- La principal aplicación de las instalaciones solares térmicas en edificación, según la normativa, es la producción de agua caliente sanitaria (ACS).
- De forma secundaria, se contempla el aprovechamiento para la climatización de piscinas y para usos de calefacción. El principal sistema de calefacción asociado a una instalación solar térmica es el denominado suelo radiante, que necesita una temperatura bastante inferior a la de los radiadores convencionales.
CONCEPTOS BÁSICOS
Según la sección HE 4 “Contribución solar mínima a la producción de agua caliente sanitaria”, los sistemas que conforman la instalación solar térmica para agua caliente son los siguientes:
- Un sistema de captación formado por los captadores solares, encargado de transformar la radiación solar incidente en energía térmica de forma que se calienta el fluido de trabajo que circula por ellos.
- Un sistema de acumulación constituido por uno o varios depósitos que almacenan el agua caliente hasta que se precisa su uso.
- Un circuito hidráulico constituido por tuberías, bombas, válvulas, etc., que se encarga de establecer el movimiento del fluido caliente hasta el sistema de acumulación.
- Un sistema de intercambio que realiza la transferencia de energía térmica captada desde el circuito de captadores, o circuito primario, al agua caliente que se consume.
- Sistema de regulación y control que se encarga, por un lado, de asegurar el correcto funcionamiento del equipo para proporcionar la máxima energía solar térmica posible y, por otro, actúa como protección frente a la acción de múltiples factores como sobrecalentamientos del sistema, riesgos de congelaciones, etc.
- Adicionalmente, se dispone de un equipo de energía convencional auxiliar que se utiliza para complementar la contribución solar suministrando la energía necesaria para cubrir la demanda prevista, garantizando la continuidad del suministro de agua caliente en los casos de escasa radiación solar o demanda superior al previsto.
Existen muchas configuraciones posibles para las instalaciones de solar térmica dependiendo de si el sistema es de circulación natural o forzada.
Circuito térmico de instalación NATURAL
Se dice que un circuito es de circulación natural cuando se basa en el principio de circulación por termosifón, es decir, por diferencia de densidades provocada por la temperatura.
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Ventajas de la circulación natural
Los sistemas de circulación natural tienen las siguientes ventajas:
1.Velocidad de intercambio térmico proporcional a la diferencia de temperatura entre el depósito de acumulación y los paneles.
2.Ninguna circulación invertida durante la noche.
3.Autorregulación de la circulación.
4.Ausencia de bombas de circulación, centralitas y sondas.
5.Montaje rápido y económico.
6.Mantenimiento reducido al mínimo.
7.Garantía del sistema en su totalidad.
Aplicaciones
La aplicación típica de la circulación natural es la producción de agua caliente para uso sanitario.
Para este uso, el sistema de circulación natural es más competitivo que otros tipos de sistemas, pues resulta ser más fiable (ya que en el sistema no hay elementos electromecánicos) y menos costoso.
Por producción de agua para uso sanitario se entiende la cobertura de las necesidades de agua caliente sanitaria para usos.
Criterios de diseño
Para el diseño de un sistema solar hace falta conocer primero algunas informaciones básicas que permitan determinar el sistema solar más adecuado para la aplicación. Estas informaciones básicas, comunes para el correcto diseño de cualquier sistema solar, se refieren a los datos relativos a:
- las necesidades del usuario y las condiciones de montaje
- la orientación e inclinación de las superficies disponibles para la instalación
- las condiciones climáticas del lugar
- la globalidad del proyecto
El conocimiento de estos datos con la eventual ayuda de adecuados programas de simulación permite diseñar de forma correcta un sistema solar.
En lo que respecta al diseño efectivo del sistema solar de circulación natural, esta operación se simplifica con la utilización de tablas o programas de cálculo extremadamente sencillos.
En los sistemas de intercambio directo, el agua intercambiada es la misma que es calentada en los colectores y que luego sube a través del termosifón en el acumulador, donde se reservará para su utilización.
En los sistemas de intercambio indirecto, un fluido (compuesto por glicol y agua desmineralizada) se calienta en los paneles solares y siempre “por termosifón” circula en un intercambiador colocado dentro del depósito en el que se acumula el agua caliente.
Circuito térmico de instalación FORZADA
Un circuito térmico es de instalación forzada cuando dispone de bombas o electrocirculadores.
Características generales
El principio de funcionamiento de un sistema de circulación forzada se distingue del de circulación natural porque el fluido, contenido en el colector solar, fluye en el circuito cerrado por efecto del empuje de una bomba comandada por una centralita o termostato que se activa, a su vez, por sondas colocadas en el colector y en el depósito.
Los elementos que forman un sistema de este tipo son:
- colector/es solar/es;
- depósito de acumulación/intercambiadores;
- termostato diferencial o centralita;
- sondas de temperatura;
- bomba de circulación;
- vaso de expansión;
- intercambiador de calor;
- válvulas.
Aplicaciones
Las aplicaciones más comunes de los sistemas de circulación forzada son, además de la producción de agua caliente para uso sanitario en los casos en los que la circulación natural no se puede utilizar, la calefacción y la conservación de la temperatura del agua de la piscina. En los apartados siguientes estas aplicaciones se tratan con mayor detalle.
Criterios de diseño
El proyecto de un sistema de circulación forzada requiere la subdivisión del análisis del problema de diseño en diferentes fases. De la misma manera que para los sistemas de circulación natural, es necesario analizar todas las informaciones de base que permitan un diseño preciso del sistema, es decir:
- las necesidades del usuario y las condiciones de montaje
- la orientación y la inclinación de las superficies disponibles para la instalación
- las condiciones climáticas del lugar
- la totalidad del proyecto
El conocimiento de estos datos, en ocasiones con la ayuda de programas de simulación adecuados, permite determinar el correcto diseño de un sistema solar.
Asimismo, es necesario elegir el modelo de colector solar más adecuado (plano, plano selectivo, de vacío) y, según las características del modelo de colector elegido, determinar la superficie de los paneles solares (y, por tanto, el número) necesaria para satisfacer los datos iniciales del proyecto.
Otro criterio de clasificación de las instalaciones solares térmicas es en función del número de circuitos presentes. Se pueden distinguir los siguientes:
- Circuito primario: es el que se corresponde al de los colectores solares.
- Circuito secundario: es un circuito independiente del primario, el cual le
transfiere la energía captada por los colectores a través de un intercambiador. - Circuito de consumo: el circuito de consumo es el destinado a la utilización directa por los usuarios.
Dependiendo de la tipología de las instalaciones, los circuitos mencionados pueden presentarse de forma diferenciada, o bien realizar una doble funcionalidad.
Pero lo más general es encontrarlos independientemente debido a que los circuitos, especialmente el circuito primario, deben ser tratados con sustancias anticongelantes no aptas para su utilización en circuitos de consumo final (higiene…).
