).
Contenido de este capítulo.
1.- Introducción. Pasos a seguir.
Finalmente, haciendo aplicación del CTE DB-HE4, habrá que dotar al edificio desarrollado en los capítulos anteriores con una instalación de producción de ACS con energía solar. Tekton3D HS4 permite el cálculo del circuito secundario de la instalación.
El diseño de esta instalación es independiente del resto, y los pasos a seguir son los siguientes:
- Capítulo nuevo: este tipo de instalación no puede coexistir con instalaciones de fontanería convencionales en un mismo capítulo.
- Como en cualquier instalación creada con TeKton3D, antes de empezar a definir el dibujo de la instalación, hay que definir los Datos generales.
-
Definir los elementos que componen
el circuito de intercambio.
- Realizar los cálculos.
2.- Datos Generales.
El circuito de intercambio térmico se debe de calcular en un
capítulo nuevo, independiente de las instalaciones de suministro de agua. Si se
mezclaran elementos propios de circuito cerrado (Generador ACS
e Intercambiador
), el programa dará en error de
cálculo ("Tipo de Instalación no válida").
Para crear el capítulo se procede igual que en el Capítulo 3.1 de este manual. Desde el menú Datos→Capítulo nuevo→Instalación de fontanería (CTE-HS4) se crea el nuevo capítulo.
En la Barra de Capítulos, aparecerá una nueva línea con referencia "Fontanería", mientras el resto de capítulos (edificio y otras instalaciones) pasarán a mostrarse en el color indicado (botón , y aparecerán en pantalla únicamente como referencia.
En el cuadro de diálogo Propiedades de Capítulo (Datos→Generales), en la pestaña Capítulo, se puede cambiar el nombre (Fontanería, por defecto). Para distinguirlo del capítulo "Fontanería" desarrollado en los dos capítulos anteriores, se le dará el nombre "Circuito secundario solar".
Sin salir del cuadro de diálogo anterior, habrá que introducir los datos generales del proyecto. En la solapa "Materiales" se especificará que esta instalación se resolverá con se ejecutará con tuberías de cobre de 1 mm de espesor. Haciendo clic en Cambiar>> accederá a la base de datos de tuberías, desde la que podrá elegir la serie adecuada:
Se fijará el mismo material tanto para la impulsión como para el retorno. Si se quisiera dar materiales diferentes, habría que tener en cuenta que el apartado "Tipo de tubería para agua fría" se refiere al retorno, y "Tipo de tubería para agua caliente sanitaria" se refiere a la impulsión.
Los circuitos cerrados en el capítulo TK-HS4 están pensados para calcular los circuitos de intercambio de ACS teniendo en cuenta la simultaneidad de uso en viviendas, que se puede aplicar por aparatos o por suministros, con la formulación tradicional:
No se contempla el uso de los coeficientes de simultaneidad en las tuberías para sistemas de suministro de agua en este capítulo, sí se contempla para el capítulo TK-ICA (climatización).
Por lo que se debe aplicar la simultaneidad por número de suministros, que es lo más razonable, y el resultado del circulador será el correcto.
A continuación, se especifican las opciones específicas de cálculo en la pestaña Opciones especiales:
En este caso se fijará una concentración de anticongelante del
2,5 % y la presión máxima de trabajo se mantendrá en 500 KPa (esta presión
máxima de trabajo no está relacionada con la presión máxima en
los puntos de consumo, sino que es la presión máxima previsible en el circuito
cerrado, y por tanto, vendrá determinada por la capacidad de los elementos que
componen la instalación: válvulas, intercambiadores, aparatos de medida, etc.).
3.- Elementos del circuito de intercambio.
Un circuito cerrado de intercambio térmico debe de contar al menos con los siguientes elementos:
-
Generador ACS
: Es el intercambiador en el que
el fluido recibe calor. En un caso como este, de instalación ACS con
aprovechamiento de energía solar,
equivaldría al interacumulador solar. -
Intercambiador
:
Es el punto donde el
fluido cede el calor absorbido en el Generador ACS. En este caso,
equivaldría a la instalación interior de la vivienda (normalmente estará
formada por el intercambiador más un equipo con capacidad de calentamiento
instantánea como fuente de apoyo). -
Circulador ACS
: Es una bomba que asegura
la circulación del fluido por el circuito. Es la misma entidad que la
empleada en la red de retorno del circuito de consumo de ACS (Capítulo 2). -
Vaso de expansión
:
Es un depósito con capacidad de absorber las expansiones del volumen de
fluido contenido en todo el circuito, sin que las tuberías tengan que
soportar sobrepresión alguna. Según el Reglamento de Instalaciones Térmicas
en los Edificios debe de estar presente en todo circuito cerrado. El vaso de
expansión no tiene influencia en el cálculo, y si no se incluye, el programa
calculará la instalación, aunque dará una advertencia al no localizar este
elemento.
Para empezar, se situarán en el edificio los dos elementos principales: el Generador ACS y el Intercambiador. El primero se colocará en la cota 0,00 de Planta Cubierta:
A continuación se colocará el Intercambiador en la misma posición que el Acumulador ACS:
Tras colocar estos dos elementos, hay que definir sus Propiedades, haciendo doble clic sobre sus símbolos. En el caso del Intercambiador, habrá que fijar la capacidad, la pérdida de carga y la potencia térmica. Teniendo en cuenta los datos de la instalación de fontanería desarrollada en los Capítulos 1 y 2, resultaba una potencia necesaria de 1,8 kW. La capacidad de agua se refiere al volumen ocupado por el fluido de intercambio (no el volumen de agua de consumo). En este caso se fijará una capacidad de 5 litros:
En el cuadro de Propiedades del Generador ACS, se puede fijar la capacidad y el salto térmico. Teniendo en cuenta las temperaturas fijadas en el Acumulador ACS, se puede fijar un salto de 65ºC a 72,5ºC. La capacidad del Generador se fijará en 150 litros:
Seguidamente, habrá que cerrar el circuito trazando tuberías. Empezando desde la planta baja, se llevan dos tuberías hasta el punto en el que se quiera situar los ascendentes:
Desde el punto final de ambas tuberías, se trazan dos ascendentes de 7,00 m (una longitud suficiente como para que sobre tubería)
:
Ya en planta cubierta se cierra el circuito con el Generador ACS, eliminando a continuación los tramos de ascendentes sobrantes.
Las tuberías que discurren por la cubierta, se encuentran expuestas a la temperatura exterior, y por tanto habrá que tenerlo en cuenta en el cálculo del aislamiento (tanto de la impulsión como el retorno). Así, para estas tuberías, se fijará, dentro del cuadro Propiedades de tubería, la situación "En exteriores".
Finalmente, habrá que incluir el Circulador y el Vaso de expansión. En este caso se situarán en cubierta, próximos al Generador ACS, y en la tubería de retorno (es recomendable situar el vaso de expansión en la aspiración de la bomba):
Por último, se instalarán válvulas de corte en los puntos que se crean convenientes, por ejemplo, en la entrada y salida del Generador ACS y el Intercambiador, en el Vaso de Expansión, y una válvula de retención en la base de la conducción ascendente:
5.- Cálculos.
El proceso de cálculo para circuitos cerrados es similar al Cálculo a grifos cerrados (ver capítulo 3.2). El programa calcula la demanda de potencia total (según el número de intercambiadores), y ajusta los caudales en los distintos tramos de acuerdo con el salto de temperatura prefijado. Una vez calculados los caudales, se dimensiona la red de tuberías, la bomba de circulación y el equilibrado en intercambiadores, que consiste, como en los circuitos de ACS con retorno, en una pérdida de carga adicional que se introduce en aquellos intercambiadores con menos pérdidas con el fin de equilibrar el circuito.
En este caso, la instalación es muy simple, y existe un único ramal de impulsión y otro de retorno, con un único intercambiador, con lo que no habrá posibilidad de desequilibrios.
El proceso de cálculo se realiza, como en casos anteriores con el botón
:
Tras realizar el cálculo se puede mostrar en pantalla los
resultados en cada uno de los elementos de la instalación haciendo uso de la
herramienta Etiquetas informativas
. En este tipo de instalaciones,
aparte de los parámetros hidráulicos calculados en tuberías, se muestra también
el aislamiento de tuberías, el salto térmico y la potencia en
Intercambiadores y Generadores.
