¿Cómo funciona el agua caliente por placas solares?

Venta de paneles solares de agua caliente

Los colectores por lotes, también llamados sistemas integrados de colector-almacenamiento (ICS), calientan el agua en tanques o tubos oscuros dentro de una caja aislada, almacenando el agua hasta su extracción. El agua puede permanecer en el colector durante largos periodos de tiempo si la demanda doméstica es baja, lo que hace que esté muy caliente. Una válvula de templado es su protección contra las quemaduras en el grifo. La válvula de templado mezcla agua fría para reducir la temperatura del agua antes de que llegue al grifo. Los colectores de lotes son incompatibles con los sistemas de circulación en circuito cerrado. Por lo tanto, generalmente no se recomiendan para climas fríos.

Los colectores planos suelen estar formados por tubos de cobre montados en placas absorbentes planas. La configuración más común es una serie de tubos paralelos conectados en cada extremo por dos tubos, los colectores de entrada y salida. El conjunto de placas planas está contenido dentro de una caja aislada, y cubierto con vidrio templado.

Los colectores de tubos de vacío son los más eficaces. En principio, cada tubo de vacío es similar a un termo. Un tubo de vidrio o metal que contiene el agua o el fluido de transferencia de calor está rodeado por un tubo de vidrio más grande. El espacio entre ellos es un vacío, por lo que se pierde muy poco calor del fluido.

Componentes del calentador de agua solar

El sistema de calentamiento solar de agua es un dispositivo que utiliza la energía solar para calentar agua para necesidades domésticas, comerciales e industriales. El calentamiento del agua es la aplicación más común de la energía solar en el mundo. Un sistema típico de calentamiento solar de agua puede ahorrar hasta 1500 unidades de electricidad al año, por cada 100 litros diarios de capacidad de calentamiento solar de agua.

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Todas las estimaciones se refieren a agua caliente a 600C. Esta agua caliente tiene que mezclarse con agua fría para bajar su temperatura hasta los límites de resistencia. La mezcla también aumentará la cantidad hasta los valores realmente necesarios

En la tabla siguiente se indican los ahorros probables aproximados de electricidad y dinero para sistemas típicos de calentamiento solar de agua de 100 litros al día situados en diferentes partes del país. Ahorro probable de electricidad y dinero por el uso de un calentador solar de agua doméstico de 100 litros (utilizando un área de colectores de 2,0 metros cuadrados)

Los sistemas de calentamiento solar de agua no necesitan electricidad para su funcionamiento. Sin embargo, en el caso de que se proporcione un calentador de apoyo para cubrir las necesidades de agua caliente durante los días nublados, se necesitará electricidad.

Capacidad del calentador solar de agua

Foto: Un colector de tubos de vacío. Obsérvese el colector gris de la parte superior y la tubería de agua blanca que fluye por él. Foto de Kent Bullard, cortesía del Servicio de Parques Nacionales de EE.UU. y del Departamento de Energía/Laboratorio Nacional de Energías Renovables (DOE/NREL).

¿Cómo funciona? Brevemente, tenemos una serie de tubos paralelos evacuados (azul) que reciben la energía solar concentrada de los reflectores parabólicos situados a ambos lados (amarillo), que envían a un intercambiador de calor combinado y a un colector (marrón), a través del cual fluye el agua caliente (o algún otro fluido) desde los tubos de entrada y salida.

Obra de arte: Un típico panel solar de tubos de vacío. Ilustración de la patente estadounidense 4.474.170: Glass heat pipe evacuated tube solar collector by Robert D. McConnell and James H. Vansant , US Department of Energy, October 2, 1984, courtesy of US Patent and Trademark Office.

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Obra de arte: Un vistazo a cómo funciona un colector de tubos de vacío. 1) El cobre del tubo interior absorbe el calor solar y evapora el fluido volátil. 2) El fluido evaporado sube por el tubo hasta el colector de la parte superior y cede su calor. 3) El agua que fluye por el colector recoge el calor de todos los tubos conectados a él. 4) El fluido se condensa y vuelve a caer por el tubo para repetir el proceso.

Cómo comprobar si el agua caliente solar funciona

Utilizar la energía solar para calentar el agua es una forma eficaz de aprovechar la abundante luz solar de Australia, ahorrar energía, ahorrar dinero y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Los calentadores solares de agua (SWH) representan alrededor del 13% de todos los sistemas de agua caliente utilizados en Australia.

Hay muchos tipos y configuraciones diferentes de calentadores solares de agua. Es importante seleccionar el tipo más adecuado para el tamaño de la familia, el clima, el tipo de casa, las características del tejado, la calidad del agua, el espacio disponible y las preferencias estéticas.

Los dos tipos más comunes de calentadores de agua solares son los sistemas de termosifón acoplados y los sistemas divididos.    Los consumidores pueden elegir entre muchos tipos de componentes para adaptarse a las necesidades de la vivienda. En general, se puede seleccionar:

La eficiencia energética y el rendimiento de ciertos aparatos pueden verse afectados por el lugar en el que se instalan (ubicación) y otros factores como los patrones de uso y las variaciones climáticas, incluyendo la temperatura del aire, la temperatura del agua, las heladas, la humedad y la nubosidad.

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En diciembre de 2015 se publicó un informe de investigación que establece la metodología y los elementos técnicos para una ZERL de agua caliente solar. La consulta sobre el informe se llevó a cabo entre diciembre de 2015 y el 1 de febrero de 2016, y se centró en la viabilidad y solidez de los elementos técnicos del enfoque propuesto.    Las consultas sobre este informe ya están cerradas.