¿Cómo trabajan? - Principios de trabajo y tipos - ENERA

La mayoría de los sistemas solares de agua caliente utilizan colectores o paneles solares para absorber la energía del sol. El agua es calentada por el sol cuando pasa a través de los colectores. Luego fluye hacia un tanque de almacenamiento aislado para su uso posterior. En sistemas pasivos, el agua fluye debido a un efecto de termosifón entre los colectores y el tanque. En sistemas inactivos, el agua se bombea entre los colectores y el tanque.

El tanque de almacenamiento generalmente está equipado con un reforzador eléctrico, de gas o de combustible sólido que calienta el agua cuando la luz solar es insuficiente. Algunos calentadores de agua solares también tienen protección contra las heladas para evitar daños en áreas propensas a las heladas.

Colectores solares
Los colectores solares atrapan y utilizan el calor del sol para elevar la temperatura del agua. Hay dos tipos principales de colectores solares: colectores de placa plana y de evacuación.

Colectores solares de placa plana: son el tipo más común. Se componen de:
- Una caja hermética con tapa transparente.
- Una placa metálica absorbente de color oscuro que contiene tuberías de agua. Aislamiento para reducir la pérdida de calor de la parte posterior y los lados de la placa de absorción. Una pequeña desventaja de los colectores de placa plana es que solo funcionan con la máxima eficiencia cuando los rayos del sol golpean perpendicularmente a la placa plana. También sufren alguna pérdida de calor en climas fríos.

Tubo de vacío solar con sistema de agua caliente.

Colectores solares de tubos de evacuación: este tipo de colector consiste en:
Una serie de tubos de vidrio externos transparentes que permiten que los rayos de luz pasen con una reflexión mínima.
Cada tubo contiene una tubería de agua interna cubierta con una capa que absorbe los rayos del sol y genera calor.
El agua corre a través de este tubo interior y se calienta.
Existe un vacío (por lo tanto, "evacuado") entre el tubo exterior y la tubería de agua, que actúa como aislamiento, reduciendo la pérdida de calor.

Los sistemas de tubos de evacuación son más eficientes que los sistemas de placa plana, especialmente en los meses más fríos y en los días nublados. Esto se debe en parte al aislamiento de vacío (que minimiza la pérdida de calor) y en parte al hecho de que la superficie curva de los tubos permite que los rayos del sol golpeen perpendicular al agua durante la mayor parte del día. Los sistemas de tubos de evacuación pesan mucho menos que los sistemas de placa plana, pero cuestan mucho más. Los tubos individuales pueden reemplazarse en caso de daños, lo que hace que el mantenimiento a largo plazo sea potencialmente menos costoso. En climas más cálidos, como Darwin, el costo adicional de los tubos evacuados generalmente no está garantizado, ya que un colector solar de placa plana proporcionará la mayor parte de la energía necesaria para calentar el agua. Los colectores térmicos solares mantenidos adecuadamente deben durar más que la vida útil del tanque de almacenamiento. Cuando el tanque necesita
Sustituyendo, los colectores existentes se pueden conectar al nuevo tanque.

protección contra las heladas
La protección contra heladas para los colectores solares es esencial en áreas propensas a heladas. Durante una helada, el agua puede congelarse en la energía solar.
Coleccionista y dañarlo a menos que se tomen medidas preventivas. Los tipos comunes de protección contra heladas incluyen:
Válvulas de bloqueo (válvulas de drenaje mecánico). Estas válvulas pueden ser problemáticas ya que a menudo se atascan para abrir y drenar el tanque, o no funcionan, causando daños severos.

Elementos calefactores eléctricos, vulnerables en caso de fallo eléctrico.
Sistemas de circuito cerrado, que separan el fluido de calefacción del agua (vea la ilustración a continuación). Los sistemas de circuito cerrado suelen ser la mejor opción en áreas propensas a las heladas, ya que garantizan que el agua no fluya a través de los colectores solares y, por lo tanto, no se congele en los colectores.

Circuito abierto vs circuito cerrado
- En un sistema de circuito abierto, el agua fluye directamente a través de los colectores solares, hacia el tanque de almacenamiento y luego a través de las tuberías hacia su hogar.
- En un sistema de circuito cerrado, un fluido distinto del agua fluye a través de los colectores, recoge el calor del sol y lo transfiere al agua en el tanque de almacenamiento a través de un intercambiador de calor. Los sistemas de circuito cerrado son más comúnmente utilizados para la protección contra heladas (vea la ilustración a continuación). Se utiliza un fluido con un punto de congelación más bajo que el agua para evitar la formación de hielo en los colectores solares. Es importante elegir el fluido con cuidado, ya que algunos se vuelven "defectuosos" y reducen la eficiencia.

Algunos sistemas de circuito cerrado bombean agua caliente a través de los colectores cuando las temperaturas se acercan a la congelación. Esto reduce la eficiencia significativamente. Evite los sistemas con esta característica.

Sistemas pasivos vs activos
Sistemas pasivos (o termosifón)
En los sistemas pasivos (o sistemas de termosifón), el tanque se coloca sobre los colectores solares para que el agua fría
se hunde en los colectores, donde el sol lo calienta y se eleva hacia el tanque. Un flujo continuo de agua.
A través de los colectores se crea sin necesidad de bombas.

Los sistemas pasivos vienen en dos tipos:

- Acoplamiento cerrado o alimentación por gravedad.
En un sistema de acoplamiento cerrado, el tanque de almacenamiento horizontal se monta directamente sobre el colector en el techo. El agua caliente se suministra a la presión de la red. Esta disposición es la más rentable de instalar, pero la eficiencia se reduce en climas fríos y fríos debido a la pérdida de calor del tanque.

El aislamiento adicional de los tanques es deseable en estos climas. Alternativamente, los tanques se pueden separar y mover dentro del espacio del techo, aunque esto aumenta el costo. En un sistema de alimentación por gravedad, el tanque de almacenamiento se instala en la cavidad del techo. Estos sistemas son más baratos de comprar, pero la plomería doméstica debe ser adecuada para la alimentación por gravedad, incluidas las tuberías de mayor diámetro entre el calentador de agua y los grifos. Una alternativa común es utilizar un sistema de alimentación por gravedad de circuito cerrado para calentar el agua a presión de la red mediante un intercambiador de calor.

Sistemas activos (o bombeados)
Los sistemas inactivos (también conocidos como sistemas de bomba o sistemas divididos), los paneles solares se instalan en el techo y el tanque de almacenamiento está ubicado en el suelo o en otra ubicación conveniente, que no tiene que estar por encima de los colectores solares. El agua (u otro fluido) se bombea a través de los colectores solares con una pequeña bomba eléctrica. Debido a que los sistemas activos no requieren un tanque montado en el techo, tienen menos impacto visual, especialmente cuando los colectores solares se montan al ras del techo. Sin embargo, los sistemas activos suelen ser más caros de comprar y requieren más mantenimiento que los sistemas pasivos.

Los sistemas activos utilizan más energía que los sistemas pasivos porque se requiere energía adicional para bombear el fluido alrededor del sistema. También hay pérdidas de calor adicionales en las tuberías entre el tanque y los colectores solares. Sin embargo, si se usa energía renovable para alimentar la bomba y se usa un alto nivel de aislamiento para las tuberías y el tanque, los sistemas activos pueden reducir las emisiones de gases de efecto invernadero tanto como un sistema pasivo. Los sistemas activos a menudo se usan para conversiones solares cuando los colectores solares se agregan a un sistema de agua caliente existente. También pueden usarse cuando el techo no puede soportar un sistema pasivo.

Tanques de almacenamiento
Los tanques se fabrican de acero inoxidable, cobre o acero dulce revestido con esmalte vítreo.
Los tanques revestidos de cobre solo son adecuados para sistemas de baja presión. Los otros depósitos son adecuados para la presión de la red.
Los tanques de esmalte vítreo están equipados con un 'ánodo de sacrificio' que debe reemplazarse cada pocos años para proteger contra la corrosión (más frecuentemente cuando la calidad del agua es pobre). Otros tanques no requieren esta protección. Los tanques de almacenamiento al aire libre pueden sufrir daños por heladas y importantes pérdidas de calor en climas fríos. En tales climas, deben ubicarse en interiores siempre que sea posible, como parte de un armario de secado.

Sistemas de refuerzo
Los calentadores solares de agua pueden ser de gas, eléctricos o de combustible sólido.
Los impulsores eléctricos utilizan un elemento eléctrico dentro del tanque de almacenamiento para calentar el agua. Los impulsores de gas usan un quemador de gas natural para calentar el agua ya sea en el tanque de almacenamiento o más comúnmente como una fuente separada.
unidad aguas abajo del tanque de almacenamiento. Los impulsores de gas en línea son cada vez más comunes, ya que garantizan que el agua caliente se suministrará a la temperatura deseada al tiempo que maximiza la contribución solar. Los impulsores de combustible sólido calientan el agua a través de un intercambiador de calor, comúnmente conocido como un sistema de "respaldo húmedo".

Los sistemas impulsados por gas y combustible sólido producen menos emisiones de gases de efecto invernadero. Los impulsores pueden ser operados manualmente o controlados automáticamente por un termostato que corta cuando el tanque
Las temperaturas caen por debajo de los niveles deseados. Si los impulsores no están diseñados y operados adecuadamente, pueden anular el propósito de tener un calentador de agua solar al reducir la contribución solar.

Por ejemplo, los reforzadores controlados por termostato ubicados dentro del tanque a menudo se cortan durante la noche, lo que significa que cuando sale el sol, hay poco calentamiento útil por hacer.

En los calentadores de agua solares bien diseñados que utilizan un refuerzo eléctrico dentro del tanque, el elemento calentador del refuerzo se colocará para maximizar la contribución solar. El agua caliente ingresa al tanque en la parte inferior, por lo que el elemento debe estar alto en el tanque para evitar la interferencia con la entrada de agua caliente. Sin embargo, si está demasiado alto en el tanque, no podrá calentar suficiente agua en días nublados .

Los temporizadores también se pueden usar para administrar refuerzos y garantizar que obtenga la máxima contribución solar. Hable con su proveedor sobre el funcionamiento correcto de los temporizadores.

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