Tipos de Instalaciones y Captadores Solares

Tanto la sección HE 4 “Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria” como el Pliego de condiciones técnicas del IDAE establecen prescripciones y recomendaciones sobre los distintos componentes y partes funcionales de una instalación solar térmica.

SISTEMA DE CAPTACIÓN

Los colectores solares deberán estar homologados de conformidad con lo dispuesto en el Real Decreto 891/1980, de 14 de abril, sobre homologación de los paneles solares.
Se deberá disponer de válvulas de cierre y de seguridad en cada batería de captadores.
Los colectores solares térmicos se pueden conectar entre sí adoptando diversas configuraciones:

  • En serie: la salida de un colector se conecta a la entrada del siguiente. Esta disposición se utiliza cuando se necesitan alcanzar altas temperaturas.
  • En paralelo: las entradas y salidas de los colectores están unidas entre sí formando un colector común de impulsión y de retorno. Es la disposición más habitual.
  • Mixta: los colectores se unen entre sí formando agrupaciones de baterías en serie y/o paralelo.

Las conexiones de baterías y captadores deberán estar equilibradas hidráulicamente, preferentemente mediante la adopción de retorno inverso y la interposición de válvulas intercaladas en los ramales de alimentación de las baterías.

Se procurará no conectar en serie más de tres captadores solares puesto que la temperatura de entrada se va incrementando progresivamente y el rendimiento disminuiría drásticamente.

Se procurará no conexionar más de 10 colectores en paralelo debido a las pérdidas de carga que se pueden originar.

En una instalación de energía solar, el rendimiento del captador, independientemente de la aplicación y la tecnología usada, debe ser siempre igual o superior al 40%.

Adicionalmente se deberá cumplir que el rendimiento medio dentro del periodo al año en el que se utilice la instalación, deberá ser mayor que el 20%.

TIPOS DE COLECTORES SOLARES

Se distinguen tres tipos básicos de colectores solares de baja temperatura.

1.- Captadores solares de placa plana.

Es importante determinar los componentes que la conforman y el concepto de
curva característica.

Componentes de una placa plana. Un colector de placa plana está formado por:

Cubierta. Su misión es provocar el efecto invernadero reduciendo las pérdidas por convección. Una cubierta debe presentar un alto coeficiente de transmisión para la radiación solar de onda corta (que es la que absorbe el absorbedor) y un bajo coeficiente de transmisión para la radiación solar de onda larga (que es la emitida para el absorbedor).

captador-solar-partes

Los materiales más utilizados para cubiertas son: lámina de vidrio (cristal simple y doble) y materiales plásticos.

Parrilla de circulación. Es el circuito cerrado, generalmente de tubería de cobre, por donde circula el fluido caloportador. Se encuentra entre el absorbedor.

Absorbedor. Son las placas entre las cuales está confinado el fluido del circuito caloportador. Tiene como misión absorber la radiación solar incidente y trasmitirla por conducción al fluido.
Los absorbedores se clasifican según el revestimiento de la superficie expuesta al sol. Se distinguen dos tipos:

  • Revestimiento por pinturas negras.
  • Superficies selectivas: tienen un rendimiento sensiblemente superior al revestimiento por pinturas.

Carcasa. Es la estructura donde se alojan los elementos del colector.
Debe presentar suficiente rigidez mecánica y estanqueidad ante la entrada de agua y humedad. Debe evitarse la aparición, mediante una correcta aireación, de condensaciones que provoquen corrosiones internas.
Aislamiento térmico. Se coloca entre el absorbedor y la parte posterior de la carcasa. Su cometido es evitar la transmisión de pérdidas. Los materiales más utilizados son lana de vidrio, poliestireno y poliuretano.

Los captadores de placa plana generan una temperatura de trabajo entre 50 ºC y 70 ºC, que permite su aplicación para la producción de ACS y calefacción por suelo radiante. El principio de funcionamiento de estos colectores es el siguiente:
la energía incidente atraviesa la cubierta transparente y es absorbida por una superficie negra. Una pequeña parte de esta energía se pierde por radiación y la restante es transferida al fluido caloportador (generalmente agua tratada con glicol). La energía transferida al fluido se almacena en un acumulador o se transfiere a un circuito secundario para su utilización.

Curva característica del colector de placa plana.
La curva característica es la expresión que refleja el rendimiento del colector solar en función de la temperatura ambiente y la temperatura media del agua en el interior del mismo.
Está formado por dos sumandos:

curva-característica-sumandosDonde:
El rendimiento máximo recibe también el nombre de factor de eficiencia óptica y es el máximo que puede alcanzar teóricamente el colector. Este rendimiento se presentará cuando la temperatura media del agua sea igual a la del ambiente.
El coeficiente de pérdidas, también llamado U, se expresa en W/m2.K. Indica la pendiente con la que disminuye el rendimiento a medida que aumenta la temperatura del fluido con respecto a la temperatura ambiente.
La sección HE 4 exige que para la producción de ACS el coeficiente global de pérdidas debe ser menor 10W/m2 ºC.
A veces se considera un tercer término cuadrático para las pérdidas.

curva-rendimiento-colector
Ejemplo de curva de rendimiento de un colector de placa plana con pérdidas lineales y cuadráticas

2.- Captadores solares de tubo de vacío

Los colectores de tubo de vacío pueden alcanzar temperaturas de hasta 100 ºC por lo que, aparte de producir ACS, pueden utilizarse para sistemas de calefacción por radiadores. El circuito por donde circula el fluido caloportador se sitúa dentro de unos tubos de vidrio donde se ha practicado el vacío. Esto permite reducir drásticamente las pérdidas.

colector-solar-tubos-de-vacio

3.- Colectores de caucho

Son captadores que carecen de cubierta transparente y están destinados preferentemente para el calentamiento de piscinas. La temperatura máxima que pueden alcanzar no supera los 35 ºC. Suelen estar en circuito abierto con la piscina.
colector-solar-caucho

 

 

 

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