Instal·lació d'energia solar tèrmica

Planta d'energia solar
termoelèctrica

Instal·lacions solars tèrmiques amb circulació forçada

Instal·lacions solars tèrmiques amb circulació forçada

Una instal·lació d'energia solar tèrmica amb circulació forçada és una instal·lació en la qual l'aigua circula dins el circuit impulsada per una bomba. Amb la circulació forçada es força el moviment d'aigua al circuit tancat mitjançant una bomba. Aquesta característica suposa una gran diferència pel que fa a les instal·lacions d'aigua calenta sanitària amb termosifó. D'aquesta manera, mou de forma artificial l'aigua calenta no fins al punt més alt del circuit tancat, sinó que ho fa baixar des dels col·lectors solars fins on es troba l'acumulador.

En nombroses ocasions no és viable instal·lar equips d'energia solar tèrmica per a l'obtenció d'aigua calenta sanitària per termosifó, atès que sovint la ubicació dels captadors solars està per sobre de l'acumulador (per exemple, captadors a la teulada i acumulador dins de la habitatge, camps de captadors, etc.).

En aquest tipus d' instal·lació solar tèrmica l'aigua que circula entre els captadors solars i l'acumulador no pot fer-ho per convecció natural atès que l'aigua més calenta (als captadors solars) ja es troba en el seu punt més alt i no hi ha cap força natural que la faci desplaçar a l'aigua freda que ja està en el punt més baix i és la més pesada. Per aconseguir la circulació de l'aigua es necessitarà una bomba d'aigua convencional, de manera que necessitarem l'aportació d'una font d'enrgia externa. El circulador (bomba) impulsa el fluid (generalment des de la part inferior de l'acumulador, zona freda) en direcció cap a la part inferior dels captadors solars.

Els sistemes forçats són sempre indirectes, llevat de les utilitzacions de climatització de piscina on es pot emprar el mateix sistema d'impulsió d'filtrat de l'aigua del vas.

En utilitzar una font d'energia extern, aquesta forma d'aprofitament de l'energia solar ja no es pot considerar una sistema d'energia solar passiu. Si a més, la font d'electricitat no prové d'una font d'energia renovable tampoc es podrà considerar com una forma d'energia completament renovable.

Avantatges i desavantatges dels sistemes solars tèrmics de circulació forçada

A l'hora d'escollir un sistema solar tèrmic amb circulació forçada cal tenir en compte els avantatges i desavantatges associades a aquest sistema.

Avantatges del sistema de circulació forçada

La principal ventaja de las instalaciones solares térmicas de circulación forzada es que la estructura de la vivienda no condiciona para su ubicación. En una instalación solar térmica con termosifón se requiere poner el acumulador en el exterior puesto que debe estar más alto que los colectores solares. En este caso, el acumulador de agua caliente puede estar en el interior del edificio y en el exterior solo será necesario instalar las placas solares.

La posibilidad de colocar el acumulador en el interior de la vivienda te permite instalar un acumulador más grande, queda mejor aislado y, al no estar expuesto a la climatología, mejorará su durabilidad.

La eficiencia térmica 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.

La eficiencia global energética del sistema solar térmico con circulación forzada es menor que con el sistema de termosifón. Si bien antes explicábamos que la eficiencia térmica era mayor, hay que tener en cuenta que hay que invertir una cierta cantidad de energía eléctrica 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 energía solar térmica 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: el acumulador es un depósito donde se almacena el agua calentada. Este tipo de montaje permite utilizar fuerza variantes en cuanto al acumulador, dado que el circulador hará pasar el agua por el intercambiador térmico que incorpore o de un intercambiador externo para las instalaciones con volúmenes de acumulación elevados.

Sistema de control de un sistema con circulación forzada

En los equipos con circulación forzada, hay que controlar la bomba de manera que sólo impulse el agua en los momentos en que puede haber ganancia energética (momentos en que haga Sol y, por tanto, la temperatura del fluido de los captadores sea superior a la del acumulador). Evitando el derroche energético en horas nocturnas o en que la radiación solar recibida es insuficiente.

El termostato diferencial es el  aparato encargado de hacer esta función. 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 de un sistema con circulación forzada

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 y un manómetro.

Asimismo, estas instalaciones incorporarán sistemas de protección activa contra bajas temperaturas (heladas) o contra altas temperaturas (sobrecalentamientos).

Grupo de circulación

El grup de circulació és un element imprescindible en les instal·lacions solars tèrmiques de circulació forçada. Es tracta de l'element que permet la circulació del fluid pel circuit, generalment una bomba.

El grup de circulació es situarà generalment a la part inferior de l'acumulador (zona freda), en direcció cap a la part inferior dels captadors. A més, disposarà dels següents elements:

  • Circulador electromecànic per a circuits tancats, del tipus que s'utilitza en circuits de calefacció.
  • Vàlvula antiretorn, per evitar circulacions inverses no controlades.
  • Regulador de cabal, que permetrà ajustar el cabal del circuit.
  • Filtre, que garantirà la durabilitat dels elements del circuit.

 

valoración: 3 - votos 6

Referències

Última revisió: 26 de febrer de 2019