Energía Solar Térmica

Energía Solar Térmica

La energía solar térmica consiste en el aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede aprovecharse para la producción de agua caliente destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria, calefacción. Adicionalmente puede emplearse para alimentar una máquina de refrigeración por absorción, que emplea calor en lugar de electricidad para producir frío con el que se puede acondicionar el aire de los locales.

Agua caliente sanitaria (ACS)

Se estima que, por término medio, el agua caliente de uso sanitario supone cerca del 25% del consumo energético de una vivienda y por ello constituye un interesante capítulo de ahorro.

El suministro doméstico de agua caliente para obtener mayor confort y calidad de vida precisa de una temperatura ideal de salida del agua caliente entre 37ºC y 42ºC. El aprovechamiento de la energía térmica del sol resulta súmamente eficaz para el calentamiento del agua con el soporte de otros sistemas tradicionales: biomasa, gas, fuel, electricidad.

Además del ahorro económico -más del 50% de las necesidades de ACS pueden ser cubiertas por la energía solar térmica- existe un creciente apoyo institucional favorable a este tipo de instalaciones, tanto a nivel estatal -como en España, donde desde 2006 es obligatoria la instalación para nuevas construcciones residenciales, como apoyos y subvenciones por parte de Corporaciones Públicas y Ayuntamientos.

FUNCIONAMIENTO

Los equipos solares térmicos captan la energía radiante para su aprovechamiento, almacenándola en un acumulador o depósito para su posterior utilización.

La transmisión de energía solar al agua del acumulador se lleva a cabo mediante la circulación del fluido contenido en el circuito primario; el mismo se calienta al pasar el agua través de este.

Cuando la temperatura del agua es inferior a los 45ºC, el sistema de energía auxiliar se encargará de realizar el calentamiento adicional hasta alcanzar la temperatura deseada.


Esquema básico de una instalación


Los Captadores, recogen la energía calorífica de los rayos del sol y para que lleven a cabo un eficiente funcionamiento, deben estar orientados al Sur -en el caso de ubicarnos en el Hemisferio Norte- o hacia el Norte -si nos encontramos en el Hemisferio Sur.

El ángulo de inclinación de los colectores dependerá del uso del equipo solar, como aproximación:


• Utilización a lo largo de todo el año (A.C.S.): ángulo de inclinación igual a la latitud geográfica.
• Empleo preferentemente durante el invierno (calefacción): ángulo de inclinación igual a la latitud geográfica + 10º.
• Uso preferente durante el periodo de verano (calentamiento de agua de piscinas descubiertas): ángulo de inclinación igual a la latitud geográfica - 10º.


Los captadores deben estar fijados firmemente mediante una estructura ejecutada en perfiles de acero protegida con tratamiento anti-oxidante.

Las filas de los captadores se sitúan alineados sobre una parrilla, cada batería se compone de dos llaves de cierre, una válvula de desagüe y un grupo separador de aire; toda instalación solar térmica cuenta con un acumulador que determinará la capacidad de almacenamiento, dicha capacidad será la adecuada al número de usuarios que hagan uso del agua caliente sanitaria.

Tipos de captadores para baja temperatura

TERMOSIFÓNICOS

La circulación del fluído se lleva a cabo por circulación natural, basada en la diferencia de densidades que produce el calor en los líquidos.

Son los que cuentan con depósito acumulador incorporado.


Planos: Aprovechan el efecto invernadero en la superficie cerrada de captación.


Sus dimensiones están habitualmente entre los 80 y 120 cm de ancho, alto de 150 y 200 cm, y los 5 y 10 cm de grosor.

La superficie encarada a sol está cubierta por un vidrio y bajo diversas capas opacas se sitúa una placa metálica unida a una serie de conductos por donde fluye un caloportador, generalmente agua y/o glicol.


Tubos de Vacío: La absorción de calor se produce en el interior de cilindros al vacío.

Su configuración, con un contenedor cilíndrico de vidrio donde se inscribe otro tubo cilíndrico, permite un gran aprovechamiento de la radiación solar, propiciando un gran aislamiento reductor de pérdidas de calor y alcanzar mayores temperaturas que los planos.

 

FORZADOS

Requiere de una bomba para la circulación del fluido solar.

Incorpora captadores solares, acumulador y conjunto hidráulico compuesto por bomba de circulación, sondas de temperatura, válvula de seguridad y centralita solar programable de control electrónico.

 


Su funcionamiento se basa en el principio del efecto invernadero, captando la radiación solar en su interior y evitando su salida al exterior, la transforma en energía térmica. Ello se consigue por la capacidad de los materiales del cristal para reflejar las radiaciones infrarrojas producidas por el calentamiento del interior del captador, y por las propiedades aislantes de las capas inferiores de este tipo de colectores.

En los captadores de vacío la radiación solar penetra a través del tubo exterior de vidrio, incidiendo en el tubo de absorción y transformándose en calor. Este calor se transfiere al líquido o gas que fluye dentro del tubo a través de sus paredes y lo concentra en la parte superior del colector, que es por donde circula el líquido del circuito primario. Estos captadores permiten calentar agua hasta temperaturas de 110 ºC, lo cual posibilita la utilización de sistemas de distribución de calor convencionales en aplicaciones de calefacción con agua.

Dimensionado

Los ahorros que pueden suponer, por término medio pueden superar fácilmente el 50% de la energía adquirida para este fin, si bien para su exacta medida y cuantificación han de considerarse diversos factores:

ZONAS CLIMÁTICAS

Las necesidades para elevación de la temperatura del agua dependen de la ubicación geográfica, pues las coordenadas de latitud y longitud indican los niveles de radiación solar y permiten planificar los requerimientos.

Mapa de horas de Sol en EspañaEjemplificamos en el mapa de España, las horas anuales de sol medias que pueden observarse al pasar el mouse sobre cada provincia...


TIPOLOGÍA DE APARATOS

A la hora de proyectar el conjunto, resulta preciso contar con información sobre los consumos y temperaturas del ACS (Agua Caliente para uso Sanitario) específicas de los diferentes aparatos sanitarios. Recogemos en una tabla los considerados estándar.

Consumos y temperaturas del uso de agua caliente sanitaria

Uso del inmueble y número de usuarios

Según la utilización intensiva o discontinua, la finalidad residencial, laboral, comercial, etc, y del número de usuarios. En general, y por término medio:

Unifamiliares: 40 L./persona/día
Inst. Multifamiliares: 30 L./persona/día
Instalaciones Hospitalarias: 80 L/persona/día
Instalaciones de duchas colectivas: 20 L/uso ducha /día
Instalaciones Hoteleras y residencias de categoría = o > 3 estrellas: 80 L/persona/día.