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Guía práctica para la rehabilitación de instalaciones solares térmicas

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ASIT-noviembre-2023

Por Pascual Polo, Director General de ASIT y Coordinador SOLPLAT 

El Instituto para La Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE) y la Asociación Solar de la Industria Térmica han elaborado la Guía Práctica para Rehabilitación de Instalaciones Solares Térmicas, que puede descargarse en la web de IDAE o de ASIT.

Desde la entrada en vigor de las primeras ordenanzas solares en el año 2000 y del Código Técnico de la Edificación en el año 2006, se ha realizado bajo su ámbito de aplicación un gran número de instalaciones solares térmica, algunas de las cuales ya cuentan con más de 20 años de antigüedad. Existe un cierto volumen de dichas instalaciones que actualmente no funcionan correctamente, y que están generando una deficiente y equivocada imagen acerca de la tecnología y del sector, dado que, por otro lado, también existen multitud de instalaciones que funcionan correctamente y que avalan sus posibilidades. Considerando que los problemas de funcionamiento se deben, en su inmensa mayoría, a un deficiente dimensionado, diseño, defectos de ejecución de diferente índole, o a un mal mantenimiento, se hace necesario emprender actuaciones dirigidas a poner en valor el parque de instalaciones existente rehabilitando las mismas.

Las guías existentes en la actualidad relacionadas con Energía Solar Térmica, incluida la guía Técnica de la Energía Solar Térmica elaborada por ASIT para IDAE, son documentos que abordan todas las cuestiones técnicas necesarias para asegurar el buen dimensionado, diseño, ejecución y mantenimiento de nuevas instalaciones solares térmicas, pero no suponen una herramienta práctica a la hora de rehabilitar instalaciones existentes.

La Guía se ha elaborado desde un punto de vista práctico y visual, basándose en el estado del arte actual de la tecnología y en experiencias reales que destaquen la problemática más habitual, proponiendo las mejores soluciones de una manera sistemática y fácilmente entendible. 

La Guía recoge todas las cuestiones imprescindibles a tener en cuenta para poner en funcionamiento el parque solar térmico existente que no opera correctamente, incluyendo la correspondiente revisión del diseño original para adecuarlo a la situación real de utilización, sustituyendo equipos a la vez que se maximiza el aprovechamiento de los existentes, mejorando su rendimiento, e incorporando nuevos sistemas de control y monitorización que permitan garantizar que las acciones correctoras tomadas perduraran en el tiempo.

1. INTRODUCCIÓN Y OBJETO

Siendo conscientes de que existe un problema para la implantación generalizada de la tecnología solar térmica y analizando las causas que lo generaron seremos capaces de solucionarlo. Aunque puedan existir motivos diversos, se considera que la incorporación de la contribución mínima de energía solar térmica, primero en ordenanzas municipales y posteriormente por el Código Técnico de la Edificación y, aunque hayan sido medidas pioneras a nivel mundial, no han dado el resultado previsto por el rápido crecimiento de un sector no completamente maduro, por el cambio del comprador de instalaciones que pasa a ser el promotor del edificio en lugar del usuario final y por el escaso control ejercido en las diversas actuaciones desde diseño, proyecto, montaje hasta uso y mantenimiento.

En concreto, un cierto volumen de instalaciones solares térmicas realizadas bajo el ámbito de las obligaciones mencionadas no opera en la actualidad correctamente o, simplemente, están paradas. No obstante, y por el contrario, también existe un gran número de instalaciones que funcionan perfectamente, incluso con prestaciones superiores a las previstas. La implantación de la tecnología solar térmica ha alcanzado en el transcurso de estos años un alto nivel de madurez demostrando sus posibilidades a la hora de satisfacer la demanda de ACS de los edificios que no resulta coherente con la deteriorada imagen actual.

Aunque originalmente la Sección HE4 del CTE incorporaba detalladas prescripciones técnicas que pretendían eliminar cualquier incertidumbre a tener en cuenta a la hora de diseñar, dimensionar, ejecutar y mantener las instalaciones solares térmicas en la práctica no se han cumplido las previsiones. Con el paso del tiempo, las prescripciones del CTE-HE4 se han ido trasladando al Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) o bien a documentos reconocidos específicos.

Desde ASIT se aportó la experiencia del sector a través de la Guía ASIT de la energía solar térmica que se tramitó como documento reconocido en el año 2010 y, por iniciativa del IDAE, ha sido recientemente actualizada en la Guía Técnica de la Energía Solar Térmica (en lo que sigue, GTEST) publicada en abril de 2020 y presentada al registro de documentos reconocidos del RITE por el IDAE. Esta guía recoge la experiencia adquirida en instalaciones solares térmicas en España que abarca un periodo de más de 40 años y constituye una verdadera actualización del estado del arte por lo que sirve como documento de referencia técnica al sector.

Existe un evidente interés por parte de todos los agentes implicados, fundamentalmente desde la administración y el sector empresarial, por corregir esta situación y poner en perfectas condiciones de funcionamiento todo el parque de instalaciones existente. Por otro lado, los propios usuarios estarían más interesados en rehabilitarlas si tuvieran la certeza de que las prestaciones de las instalaciones solares van a ser las previstas.

Los problemas técnicos y sus soluciones, en la mayoría de los casos, son simples y de fácil ejecución si se conocen las causas y las necesarias actuaciones para corregirlas. Para revisar el grado de adecuación de los proyectos y verificar el correcto dimensionado, diseño, selección de equipos y materiales, etc. se considera que la mejor referencia documental es la actual GTEST, sin embargo, dicha guía no resulta la herramienta más adecuada para revisar el estado real una instalación existente, aunque si lo sea para valorar si la instalación cumple correctamente lo requerido en las distintas fases del proyecto.

Se considera necesario disponer de una guía práctica específica dirigida a los profesionales del sector de instalaciones que les permita, de forma sistemática, identificar los posibles defectos y formular las alternativas de solución definiendo las posibles mejoras a implementar sobre el diseño original.

Dicha guía práctica desarrolla un procedimiento simplificado que facilita la supervisión del proyecto a nivel documental, así como la revisión de la ejecución de la instalación existente como paso previo necesario para plantear y acometer su rehabilitación. Por otro lado, tras la rehabilitación de una instalación solar térmica, es necesario garantizar la continuidad del buen funcionamiento en el tiempo, estableciendo el procedimiento de vigilancia y de mantenimiento para asegurar su efectividad a largo plazo. Será de suma importancia la incorporación sistemas de monitorización y control más adecuados que los hasta ahora utilizados.

Un problema complementario a resolver es que, con la actual situación de desconfianza en el sector solar térmico, ni los usuarios ni las posibles empresas suministradoras de soluciones (ingenierías, instaladores, etc.) están muy interesadas en acometer las rehabilitaciones. Por un lado, el usuario ha perdido la confianza en la tecnología y, por otro lado, las empresas en ocasiones perciben que estas instalaciones les van a generar problemas que otras tecnologías no les dan. De todas formas, además del incentivo que el ahorro económico pueda suscitar, hay argumentos evidentes y suficientes para justificar la necesidad de promover y realizar las rehabilitaciones.

2. CRITERIOS GENERALES

En el documento se analizan los diferentes intervinientes que pueden actuar en el proceso de rehabilitación de las instalaciones solares térmicas, tanto en promoverlas como en ejecutarlas. Entre los posibles promotores, además del propio usuario de la instalación, se proponen otras posibilidades como pueden ser empresas y entidades, tanto de los sectores privados como públicos, que tengan una especial motivación para intervenir en las rehabilitaciones. Sobre los intervinientes que ejecuten las actividades de rehabilitación se describe que normalmente son promovidas y desarrolladas por ESEs, empresas instaladoras/mantenedoras, o incluso empresas de ingeniería que ofrecen sus servicios en este sector específico o conjuntamente con otras tecnologías.

Se hace especial referencia y se describe con más detalle las características del técnico especialista que ejecute directamente los trabajos, los requisitos que debería cumplir, así como los recursos y medios de los que debe disponer.

Se analiza la metodología a emplear en el proceso completo de la rehabilitación de forma que se puedan conocer los datos fundamentales de las instalaciones para poder realizar su evaluación e implantar las medidas correctoras en caso de que sean necesarias. Se desarrolla la metodología en tres capítulos diferenciados de la guía, que abarcan:

  1. Recopilación de información previa, documentación y visita a la instalación
  2. Revisión de la instalación: proyecto, ejecución, funcionamiento y mantenimiento
  3. Propuestas de actuación

Para registrar de forma ordenada toda la información que se debe utilizar se propone el uso de varias listas de chequeo, que se incluyen como en el anexo de la guía y se describen a lo largo del documento:

  • F1 – MEMORIA DE DISEÑO
  • F2 – REVISIÓN DEL PROYECTO
  • F3 – COMPROBACIÓN DE ESQUEMAS Y PLANOS
  • F4 – RECOPILACIÓN DE DATOS USUARIO
  • F5 – REVISIÓN DE LA EJECUCIÓN
  • F6 – REVISIÓN DE DATOS DE FUNCIONAMIENTO
  • F7 – REVISIÓN DEL MANTENIMIENTO

Aunque todos los datos que se incluyen en la Memoria de Diseño de la GTEST son necesarios para definir completamente el proyecto y existe la opción de verificar todos los contenidos, se propone simplificar el procedimiento de trabajo, atendiendo a la experiencia disponible en el sector y a la necesidad de establecer un método más sencillo, organizando los requisitos a cumplir conforme a los siguientes criterios:

  1. Requisitos esenciales de seguridad: fundamentales para que la instalación no pueda causar daños al edificio o a terceros ni por su propio funcionamiento ni durante las actividades de mantenimiento o reparación. Pueden ser estructurales, hidráulicos, eléctricos, seguridad en el acceso a los diferentes elementos, etc.
  2. Requisitos esenciales de fiabilidad: imprescindibles para que la instalación funcione y aproveche al máximo la radiación solar disponible. Se consideran contribuyen a la fiabilidad la estanqueidad de los diferentes circuitos, la correcta circulación de fluidos, el sistema de expansión, el sistema de medida y el sistema eléctrico y de control.
  3. Requisitos importantes de eficiencia: son los requisitos necesarios para que la instalación funcione con buen rendimiento. Se considera que es necesario poder medir el suministro de energía solar a consumo para poder determinar el rendimiento de la instalación solar.
  4. Requisitos importantes de durabilidad: son los requisitos básicos para que la instalación tenga una larga vida útil.
  5. Mejoras complementarias: son requisitos no esenciales ni importantes, pero pueden mejorar cualquiera de los objetivos de la rehabilitación y su posterior seguimiento de funcionamiento.

3. REVISIÓN DE LA INSTALACIÓN

La revisión de la instalación solar térmica debe incluir la información necesaria acerca de su estado, se debería comprobar si lo proyectado corresponde con lo realmente ejecutado o si hubo modificaciones posteriores y se verificarán el resto de cuestiones que puedan afectar a su funcionamiento y mantenimiento. Para realizarla de forma exhaustiva se podrán utilizar las listas de chequeo disponibles en el anexo y seguir los procedimientos indicados en los diferentes apartados:

  1. Revisión del proyecto
  2. Revisión de la ejecución
  3. Evaluación del funcionamiento
  4. Verificación del mantenimiento

Como resultado de las actividades anteriores se han definido los contenidos de un informe técnico final cuyo objetivo es, por un lado, recopilar toda la información disponible acerca del estado actual de la instalación, así como los problemas detectados y por otro, plantear las medidas correctoras a implantar diferenciando las que sean imprescindibles, por esenciales e importantes sin las cuales la instalación no puede funcionar, y las opcionales de mejora que se consideran recomendables.

El informe final de la rehabilitación debe presentar, de forma entendible y ordenada, los resultados obtenidos de las actividades desarrolladas que se pueden agrupar de la siguiente forma:

  1. Antecedentes para conocer información previa de la instalación y el uso que haya tenido.
  2. Resultados de la revisión y comprobación de la documentación técnica existente de la instalación (sea proyecto, memoria, manuales, planos, etc.).
  3. Resultados de la visita técnica, comprobación de los datos de proyecto, y desviación en su caso, y revisión de la correcta ejecución, así como la información de las condiciones de funcionamiento.
  4. Disponibilidad y cumplimiento de programas de vigilancia y mantenimiento.
  5. Información relativa al edificio y a las instalaciones térmicas o eléctricas complementarias que puedan afectar en la rehabilitación de la IST.
  6. Propuestas encaminadas a la adecuación a la normativa vigente en la actualidad, aunque no fuera de aplicación en el momento de su diseño.

4. EJEMPLOS Y CASOS PRÁCTICOS

La guía práctica de rehabilitación se completa con un conjunto de ejemplos y casos prácticos tanto de deficiencias detectadas en instalaciones solares térmicas que requieren rehabilitación como de soluciones técnicas apropiadas para incorporarlas en un proyecto de rehabilitación y que se recomienda sean adoptadas como mejora de la tecnología.

De entre ellos se extraen, y se resumen a continuación, algunas observaciones de casos reales relacionadas con los consumos de agua caliente sanitaria ya que, en los proyectos de nueva edificación y como no se dispone de datos de ocupación ni del consumo de agua caliente, el cálculo de la demanda de las instalaciones se realiza con unos valores normalizados. Inicialmente se establecieron esos datos en la norma UNE 94002:2005 que posteriormente fueron adaptados en la HE4 del CTE y se mantienen hasta la actualidad en la que han pasado a formar parte del anexo F del CTE. Hasta ahora no se dispone de otras referencias para los datos de partida y se siguen utilizando los mismos datos de consumo como referencia, pero ya hay instalaciones con sistemas de medición del consumo de agua caliente que deben permitir contrastar los datos utilizados en proyecto con datos reales por lo que debe promocionarse el tema de compartir nuevos datos de consumo.

Sobre el consumo de agua caliente, se debe ser consciente de las dos siguientes cuestiones:

  1. La realidad contrastada en la práctica es que el consumo de ACS nunca es constante y, analizando la variabilidad de los consumos diarios, como son los gráficos adjuntos que representan consumos diarios de ACS de varias viviendas, se comprende que todas las instalaciones solares tienen que estar preparadas para no tener consumo (por lo que siempre requiere diseño adecuado frente estancamiento y temperaturas elevadas) y para tener consumos muy elevados (lo que sin aporte solar establece la condición de consumo punta para diseño del sistema de energía auxiliar). Por tanto, aunque la instalación solar térmica se dimensione para un consumo constante y continuo, siempre debe estar diseñada para las condiciones extremas con las que se pueda encontrar.

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2. Durante todo el periodo de vida de una instalación solar térmica, que puede ser superior a 40 años, el número de personas, sus hábitos y, por tanto, los consumos de agua caliente pueden ser muy variables. Como en el ejemplo de la figura adjunta que representa número medio de ocupantes a lo largo de 40 años, puede considerarse caso habitual el de una vivienda que empieza con dos personas (100 l/día) que puede llegar a tener hasta 6 (300 l/día) y vuelve a descender.

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Como criterio general, no es lógico modificar el tamaño de la instalación solar con el paso del tiempo por lo que es necesario establecer un consumo adecuado que responda a la situación más favorable a largo plazo. Aunque se puedan admitir múltiples soluciones, para una vivienda media en el clima medio nacional las instalaciones solares tendrían una contribución solar y un rendimiento aceptables con un dimensionado de captadores solares que totalicen unos 4,0 ± 0,5 m2. De todas formas, el usuario bien asesorado aprende a utilizar bien y sacar el máximo aprovechamiento posible de la instalación solar en cualquiera de las situaciones.

La casuística anteriormente referida afecta menos en el caso de las instalaciones centralizadas ya que, aunque a nivel de vivienda, los perfiles puedan ser muy diferentes, la agregación de los consumos de todas las viviendas del edificio, teniendo en cuenta la simultaneidad de uso, hace que el consumo centralizado raramente pueda ser nulo, que los valores máximos sean amortiguados y por tanto, hacen que el aprovechamiento de las instalaciones centralizadas sea mejor que la equivalente de las instalaciones individuales.

En la siguiente figura se incluyen los gráficos que representan los consumos individuales, valores medios de un periodo de tres semanas, de las 31 viviendas (izquierda) de un edificio del que también se dispone el consumo total centralizado de agua caliente (derecha). Puede observarse que, a pesar de la gran diferencia entre consumos individuales por vivienda, el consumo centralizado a lo largo de todos los días es bastante estable y se sitúa en unos 2.500 ± 500 litros/día lo que suponen desviaciones sobre el valor medio de solamente el 20%. La agregación de estos consumos representa una gran ventaja para garantizar las prestaciones a largo plazo de las instalaciones y suele conllevar el dimensionado de instalaciones de tamaño más ajustado. En este caso, además, hay 7 viviendas que no tienen consumo y el aporte de energía solar no es desaprovechado sino utilizado por el resto. En una vivienda unifamiliar, sin embargo, la desocupación de la misma supondría el desaprovechamiento de la energía generada por la instalación solar.

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En el caso de instalaciones centralizadas que requieran rehabilitación, aunque pueda existir unos gastos comunes elevados producidos por los costes de mantenimiento y de explotación que no se ven compensados por el ahorro que debería de producir la instalación. Si no tiene un adecuado asesoramiento, la comunidad puede relacionar la ineficiencia de la instalación a la forma centralizada y puede llegar a decidir que la mejor solución es desmantelar la instalación solar y que cada vivienda disponga de su propio sistema de ACS para no tener ningún gasto colectivo. Sin embargo, la solución más adecuada suele ser rehabilitarla y ponerla en funcionamiento manteniendo la configuración centralizada tanto para la instalación solar como para la auxiliar. No obstante, si el usuario optara por disponer de una producción de ACS individual, ésta es compatible con una producción centralizada de energía solar que podría abastecer a la misma a través de un circuito de distribución.

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