Instalación de energía solar térmica

Planta de energia solar
Termoeléctrica

Agua caliente sanitaria (ACS)

Agua caliente sanitaria (ACS)

Una de las aplicaciones de la energía solar térmica es la obtención de agua caliente sanitária (ACS). Los colectores solares captan la energía de la radiación solar para aumentar la temperatura de un fluido.

El agua caliente sanitaria (ACS) es agua destinada a consumo humano (potable) que ha sido calentada. Se utiliza para usos sanitarios (baños, duchas, etc.) y para otros usos de limpieza (fregado de platos, lavadora, lavavajillas, fregado de suelos). En términos energéticos, la ACS es una componente importante a tener en cuenta, ya que representa entre un 25 y un 40% del consumo energético de las viviendas.

Por norma general, consta de: el calentador de agua , bomba de circulación , tuberías , caudalímetros , válvulas para la distribución de agua caliente a los consumidores o puntos de consumo.

Se pueden distinguir dos tipos de instalaciones:

  • Circuito abierto de agua caliente: en caso de que el agua del mismo circuito de calentamiento es la que se utiliza en las aplicaciones de agua caliente sanitaria.
  • Circuito cerrado de agua caliente: en caso en que se hace recircular el agua caliente gracias a una bomba en un circuito independiente, por lo que durante su trayecto por el circuito se intercala un intercambiador de calor o un depósito de agua caliente sanitaria para transmitir el calor producido en el circuito principal de agua caliente sanitaria.

Uso de la energía solar térmica para obtener agua caliente sanitaria

Una de las posibles formas de obtener agua caliente sanitaria es utilizando el Sol mediante una instalación de energía solar térmica preparada para tal fin. Los colectores solares son los encargados de captar la radiación solar y transmitir esta energía a un fluido. El fluido incrementa su energía interna y su temperatura. Este fluido circula por un intercanviador térmico que permite transmitir energía térmica al agua que queremos calentar. El agua caliente se puede transportar, por lo tanto, permite transportar la energía. El agua calentada se puede almacenar en un depósito bien aislado térmicamente o se puede hacer circular por un circuito de calefacción para calentar una vivienda.

La obtención de agua caliente sanitaria es una de las aplicaciones más utilizadas de la energía solar térmica. Esta aplicación también se le llama "agua de manos".

Aspectos de la energía solar a considerar en una instalación solar de agua caliente sanitaria

La radiación solar recibida en un lugar viene determinado por el ángulo que forman los rayos solares respecto al suelo. En verano el Sol se encuentra más perpendicular respecto al suelo que en invierno, de modo que en verano recibimos más radiación solar.

Ángulo de la radiación solar según la época del añoÁngulo de la radiación solar según la época del año

La energía necesaria para calentar agua caliente sanitaria hasta una determinada temperatura viene determinada, entre otras cosas, por la temperatura del agua antes de calentarla. Por lo tanto, en invierno que el agua que viene de la red en general está más fría se necesitará más energía térmica que en verano.

Instalacion solar de energía térmica para la producción de agua caliente sanitariaLas instalaciones solares de agua caliente sanitaria requieren un acumulador de agua de modo que el agua que se va calentando se vaya almacenando en un depósito bien aislado para cuando se vaya a utilizar. Esto es debido esencialmente por dos motivos: por un lado la diferencia de radiación solar recibida durante las diferentes horas del día, por no hablar de la nula radiación solar que se recibe durante la noche y, por otro lado, porque no vamos a utilizar el agua caliente de forma constante, es decir, la mayor parte del día no necesitaremos agua pero cuando quisieramos duchamos necesitaríamos calentar mucha agua en muy poco tiempo.

Económicamente no se puede pretender dimensionar una instalación de energía solar térmica para obtener toda el agua caliente sanitaria que necesitamos durante todo el año. En este caso, tendríamos que sobredimensionarlo mucho para poder obtener una gran cantidad de energía calorífica en invierno. Esta energía nos sobraría en verano, lo que provocaría que el agua del depósito acumulador entraría en ebullición, generaría vapor de agua y la presión de este vapor acabaría reventando el depósito.

Una solución sería tirar agua caliente y añadir agua fría pero no sería razonable ni económicamente ni medioambientalmente.

Existen muchas normativas en distintos países en que se requiere que las instalaciones de energía solar térmica para la obtención de agua caliente sanitaria se dimensionen para un consumo razonable en verano y que tengan un sistema auxiliar de recalentamiento cuando el sistema no pueda llegar a la temperatura del agua deseada.

Instalaciones solares de agua caliente sanitaria

Instalacion solar de energía térmica para la producción de agua caliente sanitaria

Existen hay dos tipos de instalaciones de agua caliente sanitaria (o calentadores):

  • Instalaciones de agua caliente sanitaria de circuito abierto. El agua de consumo pasa directamente por los colectores solares. Este sistema reduce costos y es más eficiente (energéticamente hablando), pero presenta problemas en zonas con temperaturas por debajo del punto de congelación del agua, así como en zonas con alta concentración de sales que acaban obstruyendo los conductos de los paneles.
  • Instalaciones de agua caliente sanitaria de circuito cerrado. Se distinguen dos sistemas: flujo por termosifón y flujo forzado.

Los paneles solares térmicos tienen un muy bajo impacto ambiental.

Caracterísiticas del agua

El elemento más importante de este tipo de instalaciones de energía solar térmica es el agua. Por las características de funcionamiento y utilización de estos sistemas se debe asegurar que el agua se encuentra dentro de determinadas restricciones e intervalos de temperatura.

Instalacion solar de energía térmica para la producción de agua caliente sanitaria

El agua caliente sanitaria está sujeta a diferentes restricciones térmicas, que regulan las temperaturas de distribución y de consumo, y que aumentan la complejidad de la proyección de la instalación de agua caliente sanitaria. Los mínimos de temperatura de la instalación se encuentran restringidos, para evitar la aparición de la legionela.

En resumen, se debería evitar en régimen de funcionamiento normal la disminución de la temperatura a menos de 50 ° C en grifo y 55 ° C en depósito. La instalación en conjunto debería ser apta para soportar temperaturas de 70 ° C.

Por otra parte, se debería evitar poner en contacto agua a temperaturas superiores a 40 ° C con la piel , para evitar posibles quemaduras. Esto se puede lograr mediante la mezcla del agua caliente de la instalación de ACS con agua fría convencional, utilizando mezcladores.

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Última revisión: 15 de octubre de 2018