Método de Cálculo F-Chart

Una vez determinada la demanda y la cobertura solar mínima exigida normativamente, se debe obtener la superficie captadora que garantice dicha aportación.
Existen diversos métodos de cálculo reconocidos para conseguir la superficie necesaria. En este apartado se desarrollará el denominado f-chart, uno de los más utilizados y además el recomendado por el Pliego de condiciones técnicas del IDAE.

La secuencia para el cálculo es la siguiente:

  • 1. Obtención de la energía destinada para el calentamiento del agua caliente sanitaria o de la calefacción y de la cobertura mínima que debe proporcionar la instalación solar.

La demanda se calculará según lo indicado en el apartado anterior aquí, siguiendo la ecuación:

formula-final-acsEl factor de cobertura se establecerá según lo dispuesto en las tablas 2.1, 2.2 y 2.3 de la sección HE4 del CTE.

  • 2. Obtención de la radiación solar mensual incidente en la superficie inclinada de los colectores.Hmes = n x k x Hdía

Donde:
Hmes = radiación solar incidente en la superficie de los colectores por m2 durante el mes considerado. Se expresará en kWh/m2.
Hdía = radiación solar incidente diaria sobre el plano horizontal. Se expresará en kWh/m2.
n = número de días del mes.
k = coeficiente de corrección por la inclinación del panel.

La sección HE4 recomienda que los colectores dispongan de las siguientes inclinaciones en función del perfil de uso de la instalación.

“Se considerará como la orientación optima el sur y la inclinación óptima, dependiendo del periodo de utilización, uno de los valores siguientes:

  • Demanda constante anual: la latitud geográfica.
  • Demanda preferente en invierno: la latitud geográfica + 10º.
  • Demanda preferente en verano: la latitud geográfica – 10º”.

También sería necesario considerar las pérdidas asociadas a la inclinación del panel, su orientación respecto al azimut y la posible presencia de sombras en algún momento del año.

perdidas-maximas
Tabla 2.2 HE-2009 Pérdidas límite | Tabla 2.3 HE-2013
  • 3. Determinación de la curva de rendimiento del captador solar utilizado.
    Se obtiene a partir del catálogo comercial. La curva del rendimiento se compone de dos sumandos:
    η = a – bT
    Donde:
    a = factor de eficiencia óptica, considera el rendimiento del colector teniendo en cuenta solo las pérdidas ópticas. Es el mayor rendimiento que puede alcanzar.
    b = coeficiente global de pérdidas, también denominado Uo, en W/m2K.
  • 4. Estimación de la superficie de captación necesaria, Sc.
    Para comenzar el cálculo de la cobertura con el método f-char es preciso aventurar un valor inicial de superficie captadora. Se suele obtener dividiendo el caudal diario del edificio por 70 (70 l/m2).
  • 5. Cálculo del parámetro D1.
    El parámetro D1 expresa la relación entre la energía absorbida por la placa del colector y la demanda energética mensual:
    D1 = energía absorbida por el colector/demanda energética mensual.
    La energía absorbida por el captador viene dada por la siguiente expresión:
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  • 6. Cálculo del volumen del acumulador.
    Según la sección HE4, deberá cumplirse la relación:   50<V/A<180
    Donde
    V: volumen de acumulación en litros.
    A: superficie de captación en m2.
    Se recomienda V = 75 x A.
  • 7. El parámetro D2 expresa la relación entre las pérdidas de energía en el colector, para una determinada temperatura, y la demanda energética mensual:
    D2 = energía perdida por el captador/Carga calorífica mensual.
    La energía perdida por el captador viene dada por la siguiente expresión:
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Para estimar la temperatura media mensual del ambiente durante las horas diurnas, el IDAE proporciona una tabla de consulta en el Pliego de condiciones técnicas.
El valor de D2 debe estar comprendido entre 0 y 18. Si el valor obtenido está fuera del rango, debe replantearse la superficie de captación propuesta y volver a recalcular.  0 < D2 < 18

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  • 8. Determinación del coeficiente de cobertura mensual, f.

A partir de los coeficientes D1 y D2 se obtiene la cobertura mensual.
Existen dos posibilidades:

  1. Método gráfico.
    Existen gráficas donde el parámetro D1 se encuentra tabulado en
    las ordenadas, y el D2, en las abscisas. El punto de intersección
    indica la fracción solar, f.
  2. Método polinómico.
    Se aplica la expresión:

Método polinómicoCada mes lleva asociado un valor de f.

  • 9. Valoración de la cobertura solar mensual.
    Se obtiene mes a mes la contribución solar proporcionada por la superficie captadora estimada multiplicando el factor f mensual por la energía demandada por el edificio para dicho periodo.

Valoración de la cobertura solar mensual

  • 10. Valoración de la cobertura solar anual, F.
    El factor F se define como:
    F = energía proporcionada por los colectores anualmente/demanda anual de energía del edificio.
    Se realizará el sumatorio de todas las contribuciones solares mensuales y se dividirá para el sumatorio de las demandas mensuales.
    El valor obtenido, F, se comparará con el porcentaje exigido por la sección HE4 para la instalación. Si el resultado es inferior a lo exigido, se volverá a recalcular todo considerando una superficie de captación mayor.
    Hay que tener presente a la hora de comparar con las tablas 2.1 ó 2.2 de la sección HE4 que el factor de cobertura se expresa en tanto

 

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