Uno de los usos de la energía solar térmica es la obtención de agua caliente sanitaria (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 que ha sido calentada. Se utiliza para:
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Usos sanitarios (baños, duchas, etc.).
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Usos de limpieza (fregado de platos, lavadora, etc).
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Sistemas de calefacción.
En términos energéticos, un sistema de agua caliente sanitaria representa entre un 25 y un 40% del consumo energético de las viviendas.
La obtención de ACS es una forma de calentar agua utilizando energías renovables que permite evitar el uso de un termo eléctrico. En el caso de los sistemas de calefacción, es una alternativa a la bomba de calor.
¿Cómo se obtiene agua caliente sanitaria mediante energía solar?
La forma más sencilla de obtener agua caliente sanitaria es mediante la energía solar.
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.
Los elementos básicos que componen una instalación ACS son:
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Calentador de agua
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Bomba de circulación
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Tuberías
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Caudalímetros
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Válvulas para la distribución de agua caliente a los puntos de consumo.
La obtención de agua caliente sanitaria es una de las aplicaciones más utilizadas de la energía solar térmica. Es una buena opción para viviendas unifamiliares y también para comunidades de vecinos.
Rendimiento de una instalación solar de agua caliente sanitaria
El rendimiento solar está 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.
La energía necesaria para calentar agua caliente sanitaria hasta una determinada temperatura depende de la temperatura inicial del agua; antes de pasar por el circuito. 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.
Las 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:
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Por 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,
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Porque no vamos a utilizar el agua caliente de forma constante, es decir, la mayor parte del día no se utilizaría agua pero cuando quisiéramos duchamos utilizariamos mucha agua caliente en muy poco tiempo.
¿Cómo dimensionar un sistema ACS?
Desde un punto de vista económico 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 plantear una instalación mucho más grande para poder obtener una gran cantidad de energía calorífica en invierno.
Una solución sería tirar agua caliente y añadir agua fría pero no sería razonable ni el coste ni la repercusión en el medio ambiente.
Existen muchas normativas en distintos países que regulan la dimensión de las instalaciones de energía solar térmica para ACS. El objetivo es que se construyan para un consumo razonable en verano y que tengan un sistema auxiliar cuando el sistema no pueda llegar a la temperatura del agua deseada.
Tipos de instalaciones de sistemas de ACS
Existen hay dos tipos de instalaciones de agua caliente sanitaria (o calentadores):
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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. Sin embargo, presenta problemas en zonas con temperaturas muy bajas o con alta concentración de sales.
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Instalaciones de agua caliente sanitaria de circuito cerrado. Se distinguen dos sistemas: flujo por termosifón y flujo forzado.
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Sistemas instantáneos. Estos sistemas calientan el agua cuando se necesita-
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Sistemas por acumuladores. Es el sistema más habitual; el agua caliente se almacena en acumuladores térmicos para suministrar cuando se necesite.