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Actualizado: 31 may. 2019

¿Cómo generar agua caliente sanitaria con energía solar?

Todos los hogares cuentan con diferentes instalaciones para generar el agua caliente sanitaria para sus diferentes usos. Sin embargo, son muchos los que optan por nuevos recursos. Entre este tipo de recursos, encontramos la generación de agua caliente partiendo de la energía solar, y al tratarse, de un país con tantas horas de sol resulta una alternativa no solo respetuosa con el medio ambiente, sino también muy atractiva y con mucho futuro ya que se trata de una solución muy rentable y fácil para conseguir agua caliente de forma gratuita. ¿Sabías que con una sencilla instalación puede conseguirse el 100% del consumo de agua caliente de una vivienda hasta en invierno, ahorrando energía y dinero?
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Ventajas de la energía solar térmica para el agua caliente

El suministro doméstico de agua caliente para obtener mayor confort y calidad de vida precisa de una temperatura ideal de salida del agua caliente entre 37ºC y 42ºC. El aprovechamiento de la energía térmica del Sol resulta sumamente eficaz para el calentamiento del agua con el soporte de otros sistemas tradicionales: biomasa, gas, fuel, electricidad. Generar agua caliente partiendo de la energía solar presenta muchas ventajas:

  • Posibilidad de recibir subvenciones.
  • Ahorra hasta un 95% de energía para la producción de agua a lo largo de todo el año.
  • El ahorro de energía implica el consiguiente ahorro de costes.
  • Es ecológica.
  • No contamina ni emite CO2.
  • Un menor consumo de combustible fósil fomenta la independencia energética del país y de nuestra propia vivienda, si hubiese problemas de suministro.
  • Es la forma más práctica para el ciudadano de contribuir con el medio ambiente.
  • Larga vida útil: unos 25 años.
  • Fácil uso: todo funciona de forma automática y el usuario no debe preocuparse de nada.

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¿Con qué sistemas solares se puede generar agua caliente sanitaria?

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Fuente de la imagen: ©Alpar - Fotolia

Si estás pensando en una instalación solar para la generación de agua caliente solar en el hogar, debemos enfocarnos en lo siguiente; En función del mecanismo de circulación del fluido térmico, la mayoría de los equipos que utilizan la tecnología termosolar se puede clasificar en dos grandes grupos:

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1. Los sistemas por termosifón

Son los sistemas termosolares más conocidos (típicamente se ven sobre las viviendas unifamiliares que disponen el depósito de acumulación sobre los colectores solares), ya que es el más económico y de fácil montaje. En contraprestación es menos eficiente que el de circulación forzada. En este tipo, el movimiento del fluido de trabajo por el circuito primario se produce por el principio de convección natural, donde el fluido al calentarse a su paso por la placa captadora solar se dilata aumentando su volumen, y por tanto disminuye su densidad. Al pesar menos, dicho fluido asciende hacia la parte alta del circuito donde está el acumulador, mientras que el fluido más frío contenido en el acumulador, con mayor densidad, se desplaza hacia la parte baja de la instalación por la tubería de entrada a los captadores.

Así se genera una circulación natural del fluido, que se mantiene siempre que exista un gradiente de temperaturas entre el fluido de los captadores y el que se encuentra en la parte alta de la instalación dentro del acumulador. Y es ahí, dentro del acumulador, donde se produce la transferencia de calor desde el fluido de trabajo del circuito primario al agua de la red contenida en el depósito acumulador. Para ello se emplea un intercambiador (serpentín de tubos de cobre) que se encuentra dentro del depósito acumulador.

Este agua del acumulador una vez calentada, pasa al circuito interno, en este caso circuito secundario, para ser consumida en los puntos de consumo de la vivienda (duchas, lavabos, lavadoras, lavavajillas, etc.). Este sistema, de flujo natural, hace que los termosifones sean fáciles de instalar (sólo tenemos que conectarlos a una toma de agua de la red y al circuito de ACS de la vivienda), además de ser muy económicos, por lo que son los más implantados en nuestras ciudades.

No obstante, en los sistemas por termosifón la fuerza impulsora del movimiento es pequeña y, por lo tanto, se debe prestar especial atención al diseño y montaje de la instalación para favorecer siempre el movimiento natural del fluido. Para ello, el depósito de acumulación debe colocarse siempre en un nivel superior al de los colectores solares para permitir la convección natural por diferencia de temperatura.

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De hecho, para facilitar en todo lo posible el movimiento del fluido caloportador debe haber una diferencia suficiente de temperatura entre el fluido que está dentro de los colectores solares y el del acumulador, además de la mencionada diferencia de altura entre el acumulador y los colectores, que se recomienda sea mayor de 30 centímetros. En estos sistemas es difícil controlar la temperatura que pueda alcanzarse en el interior del acumulador, sobre todo en periodos de máxima radiación solar (en verano durante las horas centrales del día). Para evitar el riesgo de alcanzar temperaturas elevadas en el depósito acumulador, éste se dimensiona con ratios de volúmenes mayores de 70 l/m2 de panel colector.

Los sistemas termosifón no consumen energía eléctrica, ya que no necesitan bomba para la circulación del fluido, lo que los hace muy atractivos por su autonomía. Como contrapartida, al ser necesario la instalación del equipo en una unidad compacta (captadores solares y depósito deben ir juntos) es necesario comprobar la resistencia del tejado del edificio donde se vaya a instalar el equipo.

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2. Sistemas por circulación forzada

El sistema por circulación forzada es más eficiente que el de termosifón, pero también más caro. El movimiento del fluido caloportador se realiza a través de una bomba circuladora que es capaz de establecer un caudal determinado según las necesidades térmicas de cada momento y de vencer las pérdidas de carga del circuito. Al emplear una bomba para la circulación del fluido de trabajo, ya no es necesario que el intercambiador de calor se sitúe en la parte alta de los captadores, por lo que el depósito de acumulación, que contiene en su interior el intercambiador, no tiene por qué estar junto a los captadores solares a la intemperie sobre el tejado de la casa. De este modo, el depósito acumulador se puede situar en un lugar protegido del interior del edificio sobre el suelo, lo que permite emplear depósitos acumuladores de mayor capacidad y por tanto más pesados (que pueden ser de hasta 500-750 kg).

Los sistemas por circulación forzada, además de la energía eléctrica para activar la bomba de circulación, necesita de una centralita para la regulación y control del sistema, que active la bomba de circulación cuando exista un diferencial de temperaturas entre el fluido que sale de los captadores y el que se encuentra en el acumulador, que permita que exista la posibilidad de una ganancia de energía térmica en el intercambiador. Por tanto, la unidad de control constará de un termostato diferencial que tendrá la misión de arrancar la bomba cuando la temperatura en los paneles solares sea de un determinado margen mayor que la registrada en el depósito de acumulación. Por otro lado, la unidad de control deberá parar la bomba cuando la temperatura en los paneles y en el acumulador sea aproximadamente la misma.

Para conseguir esto, el termostato diferencial tendrá, al menos, 2 sensores térmicos. Uno de los sensores estará instalado en la parte superior del último panel solar, es decir, a la salida de los captadores (punto de mayor temperatura del sistema) y el otro sensor estará instalado en la parte inferior del depósito acumulador, cerca del serpentín (punto de referencia de la temperatura del acumulador solar). El control diferencial de temperatura deberá funcionar automáticamente, y podrá ser programable por el usuario, controlando también el funcionamiento de la caldera de apoyo (eléctrica, de gasóleo o de gas), pero siempre de manera que sea la energía solar la predominante. Normalmente, la centralita de control estará situada en el interior de la vivienda en lugar fácilmente accesible para el usuario, y constará de un display donde el usuario podrá consultar información relevante en el suministro de agua caliente del sistema.

Asimismo, este control inteligente deberá disponer de protección contra sobrecalentamientos, control automático del caudal en los paneles solares e indicación extensiva de alarmas. En estos sistemas, como el depósito acumulador e intercambiador suelen estar a una altura inferior que los paneles de captación solar que están en la cubierta del edificio, habrá que incluir también en el circuito primario una válvula antirretorno para evitar el posible efecto termosifónico nocturno del fluido caloportador.

Paneles necesarios para generar agua caliente sanitaria

Consumo Personas Paneles
Bajo 4 2 paneles de captación son suficientes para dicho consumo
Medio (un consumo medio moderado en el hogar) 4 2 (entre 3 y cuatro metros cuadrados de superficie de captación)
Alto (un consumo alto y familias numerosas) 4 3 a 4 (entre 3 y cuatro metros cuadrados de superficie de captación)

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¿Por qué contar con un sistema solar para generar agua caliente?

El agua caliente sanitaria es un bien de primera necesidad y que hoy en día el 90 % de las viviendas cuentan con un sistema para generar dicha necesidad. Sin embargo, significa también que aproximadamente el 25% de los costes de energía. Por esta misma razón, son muchas las personas que intentan buscar alternativas que sean mucho más económicas y que nos ayuden a minimizar dichos costes. La energía solar, gracias a sus grandes adelantos se presenta como un medio renovable no solamente eficiente, sino también muy rentable si se cuenta con un sistema adecuado. Debemos tener en cuenta que presenta grandes ventajas y la utilización de la energía solar puede ser la solución perfecta para diferentes hogares o para posibles instalaciones que se tengan pensado realizar en el futuro.

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Este artículo ha sido escrito por: Christian Abele, Redactor de www.HogarSense.es