Tipos de Acumuladores de ACS

Los acumuladores de ACS pueden ser de dos tipos: directos e indirectos.

ACUMULADORES DIRECTOS

En este tipo de acumuladores la fuente energética de calentamiento del agua está situada en el interior del acumulador, por ejemplo, una resistencia eléctrica.
Se caracterizan porque su fuente energética es de baja potencia, con elevados tiempos de calentamiento. Estos acumuladores no sirven para satisfacer grandes demandas prolongadas de ACS, siendo utilizados solo para pequeñas demandas de consumo intermitente o como apoyo a puntas de consumo.
En la figura siguiente podemos ver un acumulador solar directo con una resistencia eléctrica situada en el interior de este como apoyo auxiliar para el calentamiento del ACS.

Acumulador solar directo. 1. Cubierta de epoxi poliéster horneado. 2. Aislamiento de poliuretano de 40 mm. 3. Agua fría al colector. 4. Enlozado de esmalte de 400 micras. 5. Agua fría de red. 6. Resistencia eléctrica. 7. Ánodo de sacrificio. 8. Termostato. 9. Agua caliente del colector. 10. Agua caliente para consumo

ACUMULADORES INDIRECTOS

En este tipo de acumuladores la fuente de energía se sitúa en el exterior del depósito acumulador, pudiendo ser una caldera, un colector, etc. Como inconveniente tienen la necesidad de disponer de un intercambiador de calor exterior para realizar la transferencia de calor entre la fuente energética y el agua a calentar del acumulador.
Estos acumuladores pueden satisfacer tanto picos de demanda como consumos de ACS prolongados, ya que el ACS almacenada se puede calentar de forma casi instantánea.
En la siguiente figura vemos un acumulador solar indirecto, donde la transferencia de calor entre el fluido de los colectores y el ACS del acumulador se hace a través del serpentín interior.

Acumulador solar indirecto. RIL, registro de inspección y limpieza. V, vaciado. RAC, ida a colectores. IAC, retorno de colectores. AF, agua fría. CMS, conexión para sonda de temperatura del interacumulador. APM, ánodo de protección de magnesio. AC, agua caliente. Z, recirculación.

DIMENSIONADO DE ACUMULADORES DE ACS

El fundamento primordial para disponer de un acumulador es el hecho de mantener la demanda requerida por los consumidores de ACS durante breves periodos de ausencia o escasez de radiación solar (noche y días nublados). Estos periodos no suelen ser superiores a un día, tras lo cual se deberá hacer uso, si se mantienen las condiciones desfavorables, del equipo de apoyo que se tenga en la instalación para la producción de la demanda total de ACS.
Este equipo es de gran importancia para mantener las condiciones de bienestar de los usuarios de la instalación, por lo cual su diseño es importante en la instalación solar del que formará parte.

El diseño de los acumuladores depende de tres factores:

  • Superficie de colectores instalada.
  • Temperatura de utilización.
  • Desfase entre captación-almacenamiento y consumo.

SUPERFICIE DE COLECTORES INSTALADA

En la siguiente figura se representa la relación entre la energía solar incidente aprovechada y el volumen de acumulación, todos estos datos han sido obtenidos por medio de estudios teóricos y experimentales.

Fig. A: Porcentaje de energía solar incidente aprovechada, en función del volumen de acumulación.

El estudio detenido de esta gráfica nos permite deducir muy acertadamente que el volumen óptimo de acumulación se sitúa entorno a los 70 litros por m2 de colector, donde se alcanza un buen porcentaje de energía solar incidente.
Valores mayores no conllevarían aumentos muy elevados de la energía aprovechada, pero en cambio sí que aumentaría el precio final del acumulador, por lo cual se evitará este sobredimensionamiento.

El estudio de la relación entre la energía solar incidente aprovechada y el volumen de acumulación nos lleva a determinar que el volumen óptimo del acumulador por estas causas es:

70 l/m2

TEMPERATURA DE UTILIZACIÓN

La siguiente figura representa la relación entre el volumen acumulado y la temperatura de utilización.

Fig. B: Volumen de acumulación óptimo en función de la temperatura de uso requerida.

De la figura se deduce que el volumen de acumulación más normal para el caso del ACS (45 ºC) se sitúa alrededor de los 75 l/m2 de colector. Es evidente que si el volumen de acumulación es menor se consiguen mayores temperaturas, siendo perjudicial en el rendimiento de la instalación (ver figura A), y si es mayor, aunque sube el rendimiento, la posibilidad de que no se alcance la temperatura de uso necesaria es mayor.

El volumen óptimo de acumulación para ACS está en torno a los 70-75 l/m2 de colector.
Todo esto se deduce de la energía solar incidente aprovechada y la temperatura de uso.

DESFASE ENTRE CAPTACIÓN-ALMACENAMIENTO Y CONSUMO

En el volumen de acumulación también influyen los factores de servicio, que pueden ser:

  • Coincidencia entre periodo de captación y el de consumo, como por ejemplo el precalentamiento de agua para reposición en una caldera incluida en un proceso industrial continuo. En este caso el volumen del acumulador será de 35 a 50 l/m2 de colector.
  • Desfases entre captación y consumo no superiores a 24 horas. El volumen del acumulador estará comprendido entre 60 y 90 l/m2 de colector.
    Es el caso de calentamiento de ACS para viviendas plurifamiliares, hoteles, residencias, etc.
  • Desfases entre captación y consumo por encima de 24 horas e inferiores a 72 h. El volumen del acumulador será de 75 l/m2 a 150 l/m2 de colector.
    Este caso se da mucho en el calentamiento de agua en procesos industriales.
Pequeño colector-acumulador solar de 135 l y despiece del mismo. 1. Cúpula externa de metacrilato. 2. Cúpula interna de metacrilato. 3. Guarnición. 4. Depósito. 5. Carcasa aislada con poliuretano. 6. Ánodo de magnesio. 7. Soporte regulable. 8. Válvula de seguridad.
Modelo de colector-acumulador solar integrado.

Todos los depósitos acumuladores para uso solar se rigen por la Instrucción Técnica Complementaria ITC-MIE-AP- 11, del Reglamento de Aparatos a Presión.

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