TAZ-PFC-2010-003


Integración de una instalación solar térmica con un sistema de calefacción existente

Moreno Bruned, Natalia
Marín Herrero, José María (dir.)

Universidad de Zaragoza, CPS, 2010
Ingeniería Mecánica department, Máquinas y Motores Térmicos area

Ingeniero Industrial

Abstract: El objetivo principal del proyecto es evaluar técnica y económicamente una instalación solar térmica de baja temperatura como apoyo al sistema de calefacción existente en la Fundación Hidrógeno en Aragón, ubicada en el Parque Tecnológico Walqa (Huesca). En el presente proyecto se desarrolla el análisis y dimensionamiento de una instalación de energía solar cuya aportación servirá para precalentar el agua de retorno del sistema de calefacción antes de su entrada a las calderas, resultando en un ahorro de combustible del 20%. Se busca reducir las emisiones de CO2 derivadas del consumo de propano y lograr así un edificio más sostenible. Tras un dimensionado inicial basado en el Método F-Chart se simula el funcionamiento del sistema solar con un modelo en EES, que calcula la aportación solar mensual a partir de las contribuciones horarias. Tomando como datos iniciales las condiciones ambientales y la curva de rendimiento del captador seleccionado, se plantean balances de energía en los equipos principales, a partir de los cuales se calculan diferentes parámetros de interés como el calor recuperado o la temperatura del fluido en diferentes puntos de la instalación. Así mismo, se analizan en detalle las demandas energéticas actuales del edificio, calculadas a partir de datos reales de consumo, que serán la base para el cálculo de nuevas instalaciones. Partiendo de los resultados de la simulación se decide la configuración del sistema solar y se realiza el proyecto de instalación, que contempla el dimensionado de los componentes principales, el diseño del circuito hidráulico y el desarrollo de planos y presupuesto. Además, se plantea la posibilidad de instalar un sistema de frío solar que aproveche el excedente de energía generado durante el verano, el cual será utilizado para refrigerar alguna zona del edificio. La ampliación de la instalación con una máquina de absorción se ejecutará en la siguiente fase del proyecto, una vez comprobado el comportamiento real de sistema solar. El proyecto concluye con un análisis de rentabilidad que confirma la necesidad de financiación externa si se quiere promover una mayor implantación de las energías renovables en la sociedad. OBJETIVOS: - Evaluación técnica y económica de una instalación solar térmica de baja temperatura como apoyo al sistema de calefacción existente en el edificio de la Fundación Hidrógeno en Aragón. - Análisis y dimensionamiento de una instalación de energía solar que precalienta el agua de retorno de calefacción. El funcionamiento del sistema se simula con un modelo en EES. El Proyecto de instalación comprende: dimensionado de equipos, diseño del circuito hidráulico y realización de planos y presupuesto. CONCLUSIONES: - Ahorro energético y reducción de las emisiones de CO2 para lograr así un edificio más sostenible. - Instalación técnicamente viable pero con una rentabilidad económica limitada si no se dispone de ayudas económicas. Periodo de retorno de la inversión de 14 años con el 30% del coste subvencionado. - La energía solar cubrirá el 20% de la demanda de calefacción suponiendo un ahorro anual de 1.400 euros. - Edificio más sostenible, se dejan de emitir 100 toneladas de CO2 durante la vida útil de la instalación. - Instalación de carácter demostrativo que fomentará la aplicación en nuevas instalaciones, se hará difusión de resultados obtenidos. Futura integración de una máquina de frío solar para aprovechar los excedentes. SUMMARY GOALS: - Technical and economical evaluation of a low temperature thermal solar system that supports the existing heating system of Foundation for the Development of New Hydrogen Technologies in Aragon. - Analysis and dimensioning of a system using solar energy to heat return heating water. System operation is simulated with an EES model. The installation project consists of: equipment dimensioning, hydraulic circuit design, plans and budget. - Energy savings and CO2 emissions reduction to achieve a sustainable building. CONCLUSION: - The designed thermal solar system is technically feasible but cost-effectiveness is restricted to economic helps from the Government. Pay back of this inversion is 14 years considering that 30% of the total cost is subsidized. - Solar energy supplies 20% of the heating demand representing 1.400 € of annual savings. - More sustainable building, CO2 emission will be reduced in 100 tons during the lifetime of the system. - Demonstrative system that encourages the application in new installations, the obtained results from measurements will be spread. In the future, an absorption machine will be integrated with the solar system.


Free keyword(s): energía solar térmica ; energías renovables ; calefacción ; demandas energéticas ; ees ; captador solar ; colector plano de alta eficiencia ; caldera de baja temperatura ; propano ; fancoil ; hidrógeno ; máquina de absorción ; instalación aislada de red
Tipo de Trabajo Académico: Proyecto Fin de Carrera
Notas: Resumen disponible también en inglés.

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