La calefacció solar activa és un sistema que aprofita l'energia solar mitjançant dispositius tècnics, com ara col·lectors solars, per convertir-la en calor utilitzable en un edifici. A diferència de la calefacció solar passiva, que es basa en el disseny arquitectònic i materials que aprofiten la llum solar de manera natural (per exemple, finestres orientades al sud i aïllament tèrmic), la calefacció solar activa utilitza tecnologia per capturar i transferir l'energia solar a lespai habitable.
Un exemple típic de calefacció solar activa és un col·lector solar , que absorbeix la radiació solar i la transfereix a un fluid tèrmic (com aigua o aire) que després es distribueix per calefaccionar un edifici o proporcionar aigua calenta. Els sistemes actius poden incloure bombes, ventiladors i controls per regular la transferència de calor.
Les diferències clau entre la calefacció solar activa i passiva són la necessitat de components tècnics en els sistemes actius i la seva eficiència més gran, ja que permeten un control més precís de l'energia solar capturada. En contrast, la calefacció solar passiva depèn principalment de la geometria i els materials de ledifici per aprofitar lenergia solar de manera natural.
Definició de calefacció solar
L'energia solar tèrmica aprofita la conversió directa d'energia solar en energia tèrmica . D'altra banda, hi ha l'energia solar fotovoltaica que converteix la llum solar en electricitat. Després, el sistema pot convertir l'electricitat generada als panells fotovoltaics en energia tèrmica mitjançant bombes de calor.
Els panells solars tèrmics també sutilitzen per a la producció daigua calenta sanitària (ACS).
Funcionament de la calefacció solar activa
El funcionament de la calefacció solar activa implica la utilització de sistemes i components específics per capturar i convertir lenergia solar en calor, que després es distribueix per escalfar espais o aigua.
A continuació, es descriu el procés bàsic de funcionament:
- Captació d'energia solar El sistema de calefacció solar activa consta de col·lectors solars que s'instal·len en àrees exposades a la llum solar directa, com ara sostres o estructures independents. Aquests col·lectors estan dissenyats per absorbir la radiació solar i convertir-la en calor.
- Transferència de calor Dins dels col·lectors solars, es troben tubs o conductes a través dels quals circula un fluid caloportador, que generalment és una barreja d'aigua i glicol (per evitar la congelació en climes freds). A mesura que la radiació solar incideix sobre els col·lectors, el fluid caloportador s'escalfa.
- Emmagatzematge de calor : El fluid caloportador calent s'adreça a un sistema d'emmagatzematge tèrmic, com ara un tanc o acumulador de calor. En aquest tanc, la calor s'emmagatzema per al seu ús posterior, cosa que permet disposar de calor fins i tot durant la nit o en dies ennuvolats.
- Distribució de la calor : La calor emmagatzemada s'utilitza per escalfar aigua o aire, segons l'aplicació específica. En el cas de sistemes de calefacció d‟aigua, el fluid caloportador calent es passa a través d‟un intercanviador de calor que transfereix la calor al‟aigua potable o al sistema de calefacció de l‟habitatge. Per a sistemes de calefacció daire, la calor sutilitza per escalfar laire que després es distribueix per conductes o radiadors.
- Control automatitzat : La majoria dels sistemes de calefacció solar activa compten amb un sistema de control automàtic que regula el funcionament dels col·lectors solars i la transferència de calor al sistema d'emmagatzematge i distribució. Aquest control pot ajustar loperació en funció de la demanda de calor i de les condicions climàtiques.
- Complement d'energia convencional : De vegades, els sistemes de calefacció solar activa poden comptar amb una font de respatller, com escalfadors elèctrics o de gas, per assegurar la disponibilitat de calor en situacions on la radiació solar no és suficient, com en dies ennuvolats o durant la nit.
Diferència entre calefacció solar activa i passiva
La principal diferència és que la calefacció activa utilitza la radiació solar per subministrar calefacció a la llar mitjançant algun mecanisme addicional. Per contra, la calefacció passiva aprofita la radiació solar de forma directa.
- Els sistemes actius utilitzen elements mecànics i elèctrics addicionals. D'altra banda, els sistemes passius fan servir la radiació solar de manera directa.
- Els sistemes actius no necessiten un disseny de construcció especial.
- En els sistemes passius, les radiacions solars són captades per un element de la pròpia estructura, mentre que els sistemes actius necessiten col·lectors separats.
- Podem utilitzar sistemes actius a gairebé qualsevol lloc i tipus d'edifici.
- La calefacció solar activa és més cara que el sistema passiu de construir i operar.
- Als sistemes actius la calor es pot obtenir a partir de l'electricitat generada en plaques fotovoltaiques.
El concepte darquitectura bioclimàtica aprofita el concepte denergia solar passiva per crear un ambient de confort a la vivenda.
Avantatges
- Font d'energia renovable: L'energia solar és una font d'energia renovable i pràcticament inesgotable, cosa que redueix la dependència de combustibles fòssils i contribueix a la sostenibilitat.
- Reducció de costos energètics: aquest sistema pot reduir significativament els costos de calefacció a la llar, ja que utilitza lenergia solar gratuïta en lloc de fonts denergia convencionals.
- Baix impacte ambiental: En dependre d'una font d'energia neta i no generar emissions de gasos amb efecte d'hivernacle, la calefacció solar activa contribueix a la reducció de la petjada de carboni ia la mitigació del canvi climàtic.
- Independència energètica: permet als propietaris d'habitatges o edificis generar la seva pròpia energia tèrmica, cosa que els fa menys dependents dels proveïdors d'energia convencional.
- Sistemes duradors: solen tenir una llarga vida útil i requereixen un manteniment relativament baix, cosa que garanteix una inversió a llarg termini.
Inconvenients
- Inversió inicial: La instal·lació pot tenir un cost inicial significatiu, que inclou l'adquisició de plaques solars, col·lectors solars i sistemes d'emmagatzematge de calor.
- Dependència de les condicions solars: Leficiència depèn en gran mesura de la quantitat de llum solar disponible. En dies ennuvolats o durant la nit, cal comptar amb sistemes de respatller.
- Espai requerit: La instal·lació de panells i col·lectors solars pot requerir espai al sostre o al terreny, cosa que pot ser un problema en propietats amb limitacions d'espai.
- Estacionalitat: La calefacció solar activa pot ser menys efectiva a l'hivern quan els dies són més curts i la intensitat del sol és menor.
- Costos de manteniment: Encara que els costos de manteniment són generalment baixos, els sistemes de calefacció solar activa poden requerir un manteniment ocasional per garantir-ne el funcionament òptim.