une-env 12977-2:2002

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002

http://slidepdf.com/reader/full/une-env-12977-22002 1/50

UNE-ENV 12977-2normaespañola

experimentalAbril 2002

TÍTULO Sistemas solares térmicos y sus componentes

Instalaciones a medida

Parte 2: Métodos de ensayo

Thermal solar systems and components. Custom built systems. Part 2: Test methods.

Installations solaires thermiques et leurs composants. Installations assemblées à façon. Partie 2: Méthodesd´essais.

CORRESPONDENCIA Esta norma experimental es la versión oficial, en español, de la Norma EuropeaExperimental ENV 12977-2 de abril de 2001.

OBSERVACIONES

ANTECEDENTES Esta norma experimental ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 94Energía Solar Térmica cuya Secretaría desempeña AENOR.

Editada e impresa por AENORDepósito legal: M 17277:2002

LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:

49 Páginas

© AENOR 2002Reproducción prohibida

C Génova, 628004 MADRID-España

Teléfono 91 432 60 00Fax 91 310 40 32

Grupo 30

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


S

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


NORMA EUROPEA EXPERIMENTALEUROPEAN PRESTANDARDPRÉNORME EUROPÉENNE EUROPÄISCHE VORNORM

ENV 12977-2Abril 2001

ICS 27.160

Versión en español

Sistemas solares térmicos y sus componentesInstalaciones a medida

Parte 2: Métodos de ensayo

Thermal solar systems and components.Custom built systems. Part 2: Testmethods.

Installations solaires thermiques et leurscomposants. Installations assemblées àfaçon. Partie 2: Méthodes d´essais.

Thermische Solaranlagen und ihreBauteile. Kundenspezifisch gefertigteAnlagen. Teil 2: Prüfverfahren.

Esta norma europea experimental (ENV) ha sido aprobada por CEN el 2001-03-12 como una norma experimental parasu aplicación provisional. El período de validez de esta norma ENV está limitado inicialmente a tres años. Pasados dosaños, los miembros de CEN enviarán sus comentarios, en particular sobre la posible conversión de la norma ENV ennorma europea (EN).

Los miembros de CEN deberán anunciar la existencia de esta norma ENV utilizando el mismo procedimiento que parauna norma EN y hacer que esta norma ENV esté disponible rápidamente y en la forma apropiada a nivel nacional. Sepermite mantener (en paralelo con la norma ENV) las normas nacionales que estén en contradicción con la norma ENVhasta que se adopte la decisión final sobre la posible conversión de la norma ENV en norma EN.

Los miembros de CEN son los organismos nacionales de normalización de los países siguientes: Alemania, Austria,Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Noruega, Países Bajos,Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.

CENCOMITÉ EUROPEO DE NORMALIZACIÓN

European Committee for StandardizationComité Européen de NormalisationEuropäisches Komitee für Normung

SECRETARÍA CENTRAL: Rue de Stassart, 36 B-1050 Bruxelles

© 2001 Derechos de reproducción reservados a los Miembros de CEN.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 4 -

ÍNDICEPágina

ANTECEDENTES............................................................................................................................ 5

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................ 6

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN............................................................................ 8

2 NORMAS PARA CONSULTA ............................................................................................ 9

3 TÉRMINOS Y DEFINICIONES.......................................................................................... 10

4 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS ....................................................................................... 10

5 CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS ..................................................................................... 12

6 MÉTODOS DE ENSAYO..................................................................................................... 12

7 ENSAYO OPCIONAL DE RENDIMIENTO PARA SISTEMAS SOLARESDE CALENTAMIENTO PEQUEÑOS A MEDIDA .......................................................... 17

8 INFORME DE ENSAYO DE RENDIMIENTO ................................................................. 24

ANEXO A (Normativo) CONDICIONES DE REFERENCIA PARAPREDICCIÓN DEL RENDIMIENTO .............................................. 25

ANEXO B (Normativo) ENSAYO DE CONTROLADORES DEL BUCLE SOLARCON SENSORES DE TEMPERATURA.......................................... 29

ANEXO C (Informativo) ENSAYOS DEL SISTEMA A CORTO PLAZO............................... 35

ANEXO D (Informativo) SEGUIMIENTO A LARGO PLAZO ................................................ 47

BIBLIOGRAFÍA............................................................................................................................... 49

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 5 - ENV 12977-2:2001

ANTECEDENTES

Esta norma europea experimental (ENV) ha sido elaborada por el Comité Técnico CEN/TC 312 Sistemassolares térmicos y componentes, cuya Secretaría desempeña ELOT.

De acuerdo con el Reglamento Interior de CEN/CENELEC, están obligados a anunciar esta normaeuropea experimental los organismos de normalización de los siguientes países: Alemania Austria,Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Grecia, Irlanda, Islandia, Italia, Luxemburgo, Noruega,Países Bajos, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.

Los anexos A y B son normativos. Los anexos C y D son informativos.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 6 -

INTRODUCCIÓN

Calidad del agua potable

En relación con los potenciales efectos adversos en la calidad del agua para el consumo humano causados por productoscubiertos por esta norma experimental, se debería señalar que:

a) esta norma no proporciona ninguna información sobre si el producto puede ser usado sin restricciones en cualquierade los Estados Miembros de la UE o EFTA;

b) mientras se esté a la espera de la adopción de criterios europeos verificables, siguen en vigor las regulaciones nacio-nales existentes concernientes al uso y/o a las características de este producto.

Sistemas solares de calentamiento prefabricados y a medida

Las Normas EN 12976-1 y EN 12976-2 así como las Normas Experimentales ENV 12977-1 a ENV 12977-3 distinguenentre dos categorías de sistemas solares de calentamiento: Los sistemas solares de calentamiento prefabricados y lossistemas solares de calentamiento a medida. La clasificación de un sistema como prefabricado o a medida es eleccióndel suministrador final, de acuerdo con las siguientes definiciones:

Sistemas solares de calentamiento prefabricados son lotes de productos con una marca registrada, que son vendidoscomo equipos completos y listos para instalar, con configuraciones fijas. Los sistemas de esta categoría se considerancomo un solo producto y se evalúan como un todo. Si un sistema es modificado cambiando su configuración o cam-biando uno o más de sus componentes, el sistema modificado es considerado como un nuevo sistema, para el cual esnecesario un nuevo informe de ensayo. Los requisitos y métodos de ensayo para los sistemas solares de calentamientoprefabricados se encuentran recogidos en las Normas EN 12976-1 y EN 12976-2.

Sistemas solares de calentamiento a medida son aquellos sistemas construidos de forma única o montados eligiéndo-

los de una lista de componentes. Los sistemas de esta categoría son considerados como un conjunto de componentes.Los componentes se ensayan de forma separada y los resultados de los ensayos se integran en una evaluación del siste-ma completo. Los requisitos para los sistemas solares de calentamiento a medida se recogen en la Norma ENV 12977-1,los métodos de ensayo se especifican en las Normas Experimentales ENV 12977-2 y ENV 12977-3. Los sistemas sola-res de calentamiento a medida se subdividen en dos categorías:

−−−− Sistemas grandes a medida son diseñados únicamente para una situación específica. En general son diseñados poringenieros, fabricantes y otros expertos.

−−−− Sistemas pequeños a medida son ofrecidos por una compañía y descritos en el así llamado archivo de clasificación,en el cual se especifican todos los componentes y posibles configuraciones de los sistemas fabricados por la compa-ñía. Cada posible combinación de una configuración del sistema con componentes de la clasificación se consideraun solo sistema a medida.

En la tabla 1 aparece la división de los diferentes tipos de sistemas:

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 7 - ENV 12977-2:2001

Tabla 1División de sistemas solares de calentamiento prefabricados y a medida

Sistemas solares prefabricados(EN 12976-1, EN 12976-2)

Sistemas solares a medida(ENV 12977-1, ENV 12977-2, ENV 12977-3)

Sistemas con captador-depósito integrados para aguacaliente sanitaria

Sistemas por termosifón para agua caliente sanitaria

Sistemas de circulación forzada para agua caliente y/o cale-facción, montados usando componentes y configuracionesdescritos en un archivo de documentación (principalmentesistemas pequeños)

Sistemas de circulación forzada como lote de pro-ductos con configuración fija para agua caliente

Sistemas únicos en el diseño y montaje, utilizados para ca-lentamiento de agua y/o calefacción (principalmente sistemasgrandes)

NOTA 1 − Los sistemas de circulación forzada se pueden clasificar como prefabricados o a medida, dependiendo de la elección que realice elsuministrador final.

NOTA 2 − El rendimiento de ambos sistemas, prefabricados y a medida, es ensayado bajo el mismo conjunto de condiciones de referencia, tal comose especifica en anexo B de la Norma EN 12976-2:2000 y anexo A de la Norma Experimental ENV 12977-2:2001. En la práctica, lascondiciones de instalaciones pueden diferir de estas condiciones de referencia.

Métodos de ensayo y procedimientos para el análisis de sistemas solares de calentamiento grandes a medida

Asegurar la calidad es de importancia primordial para los sistemas grandes a medida. El coste total de inversión paraestos sistemas es mayor que para los pequeños, aunque el coste específico de inversión (por m 2 de área de captadores)es menor. En varios países europeos, el potencial de los equipos grandes desde el punto de vista del ahorro de energíaconvencional es mucho mayor que para los sistemas pequeños. Es más, el retorno de la inversión es en muchos casosmucho más favorable para los grandes que para los pequeños. Por esto, tanto los suministradores de sistemas grandes amedida, como los gobiernos están interesados en sistemas eficientes, fiables y duraderos, en los cuales se pueda prede-

cir, comprobar y supervisar con precisión el rendimiento térmico.

Los ensayos de esta norma experimental proveen modos de verificar el cumplimiento de los requisitos de los sistemasgrandes a medida dados en la Norma Experimental ENV 12977-1.

NOTA 3 − Dentro del marco del programa ALTENER de la UE, el proyecto “Resultados solares garantizados” (GSR) contempla objetivos simila-res respecto a garantía de calidad (véase [7], [8]). Se usan procedimientos similares y equipos de seguimiento tal como se describen enlos anexos C y D. Cuando haya más ensayos disponibles, puede ser necesario actualizar los anexos informativos C y D en una revisiónposterior, en particular del proyecto GSR.

Como un sistema grande a medida es, por definición, un sistema único, solamente se pueden dar procedimientos gene-rales de cómo comprobarlos y supervisarlos. Una dificultad adicional en la formulación de los procedimientos es elhecho de que se tienen que adaptar a la dimensión del sistema grande a medida considerado, el cual puede variar desde30 m2 a 30 000 m2 de área de captadores. Por este motivo, se incluyen varios niveles posibles de análisis (anexos C y

D).

El objetivo de los dos ensayos de sistemas a corto plazo presentados en el anexo C es la caracterización del rendimientodel sistema y/o la estimación de la capacidad del sistema para suministrar la energía especificada por el diseñador. Enprincipio, en esta norma experimental se hace referencia a dos procedimientos para el ensayo de sistemas a corto plazo:

a) Una comprobación simplificada del rendimiento del sistema a corto plazo, llevada a cabo mediante la comparaciónentre la ganancia de calor del sistema solar medido y el predicho por simulación, usando los mismos datos climáti-cos y condiciones de operación que los medidos en el ensayo a corto plazo.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 8 -

b) Un ensayo a corto plazo para la predicción del rendimiento a largo plazo del sistema. Se mide el rendimiento de loscomponentes más importantes de los sistemas de calentamiento solar para un cierto período mientras el sistema estáen condiciones normales de funcionamiento. Medidas más detalladas comprenden: a) energía ganada por el grupo(s)de captadores y b) balance de energía sobre acumulador(es). La comparación entre las cantidades de energía obser-vadas y simuladas da una validación indirecta de los parámetros del captador y de los parámetros de diseño del al-macenamiento. Los datos medidos del grupo de captadores se usan también para la identificación directa de los pa-rámetros del grupo de captadores Tan pronto como los parámetros de los componentes son verificados son posiblestanto la predicción de la ganancia del sistema a largo plazo así como la detección de posibles mal funcionamientosen el sistema.

El anexo D describe procedimientos para el seguimiento de la predicción a largo plazo como una parte de la supervisiónde un sistema solar de calentamiento grande a medida. Los objetivos de la supervisión pueden ser: a) la detección pre-coz de posibles fallos en componentes del sistema, con el fin de conseguir el máximo beneficio de la inversión solarinicial así como minimizar el consumo de la energía no solar y el consecuente impacto medioambiental; b) la medidadel rendimiento del sistema (ganancia solar u otros indicadores del sistema) si es requerido por una cláusula contractual,por ejemplo resultados garantizados. El seguimiento a largo plazo en el anexo D, está limitada a aspectos específicos dela energía solar, especialmente a la determinación de la contribución solar a la carga total de calor. La instrumentaciónusada en el seguimiento a largo plazo, debería ser una parte integrada del sistema, una parte incluida desde los comien-zos de diseño del proceso. Si se ha previsto adecuadamente, también puede ser usada para ajustes iniciales del sistema.

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN

Esta norma europea experimental es de aplicación a sistemas solares de calentamiento grandes y pequeños con líquidocomo fluido intercambiador para edificios residenciales y aplicaciones similares, y especifica los ensayos para la verifi-cación de los requisitos dados en la Norma Experimental ENV 12977-1.

Esta norma experimental incluye también métodos de ensayo para la caracterización del rendimiento térmico y predic-ción del rendimiento de los sistemas pequeños a medida mediante el ensayo de componentes y simulación de sistemas.

Además, esta norma experimental contiene métodos para la caracterización del rendimiento térmico y predicción delrendimiento de sistemas grandes a medida.

Esta norma experimental europea es de aplicación a los siguientes tipos de sistemas solares de calentamiento pequeñosa medida:

− sistemas para preparación de agua caliente sanitaria;

− sistemas para calefacción;

− sistemas para agua caliente sanitaria y calefacción.

Esta norma experimental es de aplicación a sistemas solares de calentamiento grandes a medida, principalmente a sis-temas solares de precalentamiento, con uno o más depósitos de acumulación, intercambiadores de calor, circuitos hi-dráulicos y controles automáticos y con grupo de captadores con circulación forzada del fluido en el bucle del captador.

Esta norma experimental no es de aplicación a:

− sistemas con almacenamiento que no sea agua (ejemplo: materiales con cambio de fase);

− sistemas para calefacción con circuito de distribución con un fluido distinto al agua en el subsistema de calefacción(por ejemplo, aire);

− sistemas pequeños a medida con línea de circulación que entre en cualquier acumulador que tenga una retroalimen-

tación en el acumulador solar.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 9 - ENV 12977-2:2001

Principalmente, los sistemas con líneas de circulación pueden ser ensayados de acuerdo a los ensayos descritos en estanorma experimental, siempre que la conexión de la línea de circulación se mantenga cerrada durante el ensayo. Decualquier forma, esto debería ser especificado en el informe de ensayo.

− sistemas por termosifón;

− sistemas con captador-depósito integrados (ICS).

El procedimiento de ensayo del anexo C no puede ser aplicado a sistemas con captadores de concentración.

NOTA − Los dos ensayo presentados en el anexo C (“ensayos del sistema a corto plazo”) han sido validados hasta el momento por dos laboratorios,Danish Technological Instituto DTI y Chalmers University of Technology Göteborg ([9], [14]). DTI confía en que los procedimientos sonprometedores y muy eficientes. Sin embargo, se necesita urgentemente una completa verificación y la realización de un ensayo interlabo-ratorio a lo largo de Europa.

2 NORMAS PARA CONSULTA

Esta norma europea experimental incorpora disposiciones de otras publicaciones por su referencia, con o sin fecha.Estas referencias normativas se citan en los lugares apropiados del texto de la norma y se relacionan a continuación.Para las referencias con fecha, no son aplicables las revisiones o modificaciones posteriores de ninguna de las publica-ciones. Para las referencias sin fecha, se aplica la edición en vigor del documento normativo al que se haga referencia(incluyendo sus modificaciones).

EN 307:1998 – Intercambiadores de calor. Directrices para elaborar las instrucciones de instalación, funcionamiento y mantenimiento, necesarias para mantener el rendimiento de cada uno de los tipos de intercambiadores de calor.

EN 806-1 – Especificaciones para instalaciones de conducción de agua destinada al consumo humano en el interior de

edificios. Parte 1: Generalidades.EN 809 – Bombas y grupos motobombas para líquidos. Requisitos comunes de seguridad.

EN 1151 – Bombas. Bombas rotodinámicas. Bombas de circulación cuyo consumo de energía no excede de 200 W,destinadas a la calefacción central y a la distribución de agua caliente sanitaria doméstica. Requisitos, ensayos, mar-cado.

EN 1717 – Protección contra la contaminación del agua potable en las instalaciones de aguas y requisitos generalesde los dispositivos para evitar la contaminación por reflujo.

ENV 1991-2-3 – Eurocódigo 1: Bases de proyecto y acciones en estructuras. Parte 2-3: Acciones en estructuras. Car-gas de nieve.

ENV 1991-2-4 – Eurocódigo 1: Bases de proyecto y acciones en estructuras. Parte 2-4: Acciones en estructuras. Ac-ciones del viento.

prEN 12897-1997 – Suministro de agua. Especificación para los depósitos de almacenamiento de agua caliente decalentamiento indirecto sin contacto con el aire (cerrados).

EN 12975-1 – Sistemas solares térmicos y sus componentes. Captadores solares. Parte 1: Requisitos generales.

EN 12975-2 – Sistemas solares térmicos y componentes. Captadores solares. Parte 2: Métodos de ensayo.

EN 12976-1:2000 – Sistemas solares térmicos y sus componentes. Sistemas prefabricados. Parte 1: Requisitos genera-les.

EN12976-2:2000 – Sistemas solares térmicos y componentes. Sistemas prefabricados. Parte 2: Métodos de ensayo.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 10 -

ENV 12977-1:2001 – Sistemas solares térmicos y sus componentes. Instalaciones a medida. Parte 1: Requisitos gene-rales.

ENV 12977-3 – Sistemas solares térmicos y sus componentes. Instalaciones a medida. Parte 3: Caracterización del funcionamiento de acumuladores para las instalaciones de calefacción solares.

EN 60335-1:1994 – Seguridad de los aparatos electrodomésticos y análogos. Parte 1: Requisitos generales.(CEI 60335-1:1991, modificada).

EN 60335-2-21:1999 – Seguridad de los aparatos electrodomésticos y análogos. Parte 2: Requisitos particulares paralos termos eléctricos. (CEI 60335-2-21:1997 + corrigendum 1998, modificada).

EN ISO 9488:1999 – Energía solar. Vocabulario (ISO 9488:1999).

ISO 9459-5 – Solar heating. Domestic water heating systems. Part 5: system performance by means of whole systemtesting and computer simulation.

3 TÉRMINOS Y DEFINICIONES

Para los fines de esta norma experimental, son de aplicación los términos y definiciones dados en las NormasEN ISO 9488 e ISO 9459-5, así como los dados en las Normas Europeas EN 12975-1, EN 12976-1 y ENV 12977-1.

4 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

a1 constante algebraica para la determinación del coeficiente de pérdidas de calor del captador

Ac área de referencia del captador

C c capacidad térmica del grupo de captadores

f sol fracción solar

G irradiancia solar

Gd irradiancia difusa

Gg irradiancia global (horizontal)

H c irradiancia solar hemisférica en plano inclinado

K ατ modificador del ángulo de incidencia

Paux potencia del calentador auxiliar

Pc potencia térmica del captador o grupo de captadores

Prc potencia de las pérdidas de calor en circulación

Qsol calor suministrado por el bucle de captadores al acumulador

Qaux.net energía auxiliar neta demandada por un sistema solar de calentamiento suministrada por el calentador auxi-liar al acumulador o directamente al sistema de distribución de calor

QL energía suministrada a la salida del sistema solar de calentamiento

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 11 - ENV 12977-2:2001

Qd demanda de calor

Ql pérdidas de calor del acumulador

Qohp calor extraído del depósito por protección activa contra sobrecalentamientos

Qpar energía parásita (electricidad) por las bombas del bucle del captador y la unidad de control

ϑ media temperatura de agua fría media anual en una localidad

ϑ c.amb temperatura del aire ambiente en captadores

ϑ S.amb temperatura del aire ambiente en acumulador

ϑ ci/co temperatura del fluido a la entrada/salida del captador o sistemas de captadores

ϑ cw temperatura del agua de red

ϑ d temperatura de agua caliente requerida

ϑ m temperatura media del fluido en captador ϑ m = (ϑ ci + ϑ co) / 2

ϑ rci temperatura del fluido a la entrada del bucle de captadores

ϑ rce temperatura del fluido a la salida del bucle de captadores

ϑ req temperatura requerida para la resistencia del sensor de alta temperatura (véase anexo B)

ϑ s temperatura del fluido a la salida del acumulador

ϑ sens temperatura del sensor (véase anexo B)

ϑ start/stop temperatura para la cual el controlador se activa o se para (véase anexo B)

ϑ tank temperatura del depósito de acumulación (véase anexo B)

T * temperatura reducida del captador T * = (ϑ m − ϑ c,amb) / Gh

(UA)hx transferencia de calor de un intercambiador

(UA)s pérdida de calor del acumuladorU L coeficiente global de pérdidas de calor del grupo de captadores

V d volumen diario de carga demandado

V S volumen del acumulador

!V c flujo volumétrico en bucle de captadores

!vrc flujo volumétrico en bucle de circulación

!vS flujo volumétrico de extracción del acumulador

v velocidad del aire circundante

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 13 - ENV 12977-2:2001

Además, sólo para sistemas grandes a medida:

− En relación con las válvulas de seguridad, compruébese el esquema hidráulico o cualquier otra parte de la docu-mentación del sistema de acuerdo con 6.7.3 de la Norma Experimental ENV 12977-1:2001.

− En relación con la resistencia a presión, compruébese si el grupo de captadores puede soportar picos de presióncortos y altos. Calcúlese la máxima presión que puede ocurrir en los bucles individuales del sistema y compáreseesta con la máxima presión permitida de cada bucle individual (véase también nota 2 en el apartado 6.1.6 de laNorma Experimental ENV 12977-1:2001). Alternativamente se puede realizar un ensayo experimental con 1,3 vecesla máxima presión permitida por cada bucle.

6.1.7 Seguridad eléctrica. Véanse las Normas EN 60335-1:1994 y EN 60335-2-21:1999.

6.2 Materiales

Compruébense los certificados de trabajo suministrados por el fabricante para ver si se cumplimentan los requisitosdados en resistencia al clima y a la radiación UV, así como la elección de los materiales del bucle de captadores. Parasistemas pequeños a medida será obligatorio realizar esta comprobación; para los grandes, en tanto como sea aplicable.

6.3 Componentes y circuitos hidráulicos

6.3.1 Captador y grupo de captadores. El captador deberá ser ensayado de acuerdo con la Norma EN 12975-2.

Además, debería calcularse la máxima disparidad del flujo máximo en captadores en paralelo a través de las correspon-dientes pérdidas de carga.

6.3.2 Estructura soporte. Compruébense los cálculos de la resistencia de la estructura a cargas de nieve y viento deacuerdo con las Normas Experimentales ENV 1991-2-3 y ENV 1991-2-4.

6.3.3 Bucle de captadores y otros bucles. El ensayo opcional del bucle de captadores comprende los siguientes pa-sos:

− Determinación de la potencia nominal necesaria para la bomba del bucle de captadores.

− Cálculo de la máxima potencia de calor que puede suministrar el grupo de captadores Pc,máx.:

Pc,máx. = η0 Ac Gref (1)

donde Gref es la irradiancia de referencia de 1 000 W/m2 (para otros símbolos véase capítulo 4).

− Compruébense los valores calculados por la fórmula (1) en comparación con los valores listados en la tabla 4 de laNorma Experimental ENV 12977-1:2001.

Para otros bucles de transferencia de calor, se debería comparar directamente la energía parásita nominal de sus bom-ba(s) con el cálculo mayor de la potencia de transferencia de calor sobre la base de la tabla 4 de la Norma ExperimentalENV 12977-1:2000.

6.3.4 Bomba de circulación. Véanse las Normas EN 809 y EN 1151.

6.3.5 Depósito de expansión. Para sistemas de drenaje interior sin un depósito de expansión separado, compruébesetanto por cálculo como a través del esquema hidráulico si el sistema de drenaje es capaz de cumplimentar su tarea adi-cional como depósito de expansión.

6.3.5.1 Depósito de expansión abierto. Compruébese el volumen y diseño del depósito de expansión abierto porcálculo y comprobando el esquema hidráulico.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 14 -

Además, compruébese la conexión del depósito a la atmósfera, la línea de vaciado y las líneas de expansión del esque-ma hidráulico.

6.3.5.2 Depósito de expansión cerrado. Sólo para sistemas pequeños a medida: Compruébese el cumplimiento detodos los requisitos dados en el apartado 6.3.5.2 de la Norma Experimental ENV 12977-1:2001 mediante cálculo ycomprobación visual del esquema hidráulico e instrucciones de operación.

6.3.6 Intercambiadores. Aparte de los ensayos según la Norma EN 307:1998, compruébese el diseño del intercam-biador de calor respecto a la formación de lodos o disponibilidad de sistemas de limpieza.

Además, la disminución de la eficiencia del sistema ∆η debida al intercambiador de calor debería ser estimada mediantela fórmula (2):

∆η η=

0 1 100% A a

UAc

hxa f(2)

donde η0 y a1 vienen dados por el ensayo de rendimiento del captador de la Norma EN 12975-2. Para sistemas peque-ños, (UA)hx viene dado en el ensayo de rendimiento del acumulador de la Norma Experimental ENV 12977 [(UAhx)eligiéndose para temperaturas de fluido de 20 ºC]. Para sistemas grandes, (UA)hx está tomado de los datos del rendi-miento del intercambiador de calor suministrados por el fabricante.

NOTA 1 − En el último caso, dado que los datos de funcionamiento de los intercambiadores de calor exteriores (los cuales son los más usados enlos sistemas a medida grandes) están generalmente bastante disponibles, no son necesarias medidas adicionales.

Para intercambiadores en otros bucles (por ejemplo, intercambiador en el lado de carga), debería estimarse por cálculola temperatura media alcanzada en el lado del primario ∆ϑ el cual está influido por la presencia del intercambiador,debería ser estimado por cálculos. La disminución de la eficiencia puede ser estimada por:

∆η = (a1·∆ϑ / Gref )·100% (3)

donde la irradiancia de referencia Gref está fijada en 1 000 W/m2.

NOTA 2 − En [1] se dan métodos de cálculo de mayor precisión. En casos especiales, la estratificación térmica en el tanque debería ser tenida encuenta, a efectos de obtener una mayor precisión en la disminución de eficiencia.

6.3.7 Acumulador. Excepto las pérdidas de calor, los acumuladores de agua potable deberán ser ensayados de acuer-do con el capítulo 7 del proyecto de Norma prEN 12897:1997. Para sistemas pequeños a medida el ensayo es de aplica-ción en todos los casos; para los sistemas grandes, siempre que sea aplicable.

Además, únicamente para sistemas pequeños a medida:

− El rendimiento de los acumuladores de agua caliente, debería ser caracterizado de acuerdo con la Norma Experi-mental ENV 12977-3.

− Las pérdidas de calor en estos depósitos de almacenamiento, obtenidos de la caracterización del rendimiento deacuerdo con la Norma Experimental ENV 12977-3, deberían ser comparados con los requisitos dados en el apartado6.3.7 de la Norma Experimental ENV-12977-1:2001.

6.3.8 Circuitos hidráulicos. Compruébense el plan de diseño, certificado de trabajo del fabricante y la documentacióndel sistema con respecto al diseño y el material de las tuberías y alimentaciones.

6.3.9 Aislamiento térmico. Compruébense los planos de diseño y la documentación del sistema.

6.3.10 Sistema de control

6.3.10.1 Controlador. Para sistemas pequeños a medida solamente: en el anexo B se describe el ensayo opcional decontroladores.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 17 - ENV 12977-2:2001

7 ENSAYOS OPCIONALES DE RENDIMIENTO DE LOS SISTEMAS SOLARES DE CALENTAMIENTOPEQUEÑOS A MEDIDA

El método del ensayo está basado en los ensayos de componentes del captador solar, el acumulador(es), el controladory, si es necesario, otros componentes. Los ensayos de componentes se describen en los apartados 7.1, 7.2 y 7.3. El sis-tema completo se simula después usando un programa de simulación validado como está descrito en el apartado 7.4. Sepredice el rendimiento a largo plazo del sistema para condiciones de referencia descritas en el apartado 7.5.

Si se requiere el desarrollo de este ensayo de rendimiento, se deberán añadir las especificaciones incluidas en los apar-tados 7.4 y 7.5.

En general, no se necesita instalar el sistema como un todo para el ensayo.

Para sistemas de preparación de agua caliente solamente (clase A), se debería ejecutar el ensayo completo incluyendo lapredicción de rendimiento a largo plazo para las condiciones de referencia.

Para sistemas de calefacción solamente (clase B), y sistemas combinados para agua caliente y calefacción (clase C), sedeberían ensayar los componentes y especificar los resultados en el informe del ensayo. La predicción del rendimiento alargo plazo es una opción posterior. Si se lleva a cabo la predicción del rendimiento, los resultados deberían ser especi-ficados en el informe del ensayo estableciendo también las condiciones de contorno para la simulación. Se deberíanincluir las siguientes notas a los resultados de las predicciones de rendimiento para los sistemas de clase B y C:

La intercomparación de los resultados de la predicción a largo plazo es sólo posible, si se usan modelos de simulaciónvalidados y las mismas condiciones de contorno.

NOTA 1 − El procedimiento para sistemas de calefacción descrito a continuación, permite soluciones nacionales respecto a la definición de condi-ciones de referencia. Esto es un paso preliminar para la estandarización de este procedimiento en los países de CEN. Cuando se haya g a-nado experiencia suficiente a nivel nacional, se podrán elaborar las condiciones de referencia para todos los países de CEN.

Antes de empezar el ensayo de rendimiento se deberán cumplir todos los ensayos especificados en los apartados 6.1 a6.7. En el caso de que un sistema fallase en uno o más de estos ensayos, el mal funcionamiento o el defecto deberá sereliminado por el fabricante antes de comenzar el ensayo de rendimiento global. Si esto no es posible

− el mal funcionamiento deberá constar en el informe del ensayo de rendimiento;

− se deberá determinar el rendimiento del sistema con el método descrito en este capítulo. De todas formas, se deberáestimar la reducción del rendimiento del sistema por el mal funcionamiento o defecto y los resultados del ensayo sedeberán corregir adecuadamente.

NOTA 2 − Si el sistema falla en alguno de los siguientes ensayo descritos en el capítulo 6, se puede esperar una reducción significativa del rendi-miento del sistema:

− grupo de captadores: flujo equilibrado (véase 6.3.1);

− sensores de temperatura: contacto térmico de los sensores en la parte en la que se mide la temperatura (véase 6.3.10.2);− prevención del flujo invertido (véase 6.1.5);

− aislamiento térmico (véase 6.3.9).

7.1 Ensayo separado para el captador solar

Para el ensayo del captador de acuerdo con el proyecto de Norma prEN 12975-2, se deberían determinar todos los datospara la simulación dinámica del comportamiento térmico del captador de la siguiente lista:

− Parámetros estándar de estado estacionario.

− Capacidad térmica del captador.

− Modificación del ángulo de incidencia para irradiancia directa y difusa.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 18 -

− Dependencia del coeficiente de pérdidas de calor del captador de la velocidad del viento (para captadores con absor-bedores no selectivos o captadores sin cubierta).

− Influencia del caudal si es relevante.

− Influencia del ángulo de inclinación del captador si es relevante.

Si se ofrece el captador solar en diferentes dimensiones, se pueden usar los parámetros de rendimiento de la unidad máspequeña como representativos de toda la serie de captadores.

7.2 Ensayo separado para el acumulador de agua caliente

El acumulador debería ser ensayado de acuerdo con la Norma Experimental ENV 12977-3. De este modo se deberíandeterminar todos los datos para la simulación dinámica del comportamiento térmico del acumulador descrito en laNorma Experimental ENV 12977-3.

7.3 Ensayo separado para el sistema de control

El sistema de control debería ser ensayado de acuerdo con los métodos descritos en el anexo B. De este modo se debe-rían determinar todos los datos para la simulación dinámica del comportamiento del sistema de control como se descri-be en anexo B.

7.4 Modelo de simulación del sistema

Se debería llevar a cabo la modelización del sistema usando un programa de simulación transitorio en el cual sea posi-ble modelizar los diferentes sistemas y las configuraciones de acumulación respectivas, y en el cual se puedan ajustartodos los parámetros determinados en los ensayos de componentes.

NOTA 1 − El nivel de detalle necesario para la mayoría de los tipos de sistemas es similar al usado en los programas como TRNSYS o EMGP3 oequivalentes.

Los modelos de los componentes para captadores y acumuladores usados en los sistemas de simulación deberán serrespectivamente los mismos que para la caracterización del captador de acuerdo con la Norma ExperimentalENV 12975-2, y para la caracterización de acumuladores acuerdo con la Norma Experimental ENV 12975-3. El modelodel acumulador deberá ser capaz de simular adecuadamente la estratificación térmica en la acumulación.

Se deberá incluir en el programa de simulación el concepto de control ensayado de acuerdo al anexo B.

Para otros componentes, por ejemplo, circuitos hidráulicos o intercambiadores de calor exteriores, el nivel de detalle enel modelo de simulación debería corresponderse con los datos técnicos disponibles.

NOTA 2 − El cómputo de la irradiancia en el plano de inclinación debería ser tan detallado como sea posible. Deberían evitarse los modelos hasta lafecha y herramientas simplificadas. En [2], [3], [4] y [5] se da un modelo de radiación. (Véase bibliografía).

En el modelo se deberán implementar las siguientes características:

− Un termostato-mezclador que reduzca la temperatura de salida del acumulador ϑ s a la temperatura deseada ϑ d du-rante las extracciones. Para sistemas solares de precalentamiento y sistemas solo solares, el termostato-mezcladordeberá estar localizado directamente a la salida de la parte solar del sistema.

− Se debería parar la operación del bucle de captadores cuando la temperatura del acumulador exceda 100 ºC si no hayotra temperatura especificada por el fabricante.

El modelo de simulación deberá haber sido validado previamente.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 19 - ENV 12977-2:2001

7.5 Predicción del rendimiento a largo plazo

El sistema de predicción de rendimiento a largo plazo recomendado está descrito solamente para sistemas de clase A

(preparación de agua caliente sanitaria solamente). Sin embargo, son de aplicación los mismos principios generales parasistemas de clase B y C.

7.5.1 Procedimiento de cálculo. Úsese el modelo de simulación seleccionado de acuerdo con el apartado 7.4. Losvalores de los parámetros de los componentes usados para la simulación son los dados a través de los ensayos separadosde componentes de acuerdo con los apartados 7.1 a 7.3. Sobre otros componentes del sistema como tuberías o intercam-biadores, se deberían usar como datos los dados por el fabricante.

Se deberán usar las condiciones de referencia especificadas en el anexo A para calcular y realizar el informe del rendi-miento del sistema mediante simulación por ordenador.

7.5.2 Predicción de los indicadores de rendimiento anuales

NOTA − En lo que sigue, sólo se especifican los indicadores de rendimiento para sistemas solares de preparación de agua caliente. El texto de estospárrafos es idéntico para esta norma experimental y para los sistemas solares prefabricados (EN 12976-2), con la salvedad de que el cál-culo de los indicadores de rendimiento anuales es obligatorio para los sistemas prefabricados y, por el contrario, es opcional aquí. Dadoque no hay todavía suficiente experiencia, se excluyen los indicadores de rendimiento de los sistemas de calefacción. Este es un paso pre-liminar para la normalización de este procedimiento. Cuando se haya ganado la suficiente experiencia, también serán elaborados los pará-metros de rendimiento de los sistemas de calefacción.

Las condiciones de referencia uniformes para el cálculo del rendimiento están especificadas en los anexos idénticos,anexo A de esta norma experimental o en el anexo B de la Norma EN 12976-2. Para estas condiciones, se pueden obte-ner los siguientes indicadores de rendimiento, a partir de los resultados del ensayo de rendimiento:

Para sistemas solar + auxiliar

− Demanda neta de energía auxiliar Qaux,net

− Energía parásita Qpar

Para sistemas sólo solares y sistemas de precalentamiento:

− Calor producido por el sistema solar de calentamiento QL

− Fracción solar f sol

− Energía parásita, Qpar, si existe

7.5.3 Cálculo de la demanda de energía auxiliar neta para sistemas solar + auxiliar. Calcúlese la energía auxiliarneta anual Qaux,net directamente por simulación por ordenador (predicción del rendimiento a largo plazo) como se espe-cifica en el apartado 7.5.1 de esta norma experimental (para sistemas a medida) o en el apartado 5.9.3.2 de la NormaEN 12976-2:2000 (para sistemas prefabricados). En la figura 1 se presentan indicaciones adicionales sobre las cantida-des del balance energético en un sistema solar + auxiliar con un solo acumulador y con dos acumuladores.

Si el sistema solar + auxiliar no es capaz de suministrar la demanda de calor hasta el punto en que la energía cedida alusuario es menor que el 90% de la demanda de calor anual, esto deberá ser recogido en el informe de ensayo.

NOTA − La energía suministrada al usuario puede ser menor que la demanda de calor, por ejemplo, cuando la potencia del calentador auxiliar no essuficiente o cuando se producen fuertes mezclas en la acumulación durante la extracción.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 21 - ENV 12977-2:2001

7.5.4 Cálculo de la fracción solar para sistemas sólo solares y de precalentamiento. Realícese el balance energéti-co del sistema sobre una base anual. Esto incluye las siguientes cantidades de energía (véanse figuras 2 y 3), calculadasusando los datos de referencia y condiciones dadas en anexo A de esta norma experimental o en anexo B de la NormaEN 12976-2:2000.

Qd demanda de calor;

QL calor suministrado por el sistema solar de calentamiento (carga);

Qpar energía parásita (electricidad) por bomba y controles.

La energía parásita Qpar deberá ser calculada según el apartado 7.5.5.

NOTA 1 − Las condiciones de referencia para el cálculo de la carga QL son las tomas del depósito o las tomas del lado de carga del intercambiadorde calor, si existe. La temperatura de referencia para calcular las cargas es la temperatura de agua fría. Las pérdidas térmicas en la líneade circulación no están incluidas en las cargas.

NOTA 2 − De acuerdo con la Norma EN ISO 9488 un sistema solar de precalentamiento es un sistema solar para precalentar agua o aire previo a suentrada en cualquier otro tipo de calentador de agua o aire. Este calentador de agua o aire no es parte del sistema solar de precalenta-miento como tal. Por lo tanto, para este tipo de sistema la energía suministrada por la parte solar del sistema QL se calcula a la salida delsistema solar de calentamiento y la pérdida de calor del depósito Q1 es la pérdida de calor del depósito solar (véase figura 3).

NOTA 3 − La demanda de calor anual se calcula usando el volumen de carga, la temperatura de agua fría y la temperatura de agua caliente deseadacomo se especifica en el anexo A.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 22 -

Leyenda

1 Captador 4 Agua fría2 Bomba 5 Unidad de control3 Acumulador

Fig. 2 −−−− Balance energético para sistemas sólo solares

Leyenda

1 Captador 5 Unidad de control2 Bomba 6 Agua fría3 Acumulador solar 7 Sistema solar de precalentamiento4 Calentador auxiliar 8 Sistema auxiliar conectado en serie

Fig. 3 −−−− Balance de energía para sistemas solares de precalentamiento

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 24 -

Tabla 3Presentación de los indicadores de rendimiento de los sistemas sólo solar o de precalentamiento

Indicadores de rendimiento del sistema sólo solar o de precalentamiento solar sobre la baseanual de un volumen de demanda de ..... 1/d

Localidad(latitud)

Qd

MJQL

MJ f sol

%Qpar

MJ

Escolmo(69,6º N)

.....

Würzburg(49,5º N)

.....

Davos(46,8º N)

.....

Atenas(38,0º N) .....

.....1)

1) Para localidad de libre elección.

8 INFORME DE ENSAYO DE RENDIMIENTO

En este capítulo se describe el informe de resultados de los ensayos opcionales realizados siguiendo el capítulo 7. Esteinforme de ensayos es de aplicación solo para sistemas pequeños a medida ya que los métodos de ensayo de rendi-miento dados en el capítulo 7 son de aplicación solo a sistemas pequeños a medida (véase 6.8).

El informe de ensayos deberá incluir:

− Una descripción detallada de los componentes y configuración del sistema.

− El método de predicción usado. Se deberá especificar el programa de simulación y adjuntar un archivo con entradas.

− Las condiciones de referencia completas usadas como se especifica en anexo A incluyendo información sobre lalocalidad en la que se predice el rendimiento y las condiciones climáticas de referencia usadas.

− Para las condiciones de referencia especificadas en anexo A, los indicadores de rendimiento sobre una base anualcomo se especifica en el apartado7.5.2.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 25 - ENV 12977-2:2001

ANEXO A (Normativo)

CONDICIONES DE REFERENCIA PARA PREDICCIÓN DEL RENDIMIENTO

A.1 Generalidades

Para la realización de cálculos, informes o comparaciones de los rendimientos del sistema, deberán usarse las condicio-nes dadas en la tabla A.1, tanto para los ensayos como para simulaciones por ordenador. Estas condiciones deberían seraplicadas también al sistema durante cualquier ensayo de rendimiento, si no se especifica lo contrario.

NOTA − Las siguientes condiciones de referencia son idénticas para ensayo y simulación de sistemas prefabricados en la Norma EN 12976-2 y lossistemas a medida en esta norma experimental. Sin embargo, se han borrado de la otra norma algunos aspectos relacionados con los siste-mas considerados en solo una de las dos normas.

Tabla A.1Condiciones de referencia para presentación de rendimiento

Condición de referencia Valor Comentarios

SISTEMA

Orientación del captador Sur

Ángulo de inclinación del capta-dor

45º Para el ensayo, (45 ± 5)º si no está fijado por elsistema o especificado por el fabricante

Longitud total del circuito decaptadores

20 m = 10 m + 10 m Si las tuberías no son suministradas con el sis-tema o especificadas por el fabricante

Diámetro de tubería y espesor deaislamiento de circuito de capta-dores

Véase A.2 Si las tuberías no son suministradas con el sis-tema o especificadas por el fabricante

Localización de las tuberías delcircuito de captadores

Interior, para sistemas con laacumulación situada al interior

Exterior, para sistemas con laacumulación situada al exterior

Tan lejos como sea posible del banco de ensa-yos

Temperatura ambiente de laacumulación

15 ºC Para los sistemas en los que la acumulación estésituada al exterior, deberán usarse los datosclimáticos

Para sistemas con calentamiento

auxiliar indirecto (hidráulico):Potencia aplicable en el inter-cambiador de calor auxiliar

(100 ± 30) W por litro de acu-

mulación por encima de la en-trada más baja del intercambia-dor de calor

Si el calentador auxiliar no se suministra con el

sistema y no existe ninguna restricción en ladocumentación

El calentador auxiliar deberá ser modeladocomo una fuente de calor ideal sin capacidadtérmica y con una potencia constante

Caudal a través del intercambia-dor de calor auxiliar

El caudal del intercambiador de calor deberá ser seleccionado de forma que ladiferencia de temperaturas entre la entrada y salida del intercambiador de calorauxiliar sea de (10 ± 2) K bajo condiciones de régimen estacionario, a menos quesea especificado de otra forma por el fabricante

Para sistemas con energía auxi-liar eléctrica: Potencia del ele-mento eléctrico

Si un elemento eléctrico se suministra normalmente con el sistema o es especifica-do por el fabricante, se deberá usar este elemento. De otra forma, (25 ± 8 )W porlitro de acumulación por encima del elemento eléctrico

(Continúa)

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 26 -

Tabla A.1 (Fin)Condiciones de referencia para presentación de rendimiento

Condición de referencia Valor Comentarios

Para sistemas solar + auxiliar:estado del calentador auxiliar

Permanentemente activado Esto es para la predicción del rendimiento

Temperatura de calentamientoauxiliar integrado

52,5 ºC (mínima temperatura dehistéresis)

O una temperatura mayor, si así lo recomiendael fabricante

CLIMA

Localidades de referencia Estocolmo, Würzburg, Davos,Atenas

En el informe, se puede dar también otra loca-lidad diferente a elegir

Datos climáticos Para Estocolmo: CEC Test Reference Year; para Davos, Würzburg y Atenas: TestReference Year.

CARGA TÉRMICAPerfil de carga diaria Para todos los sistemas: 100% 6 h después del mediodía solar

Para el ensayo, las perfiles de carga deberán ser las especificadas en el procedi-miento de ensayo

Temperatura de suministro deagua fría

Véase A.3 Para el ensayo, la temperatura deberá ser laespecificada en el procedimiento de ensayo

Temperatura deseada (válvulamezcladora)

45 ºC Si las cargas diarias o anuales están calculadasen términos de energía, esta energía deberá sercalculada usando la temperatura de suministrode agua fría y la temperatura deseada

Volumen de carga diaria Los volúmenes de carga diarios deberán ser seleccionados entre una de las si-

guientes series: 50 l/d, 80 l/d, 110 l/d, 140 l/d, 170 l/d, 200 l/d, 250 l/d, 300 l/d,400 l/d, 600 l/d. Si se requieren cargas mayores, se pueden extender estas seriesrepetidamente multiplicando por raíz cuadrada de 2 y redondeando al múltiplo de10 más cercano

El fabricante deberá dar una carga de diseño para el sistema. Se deberá usar elvalor más cercano de las series anteriores, así como el menor y mayor más próxi-mo. Se recomienda usar valores de la serie menores y mayores, aquellos que cai-gan en el rango de 0,5 veces y 1,5 veces la carga de diseño

NOTA − Se pueden escoger volúmenes de carga fijos para facilitar la comparación de rendimientoentre diferentes sistemas

Para el ensayo, se deberán usar los volúmenes de carga especificados en los pro-cedimientos de ensayo

Caudal de extracción 10 l/min Si el caudal de diseño máximo de extracción esmenor que 10 l/min, se deberá de usar el cau-dal de diseño máximo de extracción

A.2 Diámetro y espesor de tuberías

Si la tubería y el aislante del circuito del captador son suministrados con el sistema, o si el diámetro y el espesor delaislante a usar para el captador están especificados claramente en el manual de instalación para el sistema, deberán serusados los materiales suministrados o los valores especificados.

Cuando la tubería y el aislante no sean suministrados con el sistema o no están claramente especificados, deberán usarse

el diámetro y espesor de tubería, y el espesor del aislante dados en la tabla A.2, para sistemas de circulación forzada.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 28 -

Tabla A.3Datos para el cálculo de la temperatura de agua fría en las localidades de referencia

Localidad de referencia ϑ ϑϑ ϑ media

ºC∆∆∆∆ϑ ϑϑ ϑ amplit

ºC DS

d

Estocolmo 8,5 6,4 137

Würzburg 12,0 3,0 137

Davos 5,4 0,8 137

Atenas 17,8 7,4 137

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 30 -

B.3.2 Equipamiento

Para el ensayo de resistencia a alta temperatura de los sensores se deberán usar los siguientes sistemas (figura B.1):

− “Dispositivo de alta temperatura”. Es un equipo capaz de proporcionar una temperatura estable de al menos 200 ºC.Puede ser un horno con un elemento calefactor integrado y un ventilador (véase figura B.1), un baño de temperaturao un calibrador de temperaturas.

− Calibrador de temperatura.

− Multimedidor digital ( para medidas de voltaje, corriente y resistencia eléctrica).

Leyenda

1 Termostato2 Sensor y control de temperatura de horno3 Controlador4 Sensor del acumulador5 Opcional: Sensor para control de calefacción6 Sensor del captador7 Horno 200 ºC8 Elemento calefactor9 Ventilador

Fig. B.1 −−−− Ejemplo de dispositivo con horno para el ensayo de resistencia de sensores a alta temperatura

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 31 - ENV 12977-2:2001

B.3.3 Procedimiento de ensayo para resistencia del sensor a altas temperaturas

El procedimiento de ensayo se aplica a sensores independientemente del tipo de captador solar en el que son usados.

a) El sensor del captador solar y el sensor del acumulador deberán ser conectados eléctricamente al controlador deacuerdo con las instrucciones del fabricante. Se deberá conectar la unidad de control a la red y se deberá poner enfuncionamiento. Entonces, los sensores se exponen a la corriente normal con el consecuente calentamiento propio.

b) El sensor del captador solar deberá instalarse en el calibrador de temperaturas a 20 ºC, 50 ºC y 90 ºC respectiva-mente. Si el controlador tiene un lector de temperatura para el sensor del captador, las correspondientes temperaturaspueden ser leídas directamente del lector, si no el sensor deberá ser desconectado eléctricamente del controlador ylas correspondientes resistencias medidas mediante un ohmímetro.

c) El sensor del captador solar deberá ser instalado en el “dispositivo de alta temperatura” de forma que la parte activadel sensor esté totalmente expuesta a la alta temperatura y no se destruya el cable por el calor. La temperatura delsensor del depósito deberá mantenerse a 20 ºC.

d) La temperatura deberá incrementarse de 20 ºC a ϑ req (véase tabla B.1).

e) El sensor deberá estar expuesto a la temperatura ϑ req durante 4 horas, y entonces deberá repetirse el ensayo en elpaso b).

Los valores medidos antes y después de la influencia de la temperatura deberán ser comparados y los resultados valora-dos como sigue:

− Si los valores medidos tras la exposición difieren en menos de 1 K de los correspondientes valores antes de la expo-sición, el sensor podrá ser aceptado.

− Si el sensor no cumple el criterio anterior, el sensor no podrá ser aceptado.

− Además del ensayo de funcionamiento eléctrico, se deberá realizar una inspección visual de la caja del sensor, juntasde estanqueidad y cables de forma que cualquier descomposición debida a la influencia de temperatura pueda ser in-corporada en el informe de ensayo.

B.4 Ensayo opcional de funcionamiento de termostatos diferenciales

B.4.1 Principio

El ensayo de funcionamiento en varias situaciones de operación puede ser ejecutado de dos formas:

− Mediante una caja de simulación (solamente puede ser aplicado a sensores de resistencia).

− Con un calibrador de temperaturas.

B.4.1.1 Realización mediante caja de simulación. El equipamiento para el ensayo comprende una caja de simula-ción hecha a medida, la cual permite la simulación de cada temperatura de la resistencia del sensor (véase figura B.2).

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 32 -

Fig. B.2 −−−− Ejemplo de una caja de simulación para ensayar diferentes termostatosde sistemas de calentamiento solares

En la figura B.2, S indica un circuito de 4 polos. En la posición mostrada, las resistencias eléctricas R1 y R2 están co-nectadas a la unidad de control del sistema de calentamiento solar. En la otra posición, las resistencias están conectadasa un multimedidor. La resistencia R1 es elegida de forma que corresponde a la resistencia más pequeña de los sensores

a ensayar dentro de los límites del rango del ensayo de temperatura. R2 es un potenciómetro bobinado de espiras, en elcual el rango de resistencia es elegido de forma que el rango de resistencia de todos los sensores bajo ensayo esté cu-bierto por los potenciómetros conectados en serie a R1.

Por lo tanto, el controlador del termostato diferencial está conectado a la caja de simulación, de forma que los sensorescontrolados son remplazados por las resistencias variables de la caja de simulación.

En la "caja de simulación" se realiza el procedimiento de ensayo como se indica a continuación. Este procedimiento serefiere al caso en el que se determinan las diferencias de temperaturas de encendido y apagado para un par de sensores(por ejemplo, un sensor del captador solar y un sensor del acumulador). En casos de ensayo de controladores "multifun-ción" se debería ensayar separadamente cada situación de operación (descrita en el manual del fabricante).

a) Se enciende la “resistencia del sensor del acumulador” al nivel deseado de temperatura para el sensor del acumula-dor, ϑ tank; tiene lugar la conversión temperatura/ resistencia sobre la base de la hoja de datos para el tipo de sensor.

b) Se va cambiando lentamente la resistencia del captador solar para incrementar la temperatura en el captador solar,hasta que el relé de la bomba del termostato diferencial se enciende. Se observa la correspondiente resistencia y seconvierte a “temperatura de arranque” ϑ start.

c) Se va cambiando lentamente la resistencia del captador solar disminuir la temperatura en el captador solar, hasta queel relé de la bomba del termostato diferencial se apaga. Se observa la correspondiente resistencia y se convierte a“temperatura de parada” ϑ stop.

d) La diferencia de temperaturas de arranque es calculada por ϑ start − ϑ tank y la diferencia de temperaturas de parada secalcula por ϑ stop − ϑ tank.

El procedimiento se repite con las temperaturas del acumulador de 20 ºC, 50 ºC y 90 ºC.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 33 - ENV 12977-2:2001

B.4.1.2 Realización mediante calibradores de temperaturas/ baños de temperatura. El equipamiento de ensayocomprende calibradores de temperatura o baños de temperatura.

Debería comprobarse la correcta instalación de los sensores de acuerdo con la guía del fabricante.

El procedimiento de ensayo mediante “calibradores de temperatura / baños de temperatura” se realiza como se describea continuación. Este procedimiento se refiere al caso en el que se determinan las diferencias de temperaturas de encen-dido y apagado para un par de sensores (por ejemplo, un sensor del captador solar y un sensor del acumulador). Encasos de ensayo de controladores “multifunción”, se debería ensayar separadamente cada situación de operación (des-crita en el manual del fabricante).

a) Los dos sensores de temperatura se colocan en baños de temperatura separados de igual temperatura. La temperaturadel sensor del captador solar es incrementada lentamente conforme se incrementa la temperatura en el captador solarhasta que el relé de la bomba del termostato diferencial se enciende. Se leen las temperaturas del sensor ϑ tank (sensordel acumulador) y ϑ start (sensor del captador). Si se usa un calibrador, la temperatura debe ser alcanzada paso a paso

y no más de 1 K. Después de cada paso, la estabilidad de la temperatura en el calibrador debe ser esperada. El lentoincremento en el baño de temperatura puede ser ejecutado continuamente cuidando que la temperatura del baño esmedida cerca al sensor.

b) La temperatura del captador solar se desciende lentamente equivalente a descender la temperatura del captador solarhasta que el relé de la bomba del termostato diferencial se enciende. Las temperaturas del sensor ϑ tank (sensor delacumulador) y ϑ stop (sensor del captador) son leídas.

c) La diferencia de temperaturas de arranque se calcula por ϑ start − ϑ tank y la diferencia de temperatura de apagado secalcula por ϑ stop − ϑ tank.

El procedimiento se repite para la temperatura de 20 ºC, 50 ºC y 90 ºC.

B.5 Ensayo opcional de la dependencia del voltaje de red

B.5.1 Principio

De acuerdo con las regulaciones temporales después de la revisión de la Norma CEI 60038, la cual fija un intervalo de230 V + 10%, el ensayo de funcionamiento del termostato diferencial se desarrolla al voltaje de red 230 V + 6% y230 V-10%.

NOTA − De acuerdo con la información suministrada por CEI, las regulaciones temporales serán completadas en el año 2003 (véase notificación deDEMKO nº 30/88).

B.5.2 Equipamiento

a) Caja de estabilización de voltaje de red.

b) Alimentador de voltaje variable c.a. de 0 V a 260 V/300W a 220 V.

c) Calibrador de temperatura o caja de simulación.

d) Multimedidor digital para supervisión del nivel de voltaje de red.

B.5.3 Preparación de la unidad.

Dependiendo del ensayo de funcionamiento de acuerdo con el apartado B.4.1, el termostato diferencial se conecta a lacaja de simulación, o los sensores de temperatura asociados son instalados en el calibrador de temperatura, correcta-

mente instalados de acuerdo al manual del fabricante.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 34 -

B.5.4 Procedimiento del ensayo

− El alimentador de voltaje variable se conecta a la caja de estabilización del voltaje de red y se enciende a 207 V.

− El controlador del bucle solar se conecta 1 hora antes del comienzo del ensayo de funcionamiento.

− Se ejecuta un ensayo de funcionamiento del termostato diferencial (véase el capítulo B.4) en 3 temperaturas de acu-mulación diferentes a 20 ºC, 50 ºC y 90 ºC respectivamente.

− El alimentador de voltaje variable se conecta ahora a 244 V, estando conectado el sistema de control.

− Después de una hora se repite el ensayo de funcionamiento a las 3 temperaturas de acumulación de 20 ºC, 50 ºC y90 ºC respectivamente.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 35 - ENV 12977-2:2001

ANEXO C (Informativo)

ENSAYO DEL SISTEMA A CORTO PLAZO

C.1 Generalidades

El objetivo de este ensayo es estimar el rendimiento de los sistemas a largo plazo.

Se debería realizar una inspección del sistema y corregir cualquier error detectado antes de comenzar el ensayo de sis-tema a corto plazo (véase [6]).

En principio, esta norma experimental se refiere a dos realizaciones de ensayos a corto plazo:

a) La comprobación del rendimiento del sistema a corto plazo.

b) Un ensayo a corto plazo para la predicción del rendimiento a largo plazo.

Ambos procedimientos son aplicables a sistemas que incluyan calentamiento auxiliar sólo en el caso de que la contribu-ción del calor por la vía auxiliar pueda ser medida con una precisión de al menos un 5%.

El primer método del ensayo es un método simplificado. Se lleva a cabo una comprobación del rendimiento del sistemacomparando la ganancia del sistema solar de calentamiento con la predicha por simulación usando el clima actual y lascondiciones de operación medidas durante el ensayo a corto plazo.

A través del segundo método del ensayo, se mide el rendimiento de los componentes del sistema solar de calentamientosolar más relevantes por un cierto período de tiempo mientras el sistema se encuentra en condiciones normales de ope-

ración. Estas medidas incluyen la energía ganada por el grupo de captadores y el balance de energía del acumulador.Comparando la energía observada y la simulada se obtiene la validación de los parámetros de diseño del captador y delacumulador y los datos de medida para el grupo de captadores son también usados para la identificación directa de losparámetros del grupo de captadores. Una vez que se identifican los parámetros de los componentes, es posible la pre-dicción a largo plazo de la ganancia del sistema, como también lo es la detección de posibles casos de mal funciona-miento del sistema.

C.2 Instrumentación, adquisición y procesado de datos

C.2.1 Generalidades

Este capítulo incluye instrucciones y recomendaciones en instrumentación, adquisición y procesado de datos para ser

aplicados si se lleva a cabo alguna de las medidas descritas en este anexo.

NOTA − Si es posible, estas instrucciones y recomendaciones deberían ser revisadas al mismo tiempo que se diseña el sistema, y usadas para mini-mizar el coste del ensayo y maximizar los resultados del ensayo.

C.2.1.1 Localización de los sensores. Los sensores designados para tomar datos de irradiancia, velocidad del vientocircundante y temperaturas ambiente del aire deberían ser montados como se describe en los apartados C.2.1.2 aC.2.1.7.

C.2.1.2 Piranómetros para irradiancia hemisférica. Los piranómetros para la medida de la irradiancia hemisféricadeberían ser instalados en el mismo plano geométrico que el grupo de captadores. Deberían ser instalados cerca de laparte superior del grupo de captadores. Si hay más grupos de captadores situados en diferentes orientaciones, el ingenie-ro del ensayo tiene que decidir si se mide la irradiancia para cada grupo de captadores o se obtiene a partir de las medi-

das en el plano horizontal.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 36 -

C.2.1.3 Piranómetros para irradiancia difusa. Los piranómetros para medida de la irradiancia difusa deberían serinstalados en el mismo plano geométrico que el grupo de captadores. Debería ser instalado cerca de la parte superior delgrupo de captador en las cercanías del piranómetro de medida de la irradiancia hemisférica.

Para grupos de captadores orientados significativamente desviados del sur (el azimut está situado desviado del sur enmás de 10º) la irradiancia difusa debería ser medida en el plano horizontal en lugar del plano inclinado junto con unpiranómetro adicional usado para medir la irradiancia global (en el plano horizontal). Se calcula entonces la fracción deirradiancia difusa en el plano inclinado a partir de la fracción medida en el plano horizontal.

C.2.1.4 Temperatura del aire ambiente. Se debería medir la temperatura del aire ambiente en las proximidades delgrupo de captadores 1 m aproximadamente por encima de este, si es posible, usando un sensor sombreado y ventilado,no más cerca de 1,5 m del grupo de captadores y no más lejos de 10 m del grupo.

El sensor que mide la temperatura del aire ambiente en las cercanías del acumulador(s) debería estar situado de formaque esté protegido de fuentes de radiación de calor como depósitos, luces, calentadores auxiliares, etc.

C.2.1.5 Temperaturas de fluidos. Los sensores para medida de la temperatura del fluido deberían estar situados tancerca como sea posible de la entrada y salida del grupo de captadores y las respectivas entrada(s)/ salida(s) del bucle delacumulador. Se recomiendan dispositivos de mezcla del fluido antes del sensor. Las tuberías entre los puntos de mediday el grupo de captadores o los acumuladores respectivamente deberían estas aisladas adecuadamente.

NOTA − La precisión en las medidas se incrementa si los sensores son colocados tan cerca del grupo de captadores (o de los acumuladores) deforma que estén térmicamente acoplados al grupo(o al acumulador) incluso cuando no haya circulación de fluido.

C.2.1.6 Medidor de flujo volumétrico. El medidor de flujo volumétrico debería ser instalado directamente en la partemás fría del circuito (por ejemplo, red de agua fría, o para el bucle de captadores en el grupo de captadores).

La caída de presión adicional introducida por el medidor de caudal y sus conexiones debería ser despreciable compara-do con la caída de presión que queda en el circuito hidráulico, de forma que el caudal sea el mismo con y sin el medido

de flujo.

C.2.1.7 Anemómetro. La velocidad del aire circundante debería ser medida en una superficie plana (dimensionesmínimas 1 m × 1 m) fijada en el mismo plano que la cubierta frontal del grupo de captadores. El anemómetro deberíaestar posicionado a una altura aproximadamente igual a la altura del centro del grupo de captadores. La altura de laspalas debería ser 15 cm más alta que la superficie en la cual se monte el anemómetro. El anemómetro debería ser ubica-do tan cerca como sea posible del grupo de captadores, y la distancia no debería exceder 1 metro.

C.2.2 Precisión y calibración de sensores

Se deberían cumplir los requisitos de precisión de sensores especificados en la Norma ISO 9459-5 y se deberían seguirlos procedimientos de calibración descritos en esa norma.

C.2.3 Adquisición y procesado de datos

Se deberían medir y grabar en el sistema de adquisición de datos los datos especificados en las tablas C.1 y C.2. Todoslos datos medidos durante una secuencia de ensayo deberían ser registrados a intervalos de tiempo que no excedan losvalores especificados en las tablas C.1 y C.2.

C.3 Comprobación del rendimiento del sistema a corto plazo

C.3.1 Principio

El principio del método está indicado en la figura C.1.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 37 - ENV 12977-2:2001

Fig. C.1 −−−− Principio de comprobación del rendimiento del sistema a corto plazo:Comprobación e intercomparación de ganancia de energía útil

El principio de este método es la comparación entre los valores medidos a la salida del sistema solar de calentamientocon la salida predicha por un programa de simulación.

Los parámetros de los componentes requeridos para la simulación del rendimiento del sistema son extraídos de la do-cumentación del fabricante. Si no están disponibles se pueden estimar. La simulación debería ser llevada a cabo usandolos mismos datos climáticos y condiciones de funcionamiento del sistema solar de calentamiento (perfil de extracción,

temperatura de red, etc.) que los del período de medida.

NOTA − La principal ventaja de este método es que se evitan medidas caras. Por lo tanto, es apropiado su uso para sistemas pequeños donde elcoste del ensayo es el factor más crítico.

La medida de los datos requeridos en el apartado C.3.2.2. debería ser llevada a cabo continuamente hasta que se en-cuentre el criterio de terminación de las medidas, como se indica en el apartado C.3.3. La medida debería de tener lugarbajo las “condiciones de funcionamiento” del sistema. Las “condiciones de funcionamiento” se definen como sigue:

− Para sistemas de calentamiento de agua: el volumen de consumo diario es entre un 50% y un 150% del correspon-diente volumen de extracción diario esperado del sistema y/o predicho por el diseñador del sistema.

− Para sistemas de calefacción: la carga solar esté entre un 50% y un 150% de la carga correspondiente esperada del

sistema bajo condiciones climatológicas y de ocupación particulares.

Este método es aplicable para sistemas solares de precalentamiento ( sistemas sin fuente de energía auxiliar dentro delacumulador) y para acumuladores sin bucle de circulación.

Sin embargo, los sistemas con fuente auxiliar de calor y bucle de circulación pueden ser tratados de forma similar si seasegura lo siguiente:

− La incertidumbre de la medida del calentamiento auxiliar debería ser mejor que un 2% si se usan calentadores eléc-tricos sumergidos. Para otros tipos de calentadores auxiliares la incertidumbre debería ser mejor que un 5%.

− La incertidumbre de las medidas de las pérdidas de calor en el bucle de circulación debería ser mejor que un 3%.

− El bucle de circulación no esté conectado a la parte solar del acumulador, por tanto, el calor del calentador auxiliarno pueda ser transferido a la parte solar del acumulador.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 38 -

C.3.2 Medidas de las ganancias energéticas del sistema

C.3.2.1 Acondicionamiento. Para la simulación dinámica del rendimiento del sistema, una de las entradas requeridases la energía inicial contenida en el acumulador (por ejemplo, la temperatura media del acumulador). Como se deberíanevitar las medidas dentro del acumulador, el estado inicial del acumulador puede ser derivado del acondicionamientoforzado del acumulador o puede ser estimado tomando como base las medidas de la temperatura del fluido a la entradadel captador (conducto que sale de la parte baja del depósito de acumulación) y las temperaturas de entrada/salida de laextracción (para sistemas de calentamiento de agua).

Para minimizar la influencia del error en la determinación de la energía inicial contenida en el acumulador, el acondi-cionamiento debería ser llevado a cabo, siempre que sea posible, antes de la secuencia de medidas.

El período de acondicionamiento implica la extracción de al menos 3 volúmenes del acumulador. La extracción deberíaser llevada a cabo por la noche o durante períodos de días con baja irradiancia hemisférica, menor de 200 W/m2.

NOTA − Debido a los altos costes del agua, el acondicionamiento debería ser evitado siempre que la energía inicial del acumulador pueda ser esti-mada aproximadamente – por ejemplo, si el consumo diario de agua excede el volumen de acumulación y después de varios (2-3) días demedidas, la irradiación diaria es menor que 5 MJ/(m2 d).

El acondicionamiento se aplica sólo si el volumen del acumulador es menor que 5 m 3. Si el acondicionamiento no serealiza, la energía inicial del acumulador debería ser estimada usando la temperatura de extracción del acumulador y latemperatura del fluido a la entrada de captadores a través del modelo concreto usado para la acumulación almacenaje(teniendo en cuenta los efectos de estratificación).

C.3.2.2 Medidas. Se deberían registrar en un sistema de adquisición de datos todos los datos de medida indicados enla tabla C.1.

Tabla C.1

Variables a medir e intervalos de muestreo máximos

Símbolo Unidad VariableMáximo intervalo de

muestreos

ϑ cw ºC Temperatura de red 5

ϑ S ºC Temperatura de extracción del acumulador 5

!V s m3 /s Caudal de extracción del acumulador 5

Gg, Gh W/m2 Irradiancia global o hemisférica 5

Gd W/m2 Irradiancia difusa 5

ϑ c,amb ºC Temperatura ambiente del captador 30ϑ S,amb ºC Temperatura ambiente del acumulador 30

Paux W Potencia auxiliar 5

Pre W Potencia de pérdidas de calor por circulación 5

NOTA − Se deberían aplicar instrumentos para poder integrar la potencia auxiliar, las pérdidas por circulación y las cantidadesextraídas.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 39 - ENV 12977-2:2001

C.3.3 Criterios para la terminación del ensayo

Para la terminación del ensayo, se deberían cumplir los siguientes criterios:

− La irradiación integrada sobre la secuencia de medida debería ser mayor de 150 MJ/m2.

− Al menos el 50% de la irradiación debería ocurrir durante intervalos de tiempo de irradiancia que excedan500 W/m2.

Debido a los posibles errores en la estimación de la energía inicial contenida en el acumulador, los dos primeros días demedidas no deberían ser tenidos en cuenta.

C.3.4 Simulación de la energía útil ganada por el sistema usando los datos de los componentes

Se puede predecir el rendimiento del sistema por medio de un programa de simulación validado.

Los parámetros del acumulador y del captador deberían estar disponibles en la documentación del sistema.

Si hay datos de otros componentes del sistema no incluidos en la documentación del sistema, como tuberías, intercam-biadores exteriores, etc. para estos componentes se deberían usar los datos dados por el fabricante. Si no hay datos dis-ponibles, se pueden estimar.

Se puede predecir el rendimiento del sistema, la energía útil ganada, para condiciones climáticas y de carga observadasa través del período de seguimiento.

C.3.5 Comparación de datos medidos y simulados

La energía útil suministrada por el acumulador sobre el período de ensayo debería ser comparada con los datos obser-

vados diariamente.

Se considera que el sistema solar de calentamiento bajo ensayo se comporta como predice el programa de simulación sila diferencia (sobre la base de los valores diarios) entre la potencia observada y predicha no excede un 10%.

Como pueden ocurrir errores en la estimación de la energía inicial almacenada en el acumulador, los primeros 3 días demedidas no deberían ser tenidos en cuenta.

Se debería realizar la comparación sobre la base diaria sólo para días en los que el error en la estimación de la energíainicial del acumulador al comienzo de la secuencia de medida pueda ser omitido y adicionalmente, si la irradiacióndiaria excede de 15 MJ/m2.

Finalmente, la diferencia entre la energía útil ganada predicha y la medida sobre el período de seguimiento completo

(excluyendo los 3 primeros días mencionados anteriormente) no debería exceder de10% de la energía ganada observa-da.

C.3.6 Informe de ensayo

El informe de ensayo debería incluir los siguientes puntos:

− Descripción detallada de los componentes y la configuración del sistema.

− Método de predicción usado: se debería especificar el programa de simulación usado y se debería adjuntar un archi-vo con las condiciones de entrada.

− Datos climáticos y perfiles de carga de calefacción y/o de agua caliente. Se deberían adjuntar los archivos que con-

tienen datos concernientes al seguimiento del rendimiento del sistema.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 40 -

− Predicción de la energía solar obtenida del sistema solar de calentamiento: se deberían presentar tablas y gráficoscon la energía diaria predicha (por el programa de simulación) así como la observada .

−−−− Lista de equipos de medida y sensores, con sus correspondientes precisiones.

− Interpretación de las posibles razones de discrepancia de la energía observada y la predicha por el programa.

C.4 Ensayo a corto plazo para predicción del rendimiento a largo plazo de sistemas

C.4.1 Generalidades

El rendimiento de los sistemas solares grandes de calentamiento de agua y/o calefacción depende de sus parámetros dediseño y de las diferentes condiciones climáticas y de funcionamiento, irradiancia, temperatura ambiente, velocidad delviento y temperatura de entrada del fluido.

Para poder evaluar el rendimiento de los sistemas a largo plazo y detectar las fuentes del mal funcionamiento del siste-ma, en primer lugar es necesario:

a) Comprobar la energía suministrada por el grupo de captadores.

b) Comprobar el balance energético en el acumulador(es) y, si es posible.

c) Identificar los parámetros más importantes del sistema.

NOTA − Idealmente, tanto los parámetros del captador como los del acumulador deberían ser identificados bajo condiciones in-situ. Desafortuna-damente, el estado del arte de los ensayos in-situ de los acumuladores no permite precisión y resultados repetitivos. Por lo tanto, en estanorma experimental el ensayo a corto plazo limita a los puntos anteriores a) y b) y la identificación de los parámetros del grupo de capta-dores solamente.

Por lo tanto, el modelo de simulación del acumulador es verificado comprobando el balance energético en el acumulador mientras que losparámetros del grupo de captadores son identificados directamente. Con los parámetros identificados del captador, y el modelo de almace-namiento validado, es posible una predicción precisa del rendimiento del sistema a largo plazo y una detección de las fuentes de mal fun-cionamiento del sistema.

Para más información véase [14].

C.4.2 Principio

El principio del método está indicado en la figura C.2.

La medida de los datos debería ser recopilada bajo condiciones de funcionamiento no estacionarias. Se debería cubrirun amplio rango de condiciones de funcionamiento representativas del sistema a ensayar.

La medida de los datos requeridos en el apartado C.4.3.2 debería tener lugar continuamente durante un cierto intervalode tiempo hasta que se cumplan los criterios para la terminación de las mediciones, como se indica en el apartado C.4.4las mediciones deberían ser llevadas a cabo bajo las condiciones de funcionamiento del sistema, de acuerdo con elapartado C.3.1.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 41 - ENV 12977-2:2001

Fig. C.2 −−−− Principio del ensayo a corto plazo y la consecuente predicción del rendimiento a largo plazo

Después de haberse cumplido los criterios para la terminación del ensayo, deberían ser identificados los parámetros delgrupo de captadores. Los parámetros identificados se usan después para la predicción del rendimiento a largo plazo delsistema. Los datos de entrada locales son los valores horarios de los datos meteorológicos, los cuales están disponibles,por ejemplo, de los ficheros de datos meteorológicos “Test Reference Year” (TRY) y los datos de carga específicos parael sistema a ensayar.

C.4.3 Mediciones

C.4.3.1 Acondicionamiento. Véase apartado C.3.2.1.

C.4.3.2 Procedimiento. Durante el período de seguimiento se deberían registrar continuamente las medidas de losdatos indicados en la tabla C.2.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 43 - ENV 12977-2:2001

Las condiciones climáticas que deben prevalecer durante el ensayo son:

− La irradiación integrada durante el ensayo debería ser mayor de 200 MJ/m2.

− El tiempo total de irradiación que exceda 500 W/m2 debería ser mayor que el 50% del tiempo total del ensayo.

El segundo criterio se aplica a las condiciones de funcionamiento de captadores necesarias para realizar una identifica-ción precisa de los parámetros del captador.

Estas condiciones de funcionamiento generales están representadas totalmente por cuatro variables:

a) la diferencia entre la temperatura media del fluido del captador ϑ m y la temperatura del aire ambiente del captadorϑ c,amb;

b) la temperatura reducida T* = (ϑ m − ϑ c,amb) / Gh;

c) velocidad del aire circundante; y

d) el ángulo de incidencia de la radiación solar directa en el plano del captador.

El rango de velocidad del viento depende del clima donde esté ubicado el sistema bajo ensayo. El rango escaneadodurante el ensayo debería ser representativo de ese clima.

La tabla C.3 es una lista con los rangos de variación requeridos de las otras variables

Tabla C.3Rango de variaciones de las variables a escanear durante el ensayo al exterior

Variable Rango de variación requerido

ϑ m − ϑ c,amb (durante Gh > 500 W/m2) 10 K a 45 K o 65 K1)

Temperatura reducida T * (Gh> 500 W/m2) 0,02 m2K/W a 0,12 m2K/W o 0,2 m2K/W1)

Ángulo de incidencia de radiación solar directa 10º a 70º

1) Siempre que sea posible, se debería extender el rango de variación hasta este valor.

C.4.5 Identificación de los parámetros del grupo de captadores

Se debería usar el modelo de captador (“modelo dinámico de ensayos de captador”) definido en la Norma EN 12975-2.

Se debería llevar a cabo la identificación de parámetros del modelo teórico con herramientas matemáticas apropiadas,como se define en la Norma EN 12975-2 (“modelo dinámico de ensayos de captador”).

Se debería realizar una lista con los parámetros del grupo de captadores determinado por el programa de identificaciónde parámetros junto con la desviación estándar asociada.

C.4.6 Criterios para la aceptación de los resultados del ensayo

El principal objetivo del ensayo es habilitar la predicción del rendimiento de sistemas a largo plazo bajo las actualescondiciones climáticas y de carga.

Una incorrecta predicción del rendimiento a largo plazo de estos sistemas es causada casi siempre por:

a) cálculo incorrecto de la irradiancia en el plano del captador;

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 44 -

b) el grupo de captadores no suministra la energía esperada por el diseñador; y

c) el rendimiento “in situ” del acumulador no se corresponde con el diseñado.

Para eliminar estas posibles fuentes de error, se deberían cumplir los criterios básicos para la aceptación de los resulta-dos del ensayo, dados en los apartados C.4.6.1 a C.4.6.3.

Si uno de estos criterios no se cumple, se debería comprobar el modelo de simulación correspondiente. Si el modelo desimulación es correcto, y no se detecta ningún error durante el funcionamiento del sistema, se debería de prolongar elensayo durante 2 días adicionales (irradiación diaria excediendo 12 MJ(m2 d). Se debería repetir este procedimientohasta que se cumplan los criterios.

C.4.6.1 Irradiancia en el plano inclinado. Solamente se deberían considerar los días en los que la irradiancia exceda12 MJ/(m2 d).

C.4.6.2 Grupo de captadores. La energía suministrada por los captadores (sobre una base diaria) no debería diferiren más de un 10% de la predicha por los parámetros de diseño del grupo de captadores para las condiciones de funcio-namiento durante el período del ensayo.

Además, se deberían determinar con precisión los parámetros identificados del captador. Los parámetros son aceptablessi la desviación estándar de los mismos no excede los siguientes valores:

a) 15% del coeficiente total de pérdidas de calor del grupo de captadores U L;

b) 20% del modificador del ángulo de incidencia K τα;

c) 10% de la capacidad térmica del grupo de captadores C c; y

d) 3% del rendimiento óptico del grupo de captadores η0.

Si las desviaciones estándar de cualquiera de los parámetros identificados en la tabla C.4 excede sus valores permitidos,el procedimiento de identificación debería ser repetido usando valores razonables calculados para estos parámetros en laecuación (22) de la Norma EN 12975-2:2001. Por lo tanto, sólo se deberían calcular los parámetros restantes por elprocedimiento de identificación.

Tabla C.4Desviación estándar permitida para parámetros de captación secundarios

Parámetro Símbolo* Desviación estándarpermitida

Dependencia del coeficiente global de pérdidas de calor de latemperatura

C2 15%

Dependencia del coeficiente global de pérdidas de calor de lavelocidad de viento

C3 15%

Dependencia del coeficiente global de pérdidas de calor de latemperatura del cielo

C4 15%

Dependencia del coeficiente de rendimiento óptico de la velo-cidad de viento

C6 15%

* De acuerdo con la ecuación (22) en el apartado 6.3.4.8.2 de EN 12975-2:2001.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 45 - ENV 12977-2:2001

C.4.6.3 Acumulador. La energía extraída del acumulador (sobre una base diaria) no debe diferir den más de un 10%de la energía predicha usando los parámetros de diseño del acumulador para las condiciones de funcionamiento duranteel período del ensayo. Aquí se usa la energía suministrada por el grupo de captadores como una variable medida deentrada.

C.4.6.4 Comprobación final. Después de que se hayan cumplido los criterios de los apartados C.4.6.1 a C.4.6.3, sepuede validar el modelo completo del sistema solar de calentamiento, comparando la ganancia energética útil medidacon la predicha y usando los siguientes datos:

a) datos de componentes;

b) datos climáticos (se debería usar la irradiancia en plano horizontal); y

c) las condiciones de carga dadas durante la validación del ensayo.

Sobre una base diaria, la energía predicha por la simulación no debería diferir en más de un10% de la energía medida ala salida.

C.4.7 Informe del ensayo

El informe del ensayo debería incluir:

− Descripción detallada del sistema bajo ensayo.

− Descripción detallada de la instalación del ensayo y especificaciones de los instrumentos (fabricante, precisión).

− Representación gráfica de la energía medida ganada por grupo de captadores, así como la predicha usando los pará-metros de diseño del captador.

− Representación gráfica de la energía medida suministrada al usuario por el acumulador así como la predicha usandolos parámetros de diseño del acumulador.

− Los parámetros identificados del grupo de captadores con su error estándar asociado y la matriz de correlación siestá disponible. Se debería realizar también una comparación con los parámetros de diseño del grupo de captadores.

− Un disquete con archivos de datos y el archivo(s) resultante(s) de la evaluación estadística de datos.

NOTA − En el capítulo 8 se da información adicional del contenido del informe de ensayo.

C.4.8 Predicción de la ganancia anual del sistema.

Sobre la base de los datos de los componentes (bien por medidas in-situ o bien por los datos del fabricante), se deberíadesarrollar una simulación usando el mismo programa informático que en el apartado 4.6, usando volúmenes actualesde carga y perfiles y los datos climáticos de los archivos “test reference year” para un lugar particular.

Adicionalmente, se debería correr la simulación con un nivel de carga que varíe entre 70% y 120% de la actual y lairradiación anual entre 90% y 110% de la del archivo de datos climáticos “test reference year”.

NOTA − En la figura C.3 se da un ejemplo del rendimiento predicho dependiendo del nivel de la carga y irradiación.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 46 -

Leyenda

1 Salida en %2 Factor de escala de carga en %

Fig. C.3 −−−− Ejemplo de la dependencia del rendimiento previsto del nivel de carga eirradiación para un sistema solar doméstico de calentamiento de agua (véase [8])

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 47 - ENV 12977-2:2001

ANEXO D (Informativo)

SEGUIMIENTO A LARGO PLAZO

D.1 Generalidades

El seguimiento a largo plazo ofrece a la compañía que opera el sistema solar de calentamiento tras de la puesta en servi-cio (referida más adelante como “cliente”) una herramienta de supervisión simple para:

a) determinar la contribución solar a la carga total de calor; y

b) conseguir una indicación del mal funcionamiento o degradación del sistema solar de calentamiento.

La meta final a largo plazo es conseguir el máximo beneficio de la inversión solar inicial, así como minimizar el con-sumo de energía auxiliar y el impacto ambiental resultante.

El seguimiento a largo plazo de sistemas de calentamiento solar es muy similar a la de una planta de calefacción común.En este anexo, se enfatizan los aspectos específicos de la energía solar.

Para reducir los costes del seguimiento a largo plazo tanto como sea posible, las cantidades físicas clave sobre las que sehace un seguimiento deberían ser integradas continuamente, y las figuras representadas por los integradores grabadas aintervalos de tiempo regulares (procurando que coincidan con los intervalos de tiempo de supervisión).

Los datos sobre los que debería hacerse un seguimiento incluyen:

a) la irradiancia solar hemisférica en el plano del grupo de captadores;

b) la carga total de la parte del sistema a la cual se suministra la energía solar; y

c) la contribución solar del sistema de calentamiento solar.

Se debería especificar individualmente para cada sistema, dependiendo del esquema hidráulico y del concepto de con-trol, la interfase donde se mide la transferencia de calor de la parte solar a la parte convencional del sistema.

NOTA 1 − Es siempre posible incluir más cantidades físicas en el programa de medida, dándole mayor prioridad a alguna de ellas de acuerdo aobjetivos adicionales de supervisión. En ese caso, se deberían documentar completamente esas adiciones (en comparación a este anexo).

El seguimiento a largo plazo empieza cuando se confirma el rendimiento esperado del sistema por el ensayo a cortoplazo de acuerdo con el anexo C.

El procedimiento de seguimiento se describe para sistemas grandes a medida con acumulación a corto plazo (clase A oB de acuerdo con el apartado 5.2 de la Norma Experimental ENV 12977-1:2001).

NOTA 2 − En actualizaciones futuras de esta norma experimental se pueden considerar otros tipos de sistemas, por ejemplo con acumulaciónestacional, cuando se disponga de más experiencia con esos tipos de sistemas.

D.2 Gráfico de evaluación

El gráfico de evaluación es un diagrama que muestra la contribución del sistema solar de calentamiento en función de lairradiación solar en el plano de captadores para diferentes niveles de carga. Se debería usar como referencia para eva-luar el rendimiento del sistema (véase el capítulo D.4). El gráfico de evaluación debería ser establecido en la fase dediseño y suministrado al cliente con la documentación técnica del sistema. Se obtiene de forma similar al balance deenergía del sistema y debería estar basado en los mismos datos climáticos y supuestos de cargas (véase el apartado 6.7.3en la Norma Experimental ENV 12977-1:2001).

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


ENV 12977-2:2001 - 48 -

El gráfico de evaluación debería mostrar diferentes tendencias de la variación de la contribución solar en función delnivel de carga y otros posibles parámetros que tengan una importante influencia en el rendimiento del sistema.

NOTA − El rango de variación del nivel de carga debería estar entre el 70% y el 120% del valor nominal usado para el dimensionado.

En los gráficos de evaluación, se prefieren los datos semanales, ya que se adaptan a los intervalos de tiempo más comu-nes en la supervisión de plantas de calentamiento. De cualquier forma, también se pueden representar datos diarios ymensuales en esos gráficos.

Si se han obtenido a la hora del diseño los datos de rendimiento mensuales, se pueden convertir estos valores en valoresmedios semanales de los correspondientes meses, para poder representar sólo datos semanales en el gráfico de evalua-ción. Finalmente, se pueden convertir los valores del ensayo a corto plazo de acuerdo con el anexo C, de cualquier in-tervalo de tiempo, en valores semanales (medios) y ser incluidos en el gráfico de evaluación.

D.3 Equipo de seguimiento

El equipo de seguimiento descrito aquí se ciñe al nivel más bajo de instrumentación para poder minimizar los costes; deacuerdo con esto, se han elegidos los métodos de evaluación más simples(véase el capítulo D.4).

Siempre es posible utilizar equipos más sofisticados con tiempos de resolución mayores, cantidades físicas adicionalespara hacer un seguimiento y/o adquisición automática de datos y representación. De acuerdo con esto, se deberían in-cluir los suplementos en el gráfico de evaluación a la hora del diseño. Al menos, se debería hacer un seguimiento detodos los datos considerados en el gráfico de evaluación y la mayoría de los datos sobre los que se hace un seguimientodeberían ser considerados en el gráfico de evaluación.

El equipo más simple de seguimiento incluye:

a) Un medidor de calor para medir la carga térmica del sistema. Si sólo se suministra energía solar a una parte del

sistema, por ejemplo, preparación de agua caliente, se debería hacer un seguimiento de la carga de esta parte.

b) Un medidor de calor para medir la contribución solar relativa a la carga térmica mencionada.

c) Un integrador de irradiancia solar en el plano del captador. Si existen orientaciones diferentes en los captadores delsistema, se puede medir la irradiancia solar en diferentes planos y considerarla en el gráfico de evaluación, de acuer-do con los deseos del cliente.

La instrumentación usada en el seguimiento a largo plazo del sistema debería ser parte integral del sistema, deberíaincluirse desde los inicios de comienzo del diseño del proceso. Si se ha previsto adecuadamente, también puede serusada para ajustes en los momentos de arranque inicial de la instalación.

D.4 Análisis de datos

Los datos sobre los que se hace un seguimiento deberían ser trazados en el gráfico de evaluación para poderlos compa-rar visualmente de forma directa con los valores esperados. Para su interpretación, se deberían considerar los diferentesniveles de carga así como otros parámetros incluidos en el gráfico de evaluación (véase el capítulo D.2).

El sistema está trabajando adecuadamente si los datos sobre los que se hace un seguimiento se ajustan a los valoresdados por el gráfico de evaluación, con los límites de precisión acordados por el cliente. Si se observa una discrepanciamayor, hay evidencias de mal funcionamiento o degradación del sistema solar de calentamiento.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


- 49 - ENV 12977-2:2001

BIBLIOGRAFÍA

[1] John A. Duffie y William A. Beckman: Solar Engineering of Thermal Processes. Wiley-Interscience ed.,1991.

[2] R. Perez, R. Stewart, C. Arbogas, R. Seals y J. Scott: An anisotropic hourly diffuse radiation model for slopingsurfaces: Description, performance validation, site dependency evaluation. Solar energy, 36,6,481-497,1986.

[3] R. Perez, R. Seals, P. Ineichen, R. Stewart y D. Menicucci: A new simplified version of the Perez IrradianceModel for tilted surfaces. Solar energy, 39,3,221-231,1987.

[4] R. Perez, , P. Ineichen ,R. Seals, J. Michalsky, R. Stewart: Modelling daylight availability and irradiancecomponents from direct and global irradiance. Solar energy, 44,5,271-289, 1990.

[5] R. Perez, , P. Ineichen , E. Maxwell, R. Seals y A. Zelenka: Dynamic models for hourly global-to-directirradiance conversion. Proc.del congreso mundial ISES, Vol. 2,Denver, USA, 1991.

[6] U. Frei, J. Keller y R. Brunner: Inspection procedure for Solar Domesctic Hot Watrer Heating Systems. AgenciaInternacional de la Energía, Programa de calentamiento y refrigeración solar. Informe No. T.·.E.”, editado porJ-M Suter, Abril 1990 (disponible en la Oficina Federal Sueca de la Energía, Bern).

[7] G. Brouwer y J.H. Liefting: Guaranteed Solar Results for Collective Solar Hot Water Installations in theNetherlands. Proyecto ALTENER, Proc de la conferencia “Eurosun `96”, 16-19.9.1996, Freiburg, Alemania.

[8] M. Bosanac y J.E. Nielsen: Guaranteed Yields of Solar Hot Water Systems under Reference Conditions. DanishTechnological Institute, informe final apara ALTENER EU Project, Feb 1996.

[9] M. Bosanac y J.E. Nielsen: In –Situ Check of Collector Array Performance. Solar Energy, Vol. 59 (1997),pp 135-142.

[10] M. Bosanac, J.E. Nielsen y H. D. Stein: Sources of the Inaccuracies of the ISO CD9459/5. Informe final de IEATask XIV, noviembre 1996.

[11] DIN 43, Elecktrische Temperaturaufnehmer, septiembre 1987.

[12] DIN IEC 751, Industrielle Platin-Widerstandsthermometer und Platin-Messwiderstände, diciembre 1990.

[13] BS 5918: 1989, British Standard Code of practice for Solar Heating Systems for domestic hot water. ApéndiceG: “Methods of testing for differential temperature control systems”.

[14] J. Dahm: Evaluation of a Solar Heating System for a Small Residential Building Area. DocumentoD39:1997,Dpt. Of Building Services Engineerinf, Chalmers University of Technology.

8/15/2019 UNE-ENV 12977-2:2002


une-env 12977-2:2002

Documents