Sistemas solares térmicos: circulación, configuraciones y sistemas de apoyo para agua caliente

Circulación forzada

Circulación forzada: En instalaciones que cuentan con más de 10 m² de captación, existe un sistema de control que activa y desactiva la bomba dependiendo de la diferencia de temperatura entre dos sondas: una colocada en la salida de los captadores solares y otra en la parte inferior del acumulador. Cuando la diferencia de temperatura entre captador y acumulador supera el nivel de consigna establecido (habitualmente entre 5 y 7 ºC), se activa la bomba, transfiriendo calor de los captadores al acumulador. El acumulador aumenta su temperatura; cuando la diferencia entre captador y acumulador es de 2–3 ºC, la bomba se desactiva.

Las instalaciones de circulación forzada requieren un consumo eléctrico auxiliar. En general, cuanto mayor es la instalación, menor es el consumo eléctrico específico de las bombas.

Circulación natural

Circulación natural: Utiliza únicamente las variaciones de densidad del fluido de trabajo, consecuencia de los cambios de temperatura, para hacerlo circular entre el captador y el acumulador o entre el captador y el intercambiador de calor. Al recibir la radiación solar, el fluido contenido en los captadores se calienta, aumentando su temperatura y disminuyendo, por tanto, su densidad.

Cuando la temperatura de este fluido es superior a la del contenido en el acumulador, se hace más ligero y asciende hacia la parte alta del circuito, mientras que el fluido frío contenido en el acumulador, con mayor densidad, se desplaza hacia la parte baja de la instalación por la tubería de entrada a los captadores. Por lo tanto, siempre se forma una circulación de fluido que cesa cuando las temperaturas de captadores y acumulador se igualan.

Instalaciones indirectas

Instalaciones indirectas: El fluido que circula por los captadores solares no es el agua destinada al consumo. Estas instalaciones incorporan uno o varios intercambiadores que separan ambos fluidos, estando situados en el circuito primario, en el de consumo o en ambos.

Permiten utilizar una mezcla de agua con anticongelante como fluido de trabajo en el circuito primario y evitan el contacto directo del agua sanitaria de consumo con los captadores. Además, la instalación puede funcionar con presiones de trabajo distintas en cada circuito.

Instalaciones directas

Instalaciones directas: Es la propia agua de consumo la que pasa a través de los captadores solares. No se pueden emplear en zonas donde se alcancen temperaturas ambientales inferiores a las de congelación del agua. Tampoco deben utilizarse cuando la dureza del agua sea elevada. Se utilizan únicamente en instalaciones pequeñas, por ejemplo en viviendas unifamiliares.

Sistemas de apoyo

Sistemas de apoyo: Acoplado a la instalación solar, el sistema de apoyo termina de preparar el agua caliente para su uso.

A. Sistemas centralizados

Los sistemas de apoyo centralizados utilizan instalaciones comunes para un conjunto de usuarios o puntos de consumo y se encargan de preparar el agua caliente que posteriormente se distribuye. Solo son acoplables a instalaciones solares centralizadas.

B. Sistemas individuales

Los sistemas de apoyo individuales preparan el agua caliente para cada usuario o punto de consumo, de manera que son independientes tanto las instalaciones como los consumos de energía asociados.

C. Consideraciones sobre sistemas de apoyo incorporados en el acumulador solar

Acumuladores diseñados para almacenar tanto la energía solar como la del calentamiento de apoyo integran en un único depósito el volumen solar y el volumen de apoyo. Estos acumuladores se basan en la estratificación del agua y requieren sondas en la parte inferior para el sistema solar y en la parte superior para el apoyo.

Resumen y notas prácticas

• Mantener las sondas correctamente ubicadas y calibradas es clave para el correcto funcionamiento del sistema.
• La elección entre circulación forzada o natural depende del tamaño de la instalación, la demanda y las condiciones climáticas.
• Las instalaciones indirectas protegen el circuito sanitario y permiten el uso de anticongelantes, recomendables en climas fríos.
• Las instalaciones directas resultan apropiadas para sistemas pequeños y aguas blandas.
• Los sistemas de apoyo deben dimensionarse y configurarse según si la instalación es centralizada o individual y teniendo en cuenta la estratificación del acumulador.

Terminología clave

Captador, acumulador, intercambiador, sonda, consigna y anticongelante son términos esenciales para el diseño y la operación de instalaciones solares térmicas.