La calefacción solar activa es un sistema que aprovecha la energía solar mediante dispositivos técnicos, como colectores solares, para convertirla en calor utilizable en un edificio. A diferencia de la calefacción solar pasiva, que se basa en el diseño arquitectónico y materiales que aprovechan la luz solar de manera natural (por ejemplo, ventanas orientadas al sur y aislamiento térmico), la calefacción solar activa utiliza tecnología para capturar y transferir la energía solar al espacio habitable.
Un ejemplo típico de calefacción solar activa es un colector solar, que absorbe la radiación solar y la transfiere a un fluido térmico (como agua o aire) que luego se distribuye para calefaccionar un edificio o proporcionar agua caliente. Los sistemas activos pueden incluir bombas, ventiladores y controles para regular la transferencia de calor.
Las diferencias clave entre la calefacción solar activa y pasiva son la necesidad de componentes técnicos en los sistemas activos y su mayor eficiencia, ya que permiten un control más preciso de la energía solar capturada. En contraste, la calefacción solar pasiva depende principalmente de la geometría y los materiales del edificio para aprovechar la energía solar de manera natural.
Definición de calefacción solar
La energía solar térmica aprovecha la conversión directa de energía solar en energía térmica. Por otro lado, existe la energía solar fotovoltaica que convierte la luz solar en electricidad. Después, el sistema puede convertir la electricidad generada en los paneles fotovoltaicos en energía térmica mediante bombas de calor.
Los paneles solares térmicos también se utilizan para la producción de agua caliente sanitaria (ACS).
Funcionamiento de la calefacción solar activa
El funcionamiento de la calefacción solar activa implica la utilización de sistemas y componentes específicos para capturar y convertir la energía solar en calor, que luego se distribuye para calentar espacios o agua.
A continuación, se describe el proceso básico de funcionamiento:
- Captación de energía solar: El sistema de calefacción solar activa consta de colectores solares que se instalan en áreas expuestas a la luz solar directa, como techos o estructuras independientes. Estos colectores están diseñados para absorber la radiación solar y convertirla en calor.
- Transferencia de calor: Dentro de los colectores solares, se encuentran tubos o conductos a través de los cuales circula un fluido caloportador, que generalmente es una mezcla de agua y glicol (para evitar la congelación en climas fríos). A medida que la radiación solar incide sobre los colectores, el fluido caloportador se calienta.
- Almacenamiento de calor: El fluido caloportador caliente se dirige a un sistema de almacenamiento térmico, como un tanque o acumulador de calor. En este tanque, el calor se almacena para su uso posterior, lo que permite disponer de calor incluso durante la noche o en días nublados.
- Distribución del calor: El calor almacenado se utiliza para calentar agua o aire, según la aplicación específica. En el caso de sistemas de calefacción de agua, el fluido caloportador caliente se pasa a través de un intercambiador de calor que transfiere el calor al agua potable o al sistema de calefacción de la vivienda. Para sistemas de calefacción de aire, el calor se utiliza para calentar el aire que luego se distribuye por conductos o radiadores.
- Control automatizado: La mayoría de los sistemas de calefacción solar activa cuentan con un sistema de control automático que regula el funcionamiento de los colectores solares y la transferencia de calor al sistema de almacenamiento y distribución. Este control puede ajustar la operación en función de la demanda de calor y de las condiciones climáticas.
- Complemento de energía convencional: En ocasiones, los sistemas de calefacción solar activa pueden contar con una fuente de respaldo, como calentadores eléctricos o de gas, para asegurar la disponibilidad de calor en situaciones donde la radiación solar no es suficiente, como en días nublados o durante la noche.
Diferencia entre calefacción solar activa y pasiva
La principal diferencia es que la calefacción activa utiliza la radiación solar para suministrar calefacción al hogar mediante algún mecanismo adicional. Por el contrario, la calefacción pasiva aprovecha la radiación solar de forma directa.
- Los sistemas activos utilizan elementos mecánicos y eléctricos adicionales. Por otro lado, los sistemas pasivos utilizan la radiación solar de forma directa.
- Los sistemas activos no necesitan un diseño de construcción especial.
- En los sistemas pasivos, las radiaciones solares son captadas por un elemento de la propia estructura, mientras que los sistemas activos necesitan colectores separados.
- Podemos utilizar sistemas activos en casi cualquier lugar y tipo de edificio.
- La calefacción solar activa es más cara que el sistema pasivo de construir y operar.
- En los sistemas activos el calor se puede obtener a partir de la electricidad generada en placas fotovoltaicas.
El concepto de arquitectura bioclimática aprovecha el concepto de energía solar pasiva para crear un ambiente de confort en la vivienda.
Ventajas
- Fuente de energía renovable: La energía solar es una fuente de energía renovable y prácticamente inagotable, lo que reduce la dependencia de combustibles fósiles y contribuye a la sostenibilidad.
- Reducción de costos energéticos: este sistema puede reducir significativamente los costos de calefacción en el hogar, ya que utiliza la energía solar gratuita en lugar de fuentes de energía convencionales.
- Bajo impacto ambiental: Al depender de una fuente de energía limpia y no generar emisiones de gases de efecto invernadero, la calefacción solar activa contribuye a la reducción de la huella de carbono y a la mitigación del cambio climático.
- Independencia energética: permite a los propietarios de viviendas o edificios generar su propia energía térmica, lo que los hace menos dependientes de los proveedores de energía convencional.
- Sistemas duraderos: suelen tener una larga vida útil y requieren un mantenimiento relativamente bajo, lo que garantiza una inversión a largo plazo.
Inconvenientes
- Inversión inicial: La instalación puede tener un costo inicial significativo, que incluye la adquisición de placas solares, colectores solares y sistemas de almacenamiento de calor.
- Dependencia de las condiciones solares: La eficiencia depende en gran medida de la cantidad de luz solar disponible. En días nublados o durante la noche, es necesario contar con sistemas de respaldo.
- Espacio requerido: La instalación de paneles y colectores solares puede requerir espacio en el techo o en el terreno, lo que puede ser un problema en propiedades con limitaciones de espacio.
- Estacionalidad: La calefacción solar activa puede ser menos efectiva en invierno, cuando los días son más cortos y la intensidad del sol es menor.
- Costos de mantenimiento: Aunque los costos de mantenimiento son generalmente bajos, los sistemas de calefacción solar activa pueden requerir un mantenimiento ocasional para garantizar su funcionamiento óptimo.
