Aunque los diseños de los sistemas solares de calentamiento de agua varían, todos incluyen un colector solar y un tanque de almacenamiento. Suelen describirse por el tipo de colector y el sistema de circulación usado.
Tipos de colectores solares térmicos.
Existe una gran variedad de tecnologías que transforman la radiación solar en energía térmica y que usan diferentes principios de funcionamiento.
La selección de la tecnología más apropiada para una aplicación residencial, comercial o industrial dependerá de la cantidad de energía térmica y la temperatura del fluido requerida.
Hablamos de los sistemas más interesantes.
Colector solar de placa plana.
El más simple. Se usa para calentar agua para aplicaciones residenciales y comerciales.
Este colector está formado por una placa metálica con un sistema de tubos por los que circula el agua a la superficie de la placa.
A los tubos se le aplica un recubrimiento especial para que la absorba mejor la radiación solar.
Esta placa con tubos se encuentra dentro de una caja con una cubierta de vidrio en la superficie superior y un aislante en la inferior, para reducir las pérdidas de calor hacia el ambiente.
La irradiación solar se transmite a través del vidrio hacia la placa con tubos en donde se calienta su superficie, de tal forma que la energía térmica se transfiere al fluido que circula por el sistema de tubos incrementando su temperatura.
Tubos de vacío.
Bastante utilizado en aplicaciones residenciales o domésticas.
Se tiene un sistema de tubos inclinados conectados a un tanque de almacenamiento.
Los tubos tienen la característica que se encuentran al vacío, en el proceso de fabricación se quita el aire entre la superficie del vidrio y el tubo por donde circula el fluido.
De esta manera se disminuye las perdidas de calor y se obtiene una mayor eficiencia que los colectores de placa plana.
Existen diferentes tipos de colectores de tubo de vacío los cuales varían de acuerdo al fluido utilizado y la forma en que se transfiere el calor al fluido.
Parabólicos de revolución y parabólicos lineales.
En los primeros, la superficie reflectora tiene la forma de un disco parabólico en donde la radiación solar se concentra en una región focal circular pequeña.
En los segundos, la superficie reflectora tiene una curvatura que se mantiene constante en la dirección axial y la radiación solar se refleja en un tubo receptor por el que circula un fluido, independientemente del tipo del concentrador solar.
Para incrementar su eficiencia, éstos concentradores están montados en una estructura con un sistema de control que permite orientar la superficie reflectora de tal forma que reciban la máxima radiación incidente durante el transcurso del día.
Torre de concentración solar.
Tiene en su parte superior un receptor que recibe la radiación solar de una gran cantidad de superficies reflectoras localizadas en la superficie de la base de la torre.
Estas superficies reflectoras están programadas de tal forma que su orientación cambia durante el día para aprovechar al máximo la radiación solar.
La radiación solar captada en el receptor de la torre es utilizada para incrementar la energía térmica de sales líquidas, las cuales se emplean para generar electricidad en una planta termoeléctrica.
Concentradores solares híbridos.
Este tipo de concentradores producen tanto energía eléctrica como térmica.
Una ventaja de estos concentradores híbridos es que al circular el fluido se disminuye la temperatura de los paneles fotovoltaicos, incrementándose su eficiencia.
Estanques solares con gradientes salinos.
Los estanques solares salinos es una tecnología renovable que permite captar la radiación solar en la superficie de un estanque con un gradiente de salinidad y almacenarla en forma de energía térmica en su zona inferior.
Cuando se implementa un gradiente de salinidad en el estanque, la concentración de sal en el agua incrementa con la profundidad ocasionando que el agua que se calienta no pueda ascender debido a que es más pesada que el agua que se encuentra encima.
De esta forma se elimina el mezclado vertical del fluido y se reducen las pérdidas del calor hacia el ambiente.
Esta energía térmica se extrae del estanque para diferentes aplicaciones residenciales y comerciales.
Dimensionamiento.
Tu instalador te puede ayudar a calcular lo que necesitas, pero, en general, elije 1,85 m2 de superficie de colectores para una familia de dos personas.
Añade 0,75 m por cada persona adicional si vives en zonas soleadas, o 1,10 m2 en zonas con climas menos cálidos.
Se recomienda un depósito pequeño (200 litros) para una a tres personas, y uno mediano (300 litros) para tres o cuatro personas.
El tamaño del tanque también aumenta con el tamaño del colector para los sistemas activos en climas cálidos para evitar el sobrecalentamiento cuando la demanda de agua es baja.
Protección contra la congelación.
Incluso en climas cálidos, en los que rara vez se producen heladas, se recomienda instalar una protección contra la congelación porque una sola helada puede afectar a un colector.
Existen varios métodos, como las válvulas de descarga que purgan el agua del sistema cuando se producen temperaturas de congelación, la recirculación de agua, los sistemas de drenaje y los sistemas anticongelantes.
Certificaciones.
Los calentadores de agua son el segundo mayor consumidor de energía del hogar; los que están certificados por ENERGY STAR han sido evaluados en cuanto a fiabilidad y eficiencia. Además, sólo se califican los sistemas completos con calefacción de apoyo.
Además, los sistemas también pueden estar certificados por la Corporación de Calificación y Certificación Solar (ICC-SRCC), una organización de certificación de terceros para productos solares térmicos en cuanto a seguridad, durabilidad y normas de rendimiento.
Dudas.
- ¿Funcionan los calentadores de agua solares en invierno? Sí, pero necesitarás un sistema de reserva, al que deberás recurrir con más frecuencia en invierno, cuando la luz solar es menor.
- ¿Tengo que cambiar mis hábitos con un calentador de agua solar? Sí. Para maximizar el uso de la energía solar, lo mejor es usar la mayor cantidad de agua caliente al final del día, cuando el sistema está funcionando al máximo. Además, si suele lavar varias veces al día, es posible que quieras repartirlo para hacer menos cargas al día y reducir la cantidad de energía de reserva necesaria.
- ¿Pueden los calentadores de agua solares ahorrarte dinero? Tendrás que tener en cuenta el coste de la instalación, que varía según el tipo de sistema que instales y el lugar donde vivas. El ahorro a largo plazo depende de varios factores, como la cantidad de agua que se usa, el tamaño del depósito y el precio del combustible para calentar el agua. Pero como el calentar agua representa el 18% del consumo total de un hogar promedio, se calcula que podría reducir tus costes energéticos en al menos el 50% de la parte de tu factura correspondiente al agua caliente.
- ¿Tengo que comprar un sistema de respaldo para mi calentador de agua solar? En una palabra, ¡sí! A no ser que no te importen las duchas frías o que vivas en un lugar con un clima cálido todo el año, sigue siendo necesario tener un sistema de respaldo que funcione con electricidad, gas o propano, dependiendo de la disponibilidad de tu región.
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