Un sistema solar de circulación forzada es una instalación solar térmica en la qual el agua circula dentro del circuito impulsada por una bomba.
A diferencia de las instalaciones solares con termosifón, este sistema no mueve el agua caliente hasta el punto más alto del circuito cerrado, sino que lo hace bajar desde los colectores solares hasta donde se encuentra el depósito de acumulación.
En numerosas ocasiones no es viable instalar equipos de energía solar térmica para la obtención de agua caliente sanitaria por termosifón, dado que a menudo la ubicación de los captadores solares está por encima del acumulador.
Este sistema de energía renovable es obligado en en sistemas de calefacción por suelo radiante.
En estos sistemas solares térmicos, el agua que circula entre los captadores solares y el acumulador no puede hacerlo por convección natural dado que el agua más caliente ya se encuentra en su punto más alto. Para ello, se necesitará una bomba de agua convencional y, por lo tanto, una fuente de energía eléctrica externa.
Los sistemas forzados son siempre indirectos, salvo las utilizaciones de climatización de piscina donde se puede emplear el propio sistema de impulsión de filtrado del agua del vaso.
Al utilizar una fuente de energía externa, esta forma de aprovechamiento de la energía solar ya no se puede considerar una sistema de energía solar pasivo.
Ventajas del sistema de circulación forzada
Las ventajas de los sistemas solares de circulación forzada son:
- La estructura de la vivienda no condiciona para su ubicación. El acumulador de agua caliente puede estar en el interior del edificio y en el exterior solo será necesario instalar las placas solares.
- Mejor protección del acumulador: La posibilidad de colocar el acumulador en el interior de la vivienda te permite instalar un acumulador más grande, queda mejor aislado. Al no estar expuesto a la climatología, mejorará su durabilidad.
- Mejor eficiencia térmica: la eficiencia térmica para calentar el agua es mayor que en el sistema solar térmico con termosifón debido a que al poder regular la velocidad del agua que circula por el colector solar se puede optimizar para obtener el mayor rendimiento térmico de acuerdo con las leyes de la termodinámica.
Desventajas del sistema de circulación forzada
Por otro lado, los sistemas de circulación forzada implican ciertos inconvenientes:
- El sistema requiere de la instalación de una bomba de agua para permitir la circulación del agua. La presencia de la bomba implica un aumento del coste de mantenimiento puesto que aparecen más elementos con posibilidad de sufrir averías.
- Necesidad de tener un punto de electricidad para poder utilizar la energía eléctrica.
- La eficiencia global energética es menor que con el sistema de termosifón. Si bien la eficiencia térmica es mayor, hay que sumar el consumo de electricidad para el funcionamiento de la bomba de agua.
Elementos básicos de un sistema solar con circulación forzada
Las instalaciones de energía solar térmica con circulación forzada, disponen de los siguientes elementos:
Captadores solares
Los captadores solares son los encargados de transformar la radiación solar en energía térmica. Como que en estos montajes la circulación del fluido a través del captador es forzada, las pérdidas de carga (resistencia al paso del agua) no son una limitación importante en cuanto a su valor, ya que se podrán compensar a la hora de elegir la bomba de agua. Lo que sí será vital es conocer las pérdidas de carga de seleccionar la bomba circuladora óptima.
En las instalaciones de circulación forzada, se pueden utilizar indistintamente captadores solares verticales y / o horizontales en función de criterios de integración, aunque los verticales presentan un mejor rendimiento.
Acumulador de actua caliente
El acumulador es un depósito donde se almacena el agua calentada. Este tipo de montaje permite utilizar varias variantes en cuanto al acumulador, dado que el circulador hará pasar el agua por el intercambiador de calor que incorpore.
Termostato diferencial
Los termostatos diferenciales controlan la bomba de manera que sólo impulse el agua en los momentos en que puede haber ganancia energética. Evitando el derroche energético en horas nocturnas o en que la radiación solar recibida es insuficiente.
El termostato diferencial compara continuamente las temperaturas del captador y del acumulador conectando o desconectando la bomba en función de qué temperatura es superior.
Elementos de seguridad
Para proteger el captador solar de sobrepresiones es obligatorio instalar una válvula de seguridad, en cada grupo o hilera de paneles solares.
Por otra parte, el circuito primario estará dotado de un grupo de seguridad que constará de como mínimo:
- un vaso de expansión
- una válvula de seguridad
- un manómetro.
Asimismo, estas instalaciones incorporarán sistemas de protección activa contra bajas temperaturas (heladas) o contra altas temperaturas (sobrecalentamientos).
Grupo de circulación
El grupo de circulación permite la circulación del fluido por el circuito, generalmente es una bomba.
El grupo de circulación se sitúa generalmente en la parte inferior del acumulador (entrada de agua fría), en dirección hacia la parte inferior de los captadores. Además, dispondrá de los siguientes elementos:
- Circulador electromecánico para circuitos cerrados, del tipo que se utiliza en circuitos de calefacción.
- Válvula antirretorno, para evitar circulaciones inversas no controladas.
- Regulador de caudal, que permitirá ajustar el caudal del circuito.
- Filtro, que garantizará la durabilidad de los elementos del circuito.