El Código Técnico vuelve a cambiar y con ello la herramienta de cálculo:
HE4 / 2019 CONTRIBUCION SOLAR MÍNIMA DE AGUA CALIENTE SANITARIA
Los cambios son tan diversos y en ocasiones profundos que a usuarios habituales les sorprenderá la disparidad de resultados para un mismo edificio y tipo de instalación respecto a versiones anteriores.
Es de esperar preguntas del tipo, ¿hay algún error en esta versión?, ¿por qué es distinto el cálculo? o simplemente si lo antes calculado era incorrecto.
Todo cálculo depende de los datos de partida y los procedimientos que se empleen. Ambos han cambiado, por lo que lo realmente sorprendente sería conseguir el mismo resultado, aunque seguramente las pérdidas de aporte global de entre el 10-20% puedan (antes de leer el artículo completo) alarmarnos.
Es de esperar preguntas del tipo, ¿hay algún error en esta versión?, ¿por qué es distinto el cálculo? o simplemente si lo antes calculado era incorrecto.
Todo cálculo depende de los datos de partida y los procedimientos que se empleen. Ambos han cambiado, por lo que lo realmente sorprendente sería conseguir el mismo resultado, aunque seguramente las pérdidas de aporte global de entre el 10-20% puedan (antes de leer el artículo completo) alarmarnos.
Inmersos en otros apartados modificados en CTE-HE 2019 poco se ha comentado de los que afectan al CTE-HE4, un documento que ha disminuido notablemente su tamaño y al mismo tiempo ampliado su campo de acción, pasando de emplear los sistemas solares térmicos cómo referencia a ofrecerles un asiento más dentro del conjunto de energías renovables que pueden emplearse para el consumo de agua caliente sanitaria.
Dentro de estas modificaciones hay dos aspectos especialmente relevantes:
Estos dos elementos son las principales causas de todos los cambios en la herramienta de cálculo, que desglosaré a continuación.
Dentro de estas modificaciones hay dos aspectos especialmente relevantes:
- 1.- Se indica con claridad que en la demanda cubierta por el sistema deben incluirse “las pérdidas térmicas por distribución, acumulación y recirculación”
- 2.- El CTE-HE4 deja de establecer de forma específica condiciones de diseño de sistemas solares térmicos, labor que recae sobre el propio proyectista a través del uso correcto de documentos reconocidos, como en este caso es la Guía Técnica de Energía Solar Térmica IDAE - ASIT
Estos dos elementos son las principales causas de todos los cambios en la herramienta de cálculo, que desglosaré a continuación.
Cambios en la formulación del método F-Chart
Hasta el momento la herramienta empleaba la formulación del Pliego de Instalaciones de Baja Temperatura publicado por el IDAE de 2009.
Dado que el método F-Chart no contempla el efecto del coeficiente cuadrático de pérdidas del panel, dentro de su algoritmo se genera una suerte de “coeficiente global de pérdida (FrUL)”, que unifica los coeficientes lineal (a1) y cuadrático (a2) de pérdidas aportados por el ensayo del panel solar térmico.
La formulación de 2009 respondía a la relación FrUL=a1 + 30 x a2.
En su versión 2020 la guía ASIT-IDAE establece un valor FrUL=a1 + 40 x a2, es decir, es mucho conservadora (alguno diría que realista) respecto a las perdidas térmicas del panel solar, aumentándolas.
El efecto de este cambio disminuye el aporte solar entre un 2-5%.
Dado que el método F-Chart no contempla el efecto del coeficiente cuadrático de pérdidas del panel, dentro de su algoritmo se genera una suerte de “coeficiente global de pérdida (FrUL)”, que unifica los coeficientes lineal (a1) y cuadrático (a2) de pérdidas aportados por el ensayo del panel solar térmico.
La formulación de 2009 respondía a la relación FrUL=a1 + 30 x a2.
En su versión 2020 la guía ASIT-IDAE establece un valor FrUL=a1 + 40 x a2, es decir, es mucho conservadora (alguno diría que realista) respecto a las perdidas térmicas del panel solar, aumentándolas.
El efecto de este cambio disminuye el aporte solar entre un 2-5%.
Modificador del ángulo de incidencia
Conocido como MAI, se trata de un factor que emula el efecto de las perdidas energéticas que se producen según el ángulo con el que la radiación incide en un panel solar
El valor por defecto (para ser precisos, recomendado) adoptado en 2009 se situaba en torno a 0,95.
En 2020 nuevamente guía ASIT-IDAE establece que debe emplearse un valor según cada captador solar.
Se adopta para ello el factor k(50) ensayado en el panel, es decir, al modificador del ángulo de incidencia del captador a 50 grados.
Esta es la principal razón de que en la versión 2019 de la herramienta la selección de paneles solares se realice desde un formulario independiente en el que según la marca/modelo del captador quedan cargados para el cálculo los distintos valores de ensayo.
El efecto de la modificación del MAI es distinta para cada captador, aunque en modelos habituales llega hasta el 2-4% menos de aporte solar.
El valor por defecto (para ser precisos, recomendado) adoptado en 2009 se situaba en torno a 0,95.
En 2020 nuevamente guía ASIT-IDAE establece que debe emplearse un valor según cada captador solar.
Se adopta para ello el factor k(50) ensayado en el panel, es decir, al modificador del ángulo de incidencia del captador a 50 grados.
Esta es la principal razón de que en la versión 2019 de la herramienta la selección de paneles solares se realice desde un formulario independiente en el que según la marca/modelo del captador quedan cargados para el cálculo los distintos valores de ensayo.
El efecto de la modificación del MAI es distinta para cada captador, aunque en modelos habituales llega hasta el 2-4% menos de aporte solar.
Factor de corrección captador - intercambiador
Si en 2009 se recomendaba un valor “general” de 0,95, en 2020 se establece la posibilidad de recalcular este valor según el caudal másico a ambos lados del intercambiador y de la efectividad del intercambiador.
Aunque mucho habría que hablar sobre la formulación simplificada que se ofrece, una pequeña aplicación incorporada en la herramienta permite agilizar su cálculo con algunos valores habituales por defecto, lo que nos permite una mejora en el cálculo del rendimiento del sistema en torno al 2% (…no todo iban a ser malas noticias).
Aunque mucho habría que hablar sobre la formulación simplificada que se ofrece, una pequeña aplicación incorporada en la herramienta permite agilizar su cálculo con algunos valores habituales por defecto, lo que nos permite una mejora en el cálculo del rendimiento del sistema en torno al 2% (…no todo iban a ser malas noticias).
Perdidas térmicas por acumulación
El método F-Chart no contempla las perdidas térmicas asociadas a la acumulación o distribución, si bien es cierto que en el Pliego de 2009 no se establecía una formulación o metodología para estimar dichas pérdidas, en la guía ASIT-IDAE de 2020 el procedimiento queda claramente definido.
En el caso de las pérdidas por acumulación, su incidencia es notable (entre un 3-8%), por lo que la herramienta permite optar por ignorarlo (algo que no recomendamos), o realizar su cálculo mediante una aplicación incorporada que permite introducir una estimación de las pérdidas según su clase energética (habida cuenta de que por lo general los acumuladores actuales se encuentran entre las letras B-C), introducir las pérdidas de la fichas Epr del acumulador, o simplemente indicar el espesor y tipo de aislamiento.
En el caso de las pérdidas por acumulación, su incidencia es notable (entre un 3-8%), por lo que la herramienta permite optar por ignorarlo (algo que no recomendamos), o realizar su cálculo mediante una aplicación incorporada que permite introducir una estimación de las pérdidas según su clase energética (habida cuenta de que por lo general los acumuladores actuales se encuentran entre las letras B-C), introducir las pérdidas de la fichas Epr del acumulador, o simplemente indicar el espesor y tipo de aislamiento.
Perdidas térmicas de circuito
Engloba este apartado todas las pérdidas referentes a los circuitos primario, secundario, consumo, distribución y retorno.
Se puede optar por una estimación general de pérdidas (nunca superior al 4% de la potencia máxima transportada según RITE), o a un desglose por circuitos, caso recomendable en sistemas que no dispongan de todos los circuitos antes mencionados.
Para el caso del circuito primario y secundario, se han reformado las hojas de cálculo en las que se definían para incorporar la valoración de pérdidas térmicas según tramo y aislamiento.
Para el caso de los circuitos de distribución o nretorno de ACS, puede emplear se la herramienta:
CTE HS4 Suministro de agua
Se puede optar por una estimación general de pérdidas (nunca superior al 4% de la potencia máxima transportada según RITE), o a un desglose por circuitos, caso recomendable en sistemas que no dispongan de todos los circuitos antes mencionados.
Para el caso del circuito primario y secundario, se han reformado las hojas de cálculo en las que se definían para incorporar la valoración de pérdidas térmicas según tramo y aislamiento.
Para el caso de los circuitos de distribución o nretorno de ACS, puede emplear se la herramienta:
CTE HS4 Suministro de agua
Sobreproducción solar
Otra de las “lagunas” de cálculo del Pliego de 2009 era el cómputo de la sobreproducción solar en el global anual, es decir, que meses con producciones superiores al 100% computaran el exceso en el porcentaje anual de aporte solar.
Se trataba de una situación peculiar (…y muy empleada por ciertas casas comerciales) del algoritmo del método F-Chart que permitía una producción superior al 100% de la demanda, pero que desde el punto de vista físico no tenía sentido alguno.
Tanto la guía ASIT-IDAE de 2020 como la propia Herramienta Unificada Lider Calener (HULC) eliminan el uso de los excesos mensuales para el cómputo global anual.
Aparece en consecuencia en esta nueva versión 2020 de la herramienta la diferencia entre:
Se trataba de una situación peculiar (…y muy empleada por ciertas casas comerciales) del algoritmo del método F-Chart que permitía una producción superior al 100% de la demanda, pero que desde el punto de vista físico no tenía sentido alguno.
Tanto la guía ASIT-IDAE de 2020 como la propia Herramienta Unificada Lider Calener (HULC) eliminan el uso de los excesos mensuales para el cómputo global anual.
Aparece en consecuencia en esta nueva versión 2020 de la herramienta la diferencia entre:
- %Demanda Bruta: entendida como la obtenida del cálculo según método F-Chart
- % Demanda Neta: Obtenida a partir de la anterior, descontando pérdidas térmicas de circuito y el efecto de una producción solar superior al 100%
Balance energético
Es posiblemente uno de los aspectos más sutiles, pero a la vez más relevante en el cambio de metodología de cálculo.
Como se comentó anteriormente, el método F-chart no contempla en su algoritmo el efecto de las perdidas térmicas de circuito o acumulación. Quizás por ello el Pliego de 2009 no establecía con claridad como computarlas, y con ello dejaba abierta la posibilidad de entenderlas como un aumento de la demanda del sistema.
Es decir, la versión anterior de la herramienta sumaba a la demanda de energía para ACS las perdidas térmicas asociadas a su producción, y sobre ese global calculaba el % de aporte solar según F-Chart.
Se trataba evidentemente de un “artificio” de cálculo… pero como actuaba en favor de generar sistemas solares de menor tamaño, a todos nos parecía correcto.
En la guía ASIT-IDAE de 2020 queda reflejado que las perdidas térmicas deben descontarse del aporte solar calculado por F-chart.
Por poner un ejemplo, imaginemos un sistema con 100kWh de necesidades para ACS, con 10kWh de pérdidas térmicas, para un total del 60% de aporte solar.
En la metodología de cálculo de 2009, el 60% se aplicaría sobre la suma de ACS + perdidas térmicas: 100+10=110 110x0,6= 66kWh de aporte solar
En 2020 el balance de perdidas es posterior al aporte solar: 100x0,6=60kWh 60-10=50 kWh de aporte solar
Esta sin duda (y como puede verse en el ejemplo anterior) la modificación de mayor incidencia en el cálculo.
Como se comentó anteriormente, el método F-chart no contempla en su algoritmo el efecto de las perdidas térmicas de circuito o acumulación. Quizás por ello el Pliego de 2009 no establecía con claridad como computarlas, y con ello dejaba abierta la posibilidad de entenderlas como un aumento de la demanda del sistema.
Es decir, la versión anterior de la herramienta sumaba a la demanda de energía para ACS las perdidas térmicas asociadas a su producción, y sobre ese global calculaba el % de aporte solar según F-Chart.
Se trataba evidentemente de un “artificio” de cálculo… pero como actuaba en favor de generar sistemas solares de menor tamaño, a todos nos parecía correcto.
En la guía ASIT-IDAE de 2020 queda reflejado que las perdidas térmicas deben descontarse del aporte solar calculado por F-chart.
Por poner un ejemplo, imaginemos un sistema con 100kWh de necesidades para ACS, con 10kWh de pérdidas térmicas, para un total del 60% de aporte solar.
En la metodología de cálculo de 2009, el 60% se aplicaría sobre la suma de ACS + perdidas térmicas: 100+10=110 110x0,6= 66kWh de aporte solar
En 2020 el balance de perdidas es posterior al aporte solar: 100x0,6=60kWh 60-10=50 kWh de aporte solar
Esta sin duda (y como puede verse en el ejemplo anterior) la modificación de mayor incidencia en el cálculo.
En resumen...
La nueva herramienta responde a los cambios normativos del CTE-HE4 2019 y a los de metodología de cálculo de la ASIT-IDAE de 2020, lo que justifica la discrepancia de resultados con versiones anteriores.
Se abre presumiblemente un periodo en el que el cálculo realizado con esta nueva versión de la herramienta sea rebatido por instaladores y empresas constructoras que buscando un abaratamiento del sistema recurran a versiones no actualizadas del método F-Chart o que simplemente ignoren la incidencia de las pérdidas térmicas del sistema, incumpliendo con ello el CTE-HE4.
En ese momento puede surgir la pregunta , ¿es correcto seguir empleando la antigua versión porque “salen” menos paneles?... creo que la pregunta se responde sola.
Cada técnico es (o debería ser) consciente de la responsabilidad que asume, y desde luego si ha llegado hasta este párrafo de lectura no podrá argumentar ante quien corresponda desconocimiento del método de cálculo que empleaba...
lo siento …quizás debería haberlo avisado al inicio del texto :) :) :)
Oscar Redondo @2020
Se abre presumiblemente un periodo en el que el cálculo realizado con esta nueva versión de la herramienta sea rebatido por instaladores y empresas constructoras que buscando un abaratamiento del sistema recurran a versiones no actualizadas del método F-Chart o que simplemente ignoren la incidencia de las pérdidas térmicas del sistema, incumpliendo con ello el CTE-HE4.
En ese momento puede surgir la pregunta , ¿es correcto seguir empleando la antigua versión porque “salen” menos paneles?... creo que la pregunta se responde sola.
Cada técnico es (o debería ser) consciente de la responsabilidad que asume, y desde luego si ha llegado hasta este párrafo de lectura no podrá argumentar ante quien corresponda desconocimiento del método de cálculo que empleaba...
lo siento …quizás debería haberlo avisado al inicio del texto :) :) :)
Oscar Redondo @2020