T01 12E

TRABAJO T01_12E
MATERIA II: RADIACIÓN Y MEDIO AMBIENTE

1. PLANTEAMIENTO
Un Colegio Mayor, situado en la Ciudad Universitaria de Madrid, pretende realizar una instalación solar térmica para ahorrar en el consumo energético de ACS. Como profesional del sector de las energías renovables se le pide que calcule el número de colectores que podrían entrar en la cubierta para saber hasta cuantopodríamos ahorrar. El plano de cubierta es el siguiente:

Como se puede apreciar, el edificio está formado por dos módulos de cotas diferentes, el módulo A, a una cota de 21 m y el módulo B a una cota de 19 m. Ambos tienen un peto de 1m alrededor de toda la cubierta, la cual es plana. Habrá que hacer la simulación del número de colectores respetando los sombreados para las 4h centrales deldía más desfavorable. Los grados óptimos de inclinación que habrá que darle a los colectores serán los mismos que los grados de Latitud del lugar. El colector a utilizar será el SAUNIER DUVAL SCV2.3 (ver archivo anexo)
Por otro lado indicar que está previsto trasplantar un árbol de 3m de diámetro y de 33m de altura a las distancias que se detalla en el plano anterior. Suponiendo que dicho árboltiene forma cilíndrica, estimar las pérdidas que supondría dicho árbol para el colector que se sitúe en la parte inferior izquierda y para el colector que se sitúe en la superior derecha del módulo B. Para ello se deberá usar el diagrama de trayectorias del sol de la página 21 del DH-HE4 (Lecturas recomendadas materia 3) y las tablas de referencias de las páginas 27 y 28 de dicho documento. Asimismose pide indicar al servicio de jardinería la distancia mínima que deberían dejar para que dicho árbol no produjese sombras en la cubierta

2. Cálculo del número de colectores que cabrían en cubierta.

Localización: Madrid
Latitud: 40,41º≈40º
Captador plano SCV 2.3:
Longitud: 2033mm
Anchura: 1233mm
Altura: 80mm

3.1. Sombras producidas por los petos de los módulos.

Seprocede al cálculo de los sombreados producidos por los petos que rodean los módulos, para ello se toma como referencia el día más desfavorable del año en cuanto a inclinación de los rayos solares, siendo este día en el hemisferio norte el 21 de diciembre.
Como en el planteamiento se exige que se respeten los sombreados para las 4h centrales usamos la siguiente ecuación:

d=htg(61-Latitud)
Sedan dos casos de sombreados:
Caso 1. Sombras de petos de 1m de altura.

Caso 2. Sombra de los petos más la diferencia de cotas de los módulos

Aplicando la fórmula obtenemos:
Caso 1: d=2,6m
Caso2: d=7,8m

Dibujamos las zonas libres de las sombras de los petos quedando la siguiente superficie útil:

3.2. Cálculo de la distancia mínima entre filas de captadores para evitarsombras.

De manera similar a como se ha hecho para el cálculo de la superficie sombreada por los petos, para calcular la distancia mínima entre filas de captadores tomamos como referencia el día más desfavorable en las 4h centrales.
Utilizamos para el cálculo la fórmula:

d=htg(61-Latitud)

Sabiendo las dimensiones de los captadores según el Anexo y dándoles a los colectores unainclinación igual a la latitud del lugar, el esquema de colocación es el siguiente:

senβ=h2,033 → h=1,31m
cosβ=d22,033 → d2=1,56m
d=1,31tg (61º-Latitud) → d=3,41m
d+d2=4,97m ocupa cada fila de captadores más su sombra

Teniendo en cuenta estos datos, procedemos a calcular los colectores que podemos instalar en las superficies no afectadas por los sombreados:

Módulo A.
En el módulo Adiferenciamos dos zonas, A1 y A2 según se indican en el esquema posterior:
A1.
11,80 ∕ 1,233 ≈ 9 captadores por fila
33,40 ∕ 4,97 ≈ 7 filas de captadores
A2.
43 ∕ 1,233 ≈ 34 captadores por fila
9,4 ∕ 4,97 ≈ 2 filas de captadores
Total captadores módulo A: 131
Módulo B
28,6 ∕1,233 ≈ 23 captadores por fila
17,40 ∕ 4,97 ≈ 4 filas de captadores
Total captadores módulo B: 92
Esquema de...