Un dels usos principals de l'energia solar tèrmica és la producció d'aigua calenta sanitària (ACS). A través de col·lectors solars, la radiació solar es transforma en calor, elevant la temperatura d'un fluid que posteriorment es fa servir en diferents sistemes de distribució d'aigua calenta.
Aquesta tecnologia permet aprofitar una font d'energia renovable per reduir el consum d'electricitat o combustibles fòssils a l'escalfament d'aigua.
Què és laigua calenta sanitària?
L'aigua calenta sanitària (ACS) és l'aigua destinada al consum humà que prèviament ha estat escalfada. S'utilitza en diversos àmbits, com ara:
- Usos sanitaris (banys, dutxes, etc.).
- Usos de neteja (rentat de vaixella, roba, etc.).
- Sistemes de calefacció.
En termes energètics, l'ACS representa entre el 25% i el 40% del consum energètic a les llars. La seva obtenció mitjançant energia solar tèrmica permet evitar lús de termos elèctrics i ofereix una alternativa eficient a les bombes de calor en sistemes de calefacció.
Funcionament: obtenció daigua calenta sanitària mitjançant energia solar
La manera 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 bé 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
-
Caudalímetres
-
Vàlvules per a la distribució daigua 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 ACS
El rendiment solar està determinat per l'angle que formen els raigs solars respecte del terra. A l'estiu el Sol es troba més perpendicular respecte al terra que a l'hivern, de manera que a l'estiu rebem més radiació solar.
L'energia necessària per escalfar aigua calenta sanitària fins a una temperatura determinada 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 és més freda caldrà 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 s'utilitzi.
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 voldríem dutxem utilitzaríem molta aigua calenta en molt poc temps.
Dimensionament d'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 obtenir una gran quantitat d'energia calorífica a l'hivern.
Una solució seria llençar aigua calenta i afegir aigua freda però no seria raonable ni el cost ni la repercussió al medi ambient.
Hi ha moltes normatives a 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 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 daigua calenta sanitària de circuit obert. L'aigua de consum passa directament pels col·lectors solars. Aquest sistema redueix costos i és més eficient. Tot i 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 necessita
-
Sistemes per acumuladors. És el sistema més habitual; laigua calenta semmagatzema en acumuladors tèrmics per subministrar quan es necessiti.