Proyecto de diseño de una instalación solar térmica para obtención de agua caliente sanitaria en un bloque de viviendas situado en Valencia

Abstract

[ES] Actualmente el uso de sistemas de energía renovable se ha vuelto cada vez más relevante debido a la preocupación por la reducción de emisiones y la necesidad de disminuir la dependencia de los combustibles fósiles. La energía solar es una de las formas de energía renovable más accesibles y versátiles. En España, el costo de la electricidad es alto y volátil debido a la dependencia en fuentes de energía no renovables y a los cambios en las tarifas reguladas. El uso de sistemas solares térmicos puede ayudar a los edificios a reducir su dependencia de la red eléctrica y disminuir sus costos energéticos a largo plazo. Además, el sol es una fuente de energía abundante y renovable en España, por lo que el uso de estos sistemas es una solución sostenible y ecológica para la generación de calor y agua caliente sanitaria. El uso de sistemas solares presenta no solo ventajas medioambientales, sino también ventajas económicas significativas. Aunque la inversión inicial puede ser costosa, a largo plazo, puede resultar una opción atractiva para cualquier hogar o empresa. El presente proyecto tiene como objetivo el diseño y dimensionado de un sistema de placas solares térmicas en un edificio para el suministro de ACS, basado en el análisis de la demanda térmica del edificio y en la recopilación de datos climáticos. La instalación diseñada supondrá una solución económica, efectiva y sostenible que cumpla con las regulaciones actuales y satisfaga las necesidades diarias de todas las viviendas. En primer lugar, se realizará un análisis del edificio y se establecerán los datos de partida según los consumos actuales de los vecinos, fijándose un objetivo energético que el sistema de placas solares deberá cumplir. Como resultado de este análisis se obtendrán datos reales que servirán de base para el dimensionado detallado de la instalación y la selección de sus componentes. Se hará un pliego de condiciones que indique la recepción, verificación, acopio y manejo de materiales, procedimientos y se presentará el análisis energético… A continuación, se realizará el diseño de la instalación, localizando los lugares óptimos para el montaje de los elementos necesarios entre los que se incluyen los receptores térmicos, el sistema de tuberías, los depósitos de inercia y las bombas y accesorios. Esta tarea se realizará de forma que la instalación optimice el espacio disponible y respete las cargas estructurales que podría sufrir el edificio, manteniendo en lo posible la estética del edificio. La realización de esta tarea se realizará en base a la normativa aplicable en España haciendo que la instalación resultante cumpla con los requisitos necesarios. Se presentarán planos de ubicación de los elementos en la superficie, así como planos con el diseño de los elementos auxiliares necesarios, detallándose el cumplimiento de la normativa. Por último, se estimará la rentabilidad del sistema propuesto en base a datos de instalaciones similares en ubicadas en emplazamientos cercanos, calculándose la rentabilidad y el tiempo de amortización. También se analizarán posibles alternativas que permitan abaratar costes sin afectar de manera considerable la eficacia de la instalación. Se presentará un presupuesto detallado que indique los precios unitarios, la definición de las unidades de trabajo y su valoración y un estudio económico de costes y beneficios a fin de evaluar la rentabilidad del proyecto en base a criterios objetivos.

[CA] Actualment, l'ús de sistemes d'energia renovable s'ha tornat cada vegada més rellevant a causa de la preocupació per la reducció d'emissions i la necessitat de disminuir la dependència dels combustibles fòssils. L'energia solar és una de les formes d'energia renovable més accessibles i versàtils. A Espanya, el cost de l'electricitat és alt i volàtil a causa de la dependència en fonts d'energia no renovables i als canvis en les tarifes regulades. L'ús de sistemes solars tèrmics pot ajudar als edificis a reduir la seva dependència de la xarxa elèctrica i disminuir els seus costos energètics a llarg termini. A més, el sol és una font d'energia abundant i renovable a Espanya, per la qual cosa l'ús d'aquests sistemes és una solució sostenible i ecològica per a la generació de calor i aigua calenta sanitària. L'ús de sistemes solars presenta no solament avantatges mediambientals, sinó també avantatges econòmics significatius. Encara que la inversió inicial pot ser costosa, a llarg termini pot resultar una opció atractiva per a qualsevol llar o empresa. El present projecte té com a objectiu el disseny i dimensionament d'un sistema de plaques solars tèrmiques en un edifici per al subministrament d'Aigua Calenta Sanitària (ACS), basat en l'anàlisi de la demanda tèrmica de l'edifici i en la recopilació de dades climàtiques. La instal·lació dissenyada suposarà una solució econòmica, efectiva i sostenible que compleixi amb les regulacions actuals i satisfaci les necessitats diàries de totes les vivendes. En primer lloc, es realitzarà una anàlisi de l'edifici i s'establiran les dades de partida segons els consums actuals dels veïns, fixant un objectiu energètic que el sistema de plaques solars haurà de complir. Com a resultat d'aquesta anàlisi s'obtindran dades reals que serviran com a base per al dimensionament detallat de la instal·lació i la selecció dels seus components. Es redactarà un plec de condicions que indique la recepció, verificació, acopio i manipulació de materials, procediments i es presentarà l'anàlisi energètic... A continuació, es realitzarà el disseny de la instal·lació, localitzant els llocs òptims per al muntatge dels elements necessaris entre els quals s'inclouen els receptors tèrmics, el sistema de tuberies, els dipòsits d'inèrcia i les bombes i accessoris. Aquesta tasca es realitzarà de manera que la instal·lació optimitze l'espai disponible i respecte les càrregues estructurals que podria patir l'edifici, mantenint en la mesura possible l'estètica de l'edifici. La realització d'aquesta tasca es durà a terme segons la normativa aplicable a Espanya, de manera que la instal·lació resultant compleixi amb els requisits necessaris. Es presentaran plànols d'ubicació dels elements a la superfície, així com plànols amb el disseny dels elements auxiliars necessaris, detallant el compliment de la normativa. Finalment, s'estimarà la rendibilitat del sistema proposat en base a dades d'instal·lacions similars ubicades en emplaçaments propers, calculant-se la rendibilitat i el temps d'amortització. També s'analitzaran possibles alternatives que permeten abaratir costos sense afectar de manera considerable l'eficàcia de la instal·lació. Es presentarà un pressupost detallat que indique els preus unitaris, la definició de les unitats de treball i la seva valoració, així com un estudi econòmic de costos i beneficis per tal d'avaluar la rendibilitat del projecte en base a criteris objectius.

[EN] Currently, the use of renewable energy systems has become increasingly relevant due to concerns about emissions reduction and the need to decrease dependence on fossil fuels. Solar energy is one of the most accessible and versatile forms of renewable energy. In Spain, the cost of electricity is high and volatile due to dependence on non-renewable energy sources and changes in regulated tariffs. The use of solar thermal systems can help buildings reduce their dependence on the electrical grid and decrease long-term energy costs. Additionally, the sun is an abundant and renewable energy source in Spain, making the use of these systems a sustainable and environmentally friendly solution for heat generation and domestic hot water. The use of solar systems not only offers environmental advantages but also significant economic benefits. Although the initial investment can be costly, in the long run, it can be an attractive option for any home or business. The objective of this project is the design and sizing of a solar thermal panel system in a building for the supply of domestic hot water, based on the analysis of the building's thermal demand and the collection of climate data. The designed installation will provide an economical, effective, and sustainable solution that complies with current regulations and meets the daily needs of all households. First, an analysis of the building will be carried out, and starting data will be established based on the current consumption of the residents, setting an energy goal that the solar panel system must meet. As a result of this analysis, real data will be obtained, serving as a basis for the detailed sizing of the installation and the selection of its components. A specifications document will be prepared, indicating the reception, verification, storage, and handling of materials, procedures, and presenting the energy analysis... Next, the installation design will be carried out, locating the optimal places for the installation of the necessary elements, including thermal receivers, the piping system, thermal storage tanks, pumps, and accessories. This task will be performed in a way that optimizes the available space and respects the structural loads that the building could experience, while maintaining the building's aesthetics as much as possible. The completion of this task will be based on applicable regulations in Spain, ensuring that the resulting installation meets the necessary requirements. Location plans for the elements on the surface will be presented, as well as plans with the design of the necessary auxiliary elements, detailing compliance with regulations. Finally, the profitability of the proposed system will be estimated based on data from similar installations located in nearby sites, calculating the return on investment and payback period. Possible alternatives that can reduce costs without significantly affecting the installation's effectiveness will also be analyzed. A detailed budget will be presented, indicating unit prices, defining work units and their valuation, and an economic study of costs and benefits will be conducted to evaluate the project's profitability based on objective criteria.