UNE 94002 norma espaola

Junio 2005 TTULO

Instalaciones solares trmicas para produccin de agua caliente sanitaria Clculo de la demanda de energa trmica Thermal solar systems for domestic hot water production. Calculation method for heat demand. Installations solaires thermiques pour la production d'eau chaude sanitaire. Calcul de la demande d'nergie thermique.

CORRESPONDENCIA

OBSERVACIONES

ANTECEDENTES

Esta norma ha sido elaborada por el comit tcnico AEN/CTN 94 Energa Solar Trmica cuya Secretara desempea AENOR.

Editada e impresa por AENOR Depsito legal: M 27983:2005

LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:

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Grupo 6

S

- 3 - UNE 94002:2005

NDICE

Pgina 1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN ...................................................................... 4 2 NORMAS PARA CONSULTA....................................................................................... 4 3 TRMINOS Y DEFINICIONES.................................................................................... 4 4 SMBOLOS Y UNIDADES............................................................................................. 5 5 BASE TEMPORAL ......................................................................................................... 5 6 PARMETROS DE CLCULO.................................................................................... 6 6.1 Demanda de energa trmica........................................................................................... 6 6.2 Consumo de agua caliente ............................................................................................... 6 6.3 Temperatura de referencia.............................................................................................. 7 6.4 Temperatura de agua fra ............................................................................................... 7 6.5 Consumo de agua caliente a otras temperaturas........................................................... 10 ANEXO A (Informativo) CONSIDERACIONES ADICIONALES SOBRE LA TEMPERATURA DE REFERENCIA.......................... 11

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1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN

Esta norma tiene como objeto suministrar los valores de referencia de consumo de agua caliente sanitaria y temperatu-ras de diseo necesarios para el clculo de la demanda de energa trmica en las instalaciones de produccin de agua ca-liente sanitaria. Esta norma es aplicable al clculo de instalaciones solares trmicas para produccin de agua caliente sanitaria. 2 NORMAS DE CONSULTA UNE-EN ISO 9488:2000 Energa solar. Vocabulario. UNE-EN 12976-2 Sistemas solares trmicos y sus componentes. Sistemas prefabricados. Parte 2: Mtodos de en-sayo. UNE-EN 12977-2 Sistemas solares trmicos y sus componentes. Instalaciones a medida. Parte 2: Mtodos de ensayo 3 TRMINOS Y DEFINICIONES

Para los fines de esta norma son de aplicacin las definiciones dadas en la Norma UNE-EN ISO 9488, junto con las si-guientes definiciones adicionales: agua fra: Agua potable de consumo pblico utilizada en las instalaciones de los edificios, que no ha sido sometida a ningn proceso de calentamiento, y que es suministrada a travs de la red de distribucin del sistema de abastecimiento. La red de distribucin puede ser pblica o privada. agua caliente sanitaria: Agua fra que ha sido sometida a un proceso de calentamiento y que se destina a usos sani-tarios. consumo de agua caliente sanitaria: Cantidad de agua caliente sanitaria gastada en un determinado periodo de tiempo. Siempre est asociado a una temperatura de referencia. demanda de energa trmica: Energa trmica requerida por el consumo de agua caliente sanitaria. A efectos de esta norma, no estn incluidas las prdidas energticas (por distribucin y recirculacin principalmente). calor especfico a presin constante del agua: Cantidad de energa necesaria para elevar 1 C la temperatura de 1 kg de agua. A efectos de esta norma, para agua lquida, se considerar un valor constante de 4186 J/kg C densidad del agua: Relacin entre la masa del agua y el volumen que ocupa. A efectos de esta norma, para agua lqui-da, se considerar un valor constante de 1 kg/l. temperatura de agua fra: Temperatura del agua de la red de distribucin de los sistemas de abastecimiento de agua fra. temperatura de preparacin: Temperatura de diseo en el sistema de apoyo de agua caliente sanitaria. temperatura de distribucin: Temperatura de diseo en el sistema de distribucin de agua caliente sanitaria a la que se acondiciona el agua caliente sanitaria del sistema de preparacin para su reparto o distribucin a los distintos puntos de consumo. temperatura de uso: Temperatura del agua caliente sanitaria en los puntos de consumo. temperatura de referencia: Temperatura a la que se considera o vincula el consumo de agua caliente sanitaria.

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En la figura 1 se representan, de forma esquemtica, las diferentes temperaturas del agua, en una de las posibles confi-guraciones de las instalaciones solares trmicas.

Fig. 1 Temperatura de preparacin, distribucin y uso 4 SMBOLOS Y UNIDADES AF Agua fra

ACS Agua caliente sanitaria

QACS Consumo de agua caliente sanitaria l/da

DACS Demanda de energa trmica para agua caliente sanitaria J/da

cp Calor especfico a presin constante del agua J/kg C

Densidad del agua kg/l

TAF Temperatura de agua fra C

Tp Temperatura de preparacin C

Td Temperatura de distribucin C

Tu Temperatura de uso C

Tref Temperatura de referencia C

5 BASE TEMPORAL

A efectos de esta norma, se consideran valores diarios medios mensuales. En caso de utilizar cualquier otra base tempo-ral, debe justificarse la eleccin y procedencia de los datos.

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6 PARMETROS DE CLCULO

6.1 Demanda de energa trmica

La demanda de energa trmica se calcula a partir de la expresin: ( ) ( )ACS ACS ref P ref AFD Q T c T T= (1) donde

( )ACS refQ T es el consumo de agua caliente sanitaria a una temperatura de referencia refT .

6.2 Consumo de agua caliente

El consumo unitario diario medio de agua caliente sanitaria asociado a una temperatura de referencia de 45 C, se debe elegir de acuerdo con los valores de la tabla 1.

Tabla 1 Consumo unitario diario medio

Criterio de demanda Consumo unitario

(l/unidad.da) Vivienda 40 por persona Hospitales y clnicas 80 por persona Ambulatorio y centro de salud 60 por persona Hotel ***** 100 por persona Hotel **** 80 por persona Hotel*** 60 por persona Hotel/Hostal ** 50 por persona Camping 30 por persona Hostal/Pensin* 40 por persona Residencia (ancianos, estudiantes, etc.) 60 por persona Centro penitenciario 40 por persona Albergue 35 por persona Vestuarios/Duchas colectivas 30 por persona Escuela sin duchas 6 por persona Escuela con duchas 30 por persona Cuarteles 40 por persona Fbricas y talleres 30 por persona Oficinas 3 por persona Gimnasios 30 por persona Restaurantes 12 por persona Cafeteras 2 por persona

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El nmero de personas totales que ocupan un edificio y utilizan las instalaciones de agua caliente del mismo se obtiene segn las indicaciones del correspondiente programa funcional. En viviendas el consumo total diario medio de agua caliente sanitaria se obtiene multiplicando el consumo unitario de la tabla 1 por el nmero de personas totales que ocupan la vivienda. En caso de que el programa funcional no lo concreta-se, se considerarn 1,5 personas por cada dormitorio que se indique en el proyecto de la vivienda. En edificios de viviendas que dispongan de instalaciones solares trmicas centralizadas, el clculo del consumo total de agua caliente sanitaria considera un factor de centralizacin (FC) que depende del nmero de viviendas (N) alimentados por la misma instalacin solar. El valor del factor de centralizacin se muestra en la tabla 2. El consumo total diario me-dio de agua caliente sanitaria del edificio, calculado segn procedimiento indicado anteriormente, se multiplica por el factor de centralizacin de la tabla 2 segn el nmero de viviendas.

Tabla 2 Valor del factor de centralizacin

Nmero de viviendas N 3 4 N 10 11 N 20 21 N 50 51 N 75 76 N 100 N 101

FC 1 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 En los dems casos, el consumo total diario medio de agua caliente sanitaria se obtiene a partir del consumo unitario, nmero mximo de plazas y porcentaje de utilizacin indicados en el proyecto, multiplicando el consumo unitario de la tabla 1 por el nmero de unidades de consumo que corresponda. En caso de no venir indicado en el proyecto el porcen-taje de utilizacin, se ha de justificar el valor adoptado.

6.3 Temperatura de referencia

A efectos de esta norma se considera como temperatura de referencia el valor de 45 C.

6.4 Temperatura de agua fra

La temperatura diaria media mensual de agua fra de las capitales de provincia se toma de la tabla 3.

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Tabla 3 Altura de referencia (m) y Temperatura (C) diaria media mensual de agua fra para las capitales de provincia

Altura de referencia Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

A Corua 5 10 10 11 12 13 14 16 16 15 14 12 11

Albacete 686 7 8 9 11 14 17 19 19 17 13 9 7

Alicante 3 11 12 13 14 16 18 20 20 19 16 13 12

Almera 16 12 12 13 14 16 18 20 21 19 17 14 12

vila 1128 6 6 7 9 11 14 17 16 14 11 8 6

Badajoz 186 9 10 11 13 15 18 20 20 18 15 12 9

Barcelona 18 9 10 11 12 14 17 19 19 17 15 12 10

Bilbao 19 9 10 10 11 13 15 17 17 16 14 11 10

Burgos 860 5 6 7 9 11 13 16 16 14 11 7 6

Cceres 439 9 10 11 12 14 18 21 20 19 15 11 9

Cdiz 4 12 12 13 14 16 18 19 20 19 17 14 12

Castelln 30 10 11 12 13 15 18 19 20 18 16 12 11

Ceuta 0 11 11 12 13 14 16 18 18 17 15 13 12

Ciudad Real 635 7 8 10 11 14 17 20 20 17 13 10 7

Crdoba 123 10 11 12 14 16 19 21 21 19 16 12 10

Cuenca 1001 6 7 8 10 13 16 18 18 16 12 9 7

Girona 75 8 9 10 11 14 16 19 18 17 14 10 9

Granada 685 8 9 10 12 14 17 20 19 17 14 11 8

Guadalajara 679 7 8 9 11 14 17 19 19 16 13 9 7

Huelva 56 12 12 13 14 16 18 20 20 19 17 14 12

Huesca 488 7 8 10 11 14 16 19 18 17 13 9 7

Jan 574 9 10 11 13 16 19 21 21 19 15 12 9

Las Palmas de Gran Canaria 8 15 15 16 16 17 18 19 19 19 18 17 16

Len 838 6 6 8 9 12 14 16 16 15 11 8 6

Lleida 155 7 9 10 12 15 17 20 19 17 14 10 7

Logroo 384 7 8 10 11 13 16 18 18 16 13 10 8

Lugo 454 7 8 9 10 11 13 15 15 14 12 9 8

Madrid 655 8 8 10 12 14 17 20 19 17 13 10 8

Mlaga 8 12 12 13 14 16 18 20 20 19 16 14 12

Melilla 2 12 13 13 14 16 18 20 20 19 17 14 13

Murcia 42 11 11 12 13 15 17 19 20 18 16 13 11

Ourense 139 8 10 11 12 14 16 18 18 17 13 11 9

Oviedo 232 9 9 10 10 12 14 15 16 15 13 10 9 (Contina)

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Tabla 3 (Fin) Altura de referencia (m) y Temperatura (C) diaria media mensual de agua fra para las capitales de provincia

Altura de referencia Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

Palencia 740 6 7 8 10 12 15 17 17 15 12 9 6

Palma de Mallorca 34 11 11 12 13 15 18 20 20 19 17 14 12

Pamplona 449 7 8 9 10 12 15 17 17 16 13 9 7

Pontevedra 290 10 11 11 13 14 16 17 17 16 14 12 10

Salamanca 800 6 7 8 10 12 15 17 17 15 12 8 6

San Sebastin 40 9 9 10 11 12 14 16 16 15 14 11 9

Santa Cruz de Tenerife 4 15 15 16 16 17 18 20 20 20 18 17 16

Santander 15 10 10 11 11 13 15 16 16 16 14 12 10

Segovia 1001 6 7 8 10 12 15 18 18 15 12 8 6

Sevilla 12 11 11 13 14 16 19 21 21 20 16 13 11

Soria 1063 5 6 7 9 11 14 17 16 14 11 8 6

Tarragona 51 10 11 12 14 16 18 20 20 19 16 12 11

Teruel 915 6 7 8 10 12 15 18 17 15 12 8 6

Toledo 529 8 9 11 12 15 18 21 20 18 14 11 8

Valencia 13 10 11 12 13 15 17 19 20 18 16 13 11

Valladolid 691 6 8 9 10 12 15 18 18 16 12 9 7

Vitoria-Gasteiz 525 7 7 8 10 12 14 16 16 14 12 8 7

Zamora 649 6 8 9 10 13 16 18 18 16 12 9 7

Zaragoza 200 8 9 10 12 15 17 20 19 17 14 10 8

Correccin para localidades que no sean capitales de provincia Para cualquier localidad Y que no sea capital de provincia la temperatura de agua fra diaria media mensual (TAFY) se obtiene a partir de la temperatura de agua fra diaria media mensual de su capital de provincia (TAFCP) aplicando la ex-presin: AFY AFCPT T B z= (2) donde z la diferencia de altura, expresada en metros, entre la altura de la localidad Y y la altura de referencia de la capital

de provincia de dicha localidad. El criterio de signos es tal que si Y est a mayor altura que su capital de provincia, z es positiva. La altura de referencia para las capitales de provincia viene indicada en la tabla 3.

B constante que toma los siguientes valores:

B= 0,0066 para los meses de octubre a marzo

B= 0,0033 para los meses de abril a septiembre

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6.5 Consumo de agua caliente a otras temperaturas

El consumo de agua caliente sanitaria a una temperatura distinta de la de referencia se calcula de acuerdo con:

( ) ( ) ( )( )ref AF

ACS ACS refAF

T TQ T Q T

T T

=

(3)

siendo QACS (T) el consumo de agua caliente sanitaria a la temperatura T considerada y QACS ( )refT el consumo de agua caliente sanitaria a la temperatura de referencia refT .

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ANEXO A (Informativo)

CONSIDERACIONES ADICIONALES SOBRE LA TEMPERATURA DE REFERENCIA El valor asignado a la temperatura de referencia del consumo de agua caliente no afecta a la demanda de energa asocia-da a este consumo. El apartado 6.5 de esta norma establece cmo calcular el consumo de agua caliente a cualquier tem-peratura a partir del consumo de agua caliente a la temperatura de referencia (vase la tabla 1). La ecuacin (3) propues-ta, parte de la igualdad de la demanda de energa asociada al consumo de agua caliente a cada temperatura, ( ) ( ) ( ) ( )ACS ACS ref p ref AF ACS p AFc cD Q T T T Q T T T= = (4) como en el rango de temperaturas considerado cp cte, ( ) ( ) ( ) ( )ACS ref ref AF ACS AFQ T T T Q T T T = (5) obtenindose directamente la ecuacin 3 del apartado 6.5. El concepto de temperatura de referencia se introduce exclusivamente para calcular la demanda de energa debido al agua caliente sanitaria y no influye en el diseo ni en el rendimiento de la instalacin de energa solar. La temperatura de referencia puede tomar cualquier valor, aunque es razonable asignar un valor relacionado con la temperatura de pre-paracin, distribucin o uso de agua caliente sanitaria. La temperatura de preparacin puede estar fijada por legislacin especfica, por un criterio de optimizacin del sistema de apoyo o simplemente por una decisin de diseo del proyectista. La temperatura de uso est impuesta por la natura-leza del consumo. Por ltimo, la temperatura de distribucin tiene un valor intermedio entre la temperatura de prepara-cin y la de uso. La temperatura de preparacin influye en el rendimiento de la instalacin de energa solar. En una instalacin como la representada en la figura 1, al aumentar el caudal de agua fra que entra en el acumulador solar, disminuye la temperatu-ra media del acumulador, aumentando el rendimiento de captacin. Este caudal es funcin de la mezcla, a la salida del sistema de apoyo y en el punto de consumo, del agua caliente con agua ms fra, y en general es inferior al caudal de agua caliente en el punto de consumo. Para una determinada instalacin solar, al aumentar la temperatura de preparacin disminuye el rendimiento de la insta-lacin de energa solar al aumentar la diferencia entre el caudal de agua fra en el acumulador solar y el caudal de agua caliente en el punto de consumo, disminuyendo el rendimiento de captacin. Adicionalmente aumentan las prdidas trmicas en el sistema de apoyo y en la red de transporte entre el sistema de apo-yo y el consumo. La norma fija un valor de la temperatura de referencia (45 C) prximo a la temperatura de uso. El criterio adoptado por la norma es tomar como valor de la temperatura de referencia, la menor temperatura del agua caliente en la red prepara-cin-distribucin-consumo. Este criterio permite trabajar con un consumo de agua caliente prximo al consumo real, in-cidiendo al mismo tiempo en el concepto de que una disminucin de la temperatura de preparacin, compatible con la legislacin en vigor, aumenta el rendimiento de la instalacin.

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