Principios de funcionamiento de una Instalación Solar Térmica

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ENERGIA SOLAR TERMICA

Con la energia solar termica aprovechamos las radiaciones del sol y calentamos un fluido, que normalmente es agua o aire. La conversión de la energia luminica del sol en calorifica es un proceso habitual que podemos observar diariamente en nuestro entorno. Cualquier materia experimenta una elevación de temperatura de modo natural al estar expuesta a las radiaciones solares. Mientras una superficie negra absorberá todas las radiaciones visibles, una blanca las reflejará, por lo que su incremento de temperatura será poco significativo. Por esto en una instalación térmica los captadores solares utilizan superficies de color oscuro, absorbiendo así la mayor cantidad de radiación solar posible.

El principio en el que se fundamenta cualquier instalacion solar termica es obtener la energia del sol mediante un conjunto de captadores y transferirla a un sistema de almacenamiento que la suministra cuando es necesario. Tiene múltiples aplicaciones, tanto en el ámbito doméstico como industrial: agua caliente, climatizacion, calefaccion, calentamiento del agua para piscinas, precalentamiento de fluidos en procesos industriales, etc.

El procedimiento que lleva a cabo cualquier instalacion solar es absorber la energia termica contenida en los rayos solares para calentar el fluido que circula en el interior del captador que será necesario mantener y evitar su enfriamiento con un buen aislante térmico.

Con el objetivo de evitar fugas de energia en los sistemas de captacion solar, estos imitan los procesos naturales que tienen lugar en la tierra: cuando la tierra y el mar se calientan por efecto de la radiación solar, irradian la energía que han absorbido en longitudes de onda más largas y parte de ella vuelve a la atmósfera que la absorbe y la devuelve a la superficie terrestre. Esto es lo que se conoce como “efecto invernadero”. Este mismo principio, a otra escala, se aplica en los invernaderos y también en los sistemas de captación solar. El cristal, como la atmósfera, es atravesado fácilmente por las ondas cortas de los rayos solares y al mismo tiempo actúa como un muro ante las radiaciones de onda larga. Cuando los rayos solares atraviesan el cristal se produce un aumento de temperatura en el interior del habitáculo y el cristal actúa como una barrera que impide que la energía calorífica pueda salir.

Como decíamos, uno de los éxitos de esta tecnología es su capacidad de almacenar energía, y es verdad que se puede acumular una gran cantidad de energía durante largos periodos de tiempo, pero los depósitos pueden acabar por perder la energía térmica, por eso generalmente una instalación se dimensiona para que la acumulación solar sea la demandada por los usuarios en un día.

Para evitar posibles restricciones energéticas en aquellos periodos en los que no hay suficiente radiación o el consumo es superior a lo previsto, la mayor parte de los sistemas cuentan con un aporte de energía extra que utiliza medios energéticos tradicionales (gas, electricidad…) y que entra a funcionar automáticamente cuando es necesario.

Actualmente, una instalación de energía solar cubre del 50 al 80% del total de la demanda de agua caliente sanitaria de una vivienda, aunque hay zonas en las que el porcentaje es superior ya que el sol está presente durante prácticamente todo el año. El resto se suple con un sistema de apoyo energético. No se diseñan para cubrir el 100% porque para ello sería necesario instalar costosos sistemas de acumulación a largo plazo, que harían inviable el proyecto.

En relación con el mantenimiento de la instalación solar térmica, será necesaria una revisión anual para instalaciones con una superficie de captación inferior a 20 m2 o de seis meses en el caso de una superficie superior a 20 m2.

UNA APLICACION PRACTICA: CLIMATIZACION DE PISCINAS CON ENERGIA SOLAR TERMICA

En el diseño de una instalación solar térmica para una piscina se deben considerar los siguientes puntos:

  • Tipo de piscina (cubierta o descubierta).
  • Superficie de la piscina.
  • Profundidad de la piscina.
  • Perímetro.
  • Capacidad.
  • Periodo de utilización
  • Ubicación geográfica
  • Situación prevista para los captadores y la superficie disponible para los captadores.
  • Hay que tener en cuenta que es necesario renovar el agua debido a la evaporación y que esto provoca pérdidas de calor para el calentamiento del volumen de agua perdido, que se valora como el 0,5% diario del volumen total de la piscina aproximadamente.

CLIMATIZACION PISCINAS CUBIERTAS

Una instalación solar térmica tiene su principal aplicación en piscinas cubiertas en polideportivos, gimnasios, etc. Permite cubrir el porcentaje de contribución solar mínima, que determina el Código Técnico de la Edificación en su documento básico HE4, en función de la zona climática a la que pertenezca. La principal ventaja es que permite reducir considerablemente la factura del sistema convencional de energía utilizado, que habitualmente suele ser la caldera de gas. Calienta el agua del vaso de la piscina y lo mantiene entre 25-28º y produce el ACS que se utiliza en las duchas del vestuario. A continuación citamos algunos datos importantes a tener en cuenta en la climatización de piscinas con energía solar, reflejados en el Código Técnico de la Edificación:

  • Para piscinas cubiertas, los valores ambientales de temperatura y humedad deberán ser fijados en el proyecto, la temperatura seca del aire del local será entre 2 ºC y 3 ºC mayor que la del agua, con un mínimo de 26 ºC y un máximo de 28 ºC, y la humedad relativa del ambiente se mantendrá entre el 55% y el 70%, siendo recomendable escoger el valor de 60%.
  • Para instalaciones de climatización de piscinas exclusivamente, no se podrá usar ningún volumen de acumulación, aunque se podrá utilizar un pequeño almacenamiento de inercia en el primario.
  • En instalaciones de climatización de piscinas la disposición de los elementos será la siguiente: el filtro ha de colocarse siempre entre la bomba y los captadores, y el sentido de la corriente ha de ser bomba-filtro-captadores; para evitar que la resistencia de este provoque una sobrepresión perjudicial para los captadores, prestando especial atención a su mantenimiento. La impulsión del agua caliente deberá hacerse por la parte inferior de la piscina, quedando la impulsión de agua filtrada en superficie.

CLIMATIZACION PISCINAS PEQUEÑAS DESCUBIERTAS

Se climatizan piscinas descubiertas para ampliar la temporada de utilización de la piscina a la primavera y otoño. En la climatización de piscinas descubiertas no se pueden utilizar energías convencionales y la única forma de calentar el agua es mediante la energia solar.

Es aconsejable utilizar captadores plásticos (polietileno, polipropileno) que ya vienen tratados frente a los efectos de la intemperie y los agentes químicos de los productos que se utilizan para purificar el agua de la piscina. Las ventajas de estos captadores son: tienen un precio más económico que otro tipo de captadores lo que reduce la inversión de la instalación, su rendimiento es óptimo para este tipo de piscinas porque la temperatura de trabajo no superará los 30ºC y además permiten calentar directamente el agua de la piscina sin necesidad de intercambiadores que encarecen la instalación.

Para climatizar piscinas descubiertas durante todo el año, en aquellas zonas con buenas condiciones metereológicas para poder utilizarlas, con una temperatura del vaso de la misma de unos 25ºC a lo largo del año, se utilizan captadores solares planos convencionales y colectores solares de tubos de vacío gracias a su mejor rendimiento en condiciones climatológicas desfavorables. Debe instalarse un intercambiador de placas que sepaer el circuito solar de la piscina, puesto que no soportan agua clorada.

En este caso es importante utilizar una manta térmica por las noches para reducir las pérdidas de calor.

Departamento Técnico Climatizacion

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