Un dels usos de l'energia solar tèrmica és l'obtenció d'aigua calenta sanitària (ACS). Els col·lectors solars capten l'energia de la radiació solar per augmentar la temperatura d'un fluid.
L'aigua calenta sanitària (ACS) és aigua destinada a consum humà que ha estat escalfada. S'utilitza per:
-
Usos sanitaris (banys, dutxes, etc.).
-
Usos de neteja (fregat de plats, rentadora, etc.).
-
Sistemes de calefacció.
En termes energètics, un sistema d'aigua calenta sanitària representa entre un 25 i un 40% del consum energètic dels habitatges.
L'obtenció d'ACS és una forma d'escalfar aigua utilitzant energies renovables que permet evitar l'ús d'un termo elèctric. En el cas dels sistemes de calefacció, és una alternativa a la bomba de calor.
Com s'obté aigua calenta sanitària mitjançant energia solar?
La forma més senzilla d'obtenir aigua calenta sanitària és mitjançant l'energia solar.
L'aigua calenta es pot transportar, per tant, permet transportar l'energia. L'aigua escalfada es pot emmagatzemar en un dipòsit ben aïllat tèrmicament o es pot fer circular per un circuit de calefacció per escalfar un habitatge.
Els elements bàsics que componen una instal·lació ACS són:
-
Escalfador d'aigua
-
Bomba de circulació
-
Canonades
-
Cabalímetres
-
Vàlvules per a la distribució d'aigua calenta als punts de consum.
L'obtenció d'aigua calenta sanitària és una de les aplicacions més utilitzades de l'energia solar tèrmica. És una bona opció per a habitatges unifamiliars i també per a comunitats de veïns.
Rendiment d'una instal·lació solar d'aigua calenta sanitària
El rendiment solar està determinat per l'angle que formen els raigs solars respecte a terra. A l'estiu el Sol es troba més perpendicular respecte a terra que a l'hivern, de manera que a l'estiu vam rebre més radiació solar.
L'energia necessària per escalfar aigua calenta sanitària fins a una determinada temperatura depèn de la temperatura inicial de l'aigua; abans de passar pel circuit. Per tant, a l'hivern que l'aigua que ve de la xarxa en general està més freda es necessitarà més energia tèrmica que a l'estiu.
Les instal·lacions solars d'aigua calenta sanitària requereixen un acumulador d'aigua de manera que l'aigua que es va escalfant es vagi emmagatzemant en un dipòsit ben aïllat per quan es vagi a utilitzar.
Això és degut essencialment per dos motius:
-
Per la diferència de radiació solar rebuda durant les diferents hores del dia, per no parlar de la nul·la radiació solar que es rep durant la nit i,
-
Perquè no utilitzarem l'aigua calenta de forma constant, és a dir, la major part del dia no s'utilitzaria aigua però quan volguéssim dutxem utilitzaríem molta aigua calenta en molt poc temps.
Com dimensionar un sistema ACS?
Des d'un punt de vista econòmic no es pot pretendre dimensionar una instal·lació d'energia solar tèrmica per obtenir tota l'aigua calenta sanitària que necessitem durant tot l'any. En aquest cas, hauríem de plantejar una instal·lació molt més gran per poder obtenir una gran quantitat d'energia calorífica a l'hivern.
Una solució seria tirar aigua calenta i afegir aigua freda però no seria raonable ni el cost ni la repercussió en el medi ambient.
Hi ha moltes normatives en diferents països que regulen la dimensió de les instal·lacions d'energia solar tèrmica per a ACS. L'objectiu és que es construeixin per a un consum raonable a l'estiu i que tinguin un sistema auxiliar quan el sistema no pugui arribar a la temperatura de l'aigua desitjada.
Tipus d'instal·lacions de sistemes d'ACS
Hi ha dos tipus d'instal·lacions d'aigua calenta sanitària (o escalfadors):
-
Instal·lacions d'aigua calenta sanitària de circuit obert. L'aigua de consum passa directament pels col·lectors solars. Aquest sistema redueix costos i és més eficient. No obstant això, presenta problemes en zones amb temperatures molt baixes o amb alta concentració de sals.
-
Instal·lacions d'aigua calenta sanitària de circuit tancat. Es distingeixen dos sistemes: flux per termosifó i flux forçat.
-
Sistemes instantanis. Aquests sistemes escalfen l'aigua quan es necessitaven
-
Sistemes per acumuladors. És el sistema més habitual; l'aigua calenta s'emmagatzema en acumuladors tèrmics per subministrar quan es necessiti.