Un sistema solar de circulació forçada és una instal·lació solar tèrmica on l'aigua circula dins del circuit impulsada per una bomba.
A diferència de les instal·lacions solars amb termosifó, aquest sistema no mou l'aigua calenta fins al punt més alt del circuit tancat, sinó que el fa baixar des dels col·lectors solars fins on es troba el dipòsit d'acumulació.
En nombroses ocasions no és viable instal·lar equips d'energia solar tèrmica per obtenir aigua calenta sanitària per termosifó, ja que sovint la ubicació dels captadors solars està per sobre de l'acumulador.
Aquest sistema d'energia renovable és obligat en sistemes de calefacció per terra radiant.
En aquests sistemes solars tèrmics, l'aigua que circula entre els captadors solars i l'acumulador no ho pot fer per convecció natural atès que l'aigua més calenta ja es troba al punt més alt. Per fer-ho, caldrà una bomba d'aigua convencional i, per tant, una font d'energia elèctrica externa.
Els sistemes forçats són sempre indirectes, llevat de les utilitzacions de climatització de piscina on es pot fer servir el propi sistema d'impulsió de filtratge de l'aigua del got.
En utilitzar una font denergia externa, aquesta forma daprofitament de lenergia solar ja no es pot considerar un sistema denergia solar passiu.
Avantatges del sistema de circulació forçada
Els avantatges dels sistemes solars de circulació forçada són:
- L'estructura de l'habitatge no condiciona la ubicació. L'acumulador d'aigua calenta pot ser a l'interior de l'edifici ia l'exterior només cal instal·lar les plaques solars.
- Millor protecció de l'acumulador: La possibilitat de col·locar l'acumulador a l'interior de l'habitatge us permet instal·lar un acumulador més gran, queda millor aïllat. En no estar exposat a la climatologia, en millorarà la durabilitat.
- Millor eficiència tèrmica: l'eficiència tèrmica per escalfar l'aigua és més gran que en el sistema solar tèrmic amb termosifó pel fet que en poder regular la velocitat de l'aigua que circula pel col·lector solar es pot optimitzar per obtenir el major rendiment tèrmic d'acord amb les lleis de la termodinàmica.
Desavantatges del sistema de circulació forçada
D'altra banda, els sistemes de circulació forçada impliquen certs inconvenients:
- El sistema requereix instal·lar una bomba d'aigua per permetre la circulació de l'aigua. La presència de la bomba implica un augment del cost de manteniment ja que apareixen més elements amb possibilitat de patir avaries.
- Necessitat de tenir un punt delectricitat per poder utilitzar lenergia elèctrica.
- Leficiència global energètica és menor que amb el sistema de termosifó. Si bé l'eficiència tèrmica és més gran, cal sumar el consum d'electricitat per al funcionament de la bomba d'aigua.
Elements bàsics dun sistema solar amb circulació forçada
Les instal·lacions d'energia solar tèrmica amb circulació forçada disposen dels elements següents:
Captadors solars
Els captadors solars són els encarregats de transformar la radiació solar en energia tèrmica. Com que en aquests muntatges la circulació del fluid a través del captador és forçada, les pèrdues de càrrega (resistència al pas de l'aigua) no són una limitació important pel que fa al valor, ja que es podran compensar a l'hora d'escollir la bomba daigua. El que sí que serà vital és conèixer les pèrdues de càrrega de seleccionar la bomba circuladora òptima.
A les instal·lacions de circulació forçada, es poden utilitzar indistintament captadors solars verticals i/o horitzontals en funció de criteris d'integració, encara que els verticals presenten un millor rendiment.
Acumulador d'actua calenta
L'acumulador és un dipòsit on s'emmagatzema l'aigua escalfada. Aquest tipus de muntatge permet utilitzar diverses variants quant a l'acumulador, ja que el circulador farà passar l'aigua per l'intercanviador de calor que hi incorpori.
Termòstat diferencial
Els termòstats diferencials controlen la bomba de manera que només impulsi l'aigua en els moments en què hi pot haver guany energètic. Evitant el malbaratament energètic en hores nocturnes o en què la radiació solar rebuda és insuficient.
El termòstat diferencial compara contínuament les temperatures del captador i de l'acumulador connectant o desconnectant la bomba en funció de quina temperatura és superior.
Elements de seguretat
Per protegir el captador solar de sobrepressions és obligatori instal·lar una vàlvula de seguretat, a cada grup o filera de panells solars.
D'altra banda, el circuit primari estarà dotat d'un grup de seguretat que constarà com a mínim:
- un got d'expansió
- una vàlvula de seguretat
- un manòmetre.
Així mateix, aquestes instal·lacions incorporaran sistemes de protecció activa contra baixes temperatures (gelades) o contra altes temperatures (sobreescalfaments).
Grup de circulació
El grup de circulació permet la circulació del fluid pel circuit, generalment és una bomba.
El grup de circulació se situa generalment a la part inferior de l'acumulador (entrada d'aigua freda), en direcció a la part inferior dels captadors. A més, disposarà dels elements següents:
- Circulador electromecànic per a circuits tancats, del tipus que es fa servir 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.