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¿Qué componentes tiene un sistema de energía solar térmica?

Una instalación solar puede estar basada en dos sistemas de energía solar diferentes. Por un lado, encontramos el panel fotovoltaico, y por otro, el panel solar térmico. En el caso de estos últimos, que son los que estudiaremos en esta ocasión, su funcionamiento se basa en un circuito cerrado. Este, a su vez, está formado por diferentes partes, que son las que permiten que el calor circule y que se almacene cuando no es utilizado. Vamos a conocer en este artículo cuáles son todos esos componentes de los sistemas de energía solar térmica.
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Fuente de la imagen: Fotolia.com

¿Cuáles son los componentes de la energía solar térmica?

Cuando queremos implementar una instalación solar en nuestra vivienda, debemos saber que esta no solo consiste únicamente en los conocidos paneles solares. Para poder recoger la energía de los rayos solares, almacenarla y aprovecharla como energía térmica, es necesario instalar otros componentes que forman parte de los sistemas de energía solar térmica. Para que la instalación solar funcione, debemos incluir todos los componentes de un sistema de energía solar térmica que indicamos. De lo contrario, si aquellos están incompletos, no podrá circular el fluido ni producirse el intercambio de calor. A continuación, detallamos todos los elementos que forman parte de este tipo de instalación solar.

Captadores solares

Los captadores solares son más conocidos como placas o paneles solares. Son, como sabemos, la parte visible de una instalación solar, ya que van ubicados en los tejados o azoteas de viviendas unifamiliares o edificios. No obstante, a simple vista, si no tenemos claro cuáles son exactamente los componentes de la energía solar térmica, podemos confundirlos con los fotovoltaicos. Estos componentes de los sistemas de energía solar térmica son los encargados de recoger la radiación solar. Sobre estas placas se calienta el fluido que transporta el calor y que posteriormente irá circulando por el interior del circuito. Los captadores también pueden ser de diversos tipos:

De baja temperatura

La primera de las opciones que tenemos con respecto a estos componentes de los sistemas de energía solar térmica son los colectores de baja temperatura. Se trata de captadores planos que carecen de protección. La temperatura máxima que pueden alcanzar son los 50ºC. Son los más utilizados en las viviendas, ya que son suficiente para proporcionar calefacción y agua caliente sanitaria.

De media temperatura

En segundo lugar, los paneles solares pueden ser de media temperatura. En ese caso, la placa lleva incorporada una cubierta transparente. Su finalidad es evitar que se produzcan pérdidas de calor en el panel. La temperatura máxima que pueden alcanzar es de 90ºC.

De alta temperatura

Y en tercer y último lugar, encontramos los paneles solares de alta temperatura. Llevan instalada una cubierta más entre la anterior y el convertidor. Este es uno de los componentes de la energía solar térmica más importantes. Puesto que se crea un vacío entre ambas capas, su temperatura puede llegar a los 150ºC.

Circuito cerrado

El circuito cerrado es el segundo de los componentes de la energía solar térmica. A través de él circula el líquido caloportador (generalmente glicol, una mezcla de anticongelante y agua) procedente de los captadores. Hay que distinguir entre el circuito de ida de una instalación solar, y el de retorno. Este circuito cerrado está formado básicamente por las tuberías que unen el resto de componentes del circuito. Otra diferenciación entre estos componentes de los sistemas de energía solar térmica es que uno funciona como primario y otro como secundario. El primario es el que une a los captadores, va hasta el intercambiador y vuelve, y el secundario el que sale desde el intercambiador y va al depósito de acumulación solar, y distribuye el agua en la vivienda.

Intercambiador de calor

El tercero de los componentes de la energía solar térmica es el intercambiador de calor. Este elemento transvasa el calor desde el glicol del circuito primario al agua del circuito secundario, es decir al agua que se va a consumir. Como su nombre indica, su función en la instalación solar es la de intercambiar calor. En algunas ocasiones, el intercambiador no es un elemento individual, sino que esta integrado dentro del acumulador, como se puede ver en el esquema de funcionamiento.

Acumulador

El acumulador de calor es el siguiente de los componentes de un sistema de energía solar térmica, y muy importante. Dado que no consumimos esta energía de forma inmediata, con este equipo podemos almacenar el agua caliente para ser consumida en un momento posterior. Su trabajo consiste principalmente en acumular el agua sin que se enfríe de forma rápida, y luego suministrarla cuando haya demanda. Dicho de otro modo, se trata de depósitos con aislamiento que tienen una capacidad concreta y que evitan las pérdidas de energía en una instalación solar.

Bombas

En una instalación solar, las bombas, también como su nombre indica, bombean al fluido para que se mueva a lo largo de todo el circuito. Dicho de otra forma, son el corazón que con su movimiento, provocan que el agua o el glicol, en el circuito secundario y primario respectivamente, se muevan. Por otra parte, evita que se produzcan las pérdidas de carga que aparecen en los circuitos. Es otro de los componentes de la energía solar térmica que son imprescindibles.

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¿Qué otros productos se necesitan en una instalación solar térmica?

Además de los componentes de los sistemas de energía solar térmica que hemos visto, es imprescindible contar con otros que, aunque su función es complementaria, son también una parte indispensable en este tipo de instalación solar. Son los que detallamos a continuación.

Vaso de expansión

Tanto en el circuito primario de una instalación solar como en el secundario, debemos disponer también de elementos de seguridad. En el caso de los vasos de expansión de un sistema de energía solar, este se encarga de evitar problemas debidos a las altas temperaturas o a aumentos de presión, que podrían romper alguno de los otros componentes del conjunto, y asegurar que se mantengan en buenas condiciones y no se deterioren. Estos componentes de la instalación de energía solar térmica se encargan de que los demás puedan cumplir con su función en condiciones óptimas. Así mismo, evita que se vayan deteriorando. La función del vaso de expansión es concretamente la de absorber el aumento que se produce en el volumen del agua. Dado que, con el aumento de la temperatura, el fluido que lleva el calor se expande considerablemente. Su forma es la de un recipiente, abierto o cerrado, aunque estos últimos son los más comunes.

Panel de control

El último de los componentes de los sistemas de energía solar térmica es el panel de control o centralita de la instalación solar. Este elemento hace el papel de cerebro de la instalación, a modo de un pequeño ordenador que recibe información de las temperaturas en diferentes partes del circuito y decide cuando y que bombas o válvulas activar o parar, abrir o cerrar, etc. además nos muestra la temperatura del sistema en todo momento. Mediante él, es posible controlar el funcionamiento del sistema en su totalidad.

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¿Qué sistemas de calefacción se pueden combinar con una instalación solar térmica?

Una instalación solar térmica puede servirnos como complemento para nuestro sistema de calefacción. No obstante, estos paneles suelen utilizarse en mayor medida para el agua caliente sanitaria. ¿Y por qué? Pues porque cuando las temperaturas son más altas o hay mayor radiación solar, no necesitamos encender la calefacción. En cualquier caso, sí que es posible hacer uso de la instalación solar térmica para la calefacción. Concretamente, los paneles de baja temperatura son los que se emplean en mayor medida. Así, funcionan muy bien con el suelo radiante, ya que, a diferencia de otros sistemas como los radiadores, trabaja a una temperatura que no debe llegar a los 50º, frente a los 80º de un radiador.

Además del suelo radiante, una instalación solar también es compatible con radiadores de baja temperatura o con los fan-coils. Para el resto de las opciones que podemos encontrar en el mercado, no es recomendable, ya que trabajan a temperaturas más elevadas. Si tenemos dudas sobre el tipo de instalación solar que realizar, así como su compatibilidad con nuestro sistema de calefacción, lo más adecuado es contactar con un equipo de profesionales y dejar que nos asesoren al respecto. Una instalación solar nos permite ahorrar energía en el consumo. Sin embargo, si no hemos elegido la opción que mejor se adapta a nosotros, estamos desaprovechando todo el potencial de una instalación solar térmica.

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¿Qué es un kit solar térmico?

Los kits de energía solar térmica nos permiten disfrutar de una instalación solar fácil de implementar en nuestra vivienda y que los fabricantes sirven con todos los elementos fundamentales. A estos solo tendremos que añadir algunos metros de tuberías para unir los componentes y el aislamiento correspondiente para estas tuberías. Muchos fabricantes ofrecen estos conjuntos calculados y diseñados para aplicaciones concretas y con unas especificaciones de instalación concreta.

Kits termosifón

Los equipos termosifón, los más comunes y los primeros que se comercializaron, fueron los sistemas por termosifón. Estos los podemos reconocer fácilmente, porque llevan el acumulador de agua junto a las placas y todo el conjunto se instala en el tejado o terraza. El motivo que por el que fueron los primeros y más comunes es porque no necesitan de sistema de bombeo ni de regulación, es decir, ni bombas ni centralita de control. El único sistema adicional que llevan es una válvula de seguridad que cuando la temperatura y presión del agua calentada que se encuentra en el acumulador es muy alta, se abre dejando escapar vapor de agua y agua caliente, y así evita que el exceso de presión rompa el acumulador o las placas solares térmicas.

Al abrirse la válvula de seguridad, entra agua fría en el acumulador bajando la temperatura del conjunto, y al bajar la presión, la válvula de seguridad se vuelve a cerrar, impidiendo que se pierda más agua. Cuando utilicemos agua caliente del acumulador, sucederá algo similar. Es decir, consumimos agua caliente y entra agua fría en el acumulador, por lo que la presión baja, y la válvula de seguridad no se abrirá.

Kits de circulación forzada

En segundo lugar, encontramos los kits solares térmicos forzados. Estos kits vienen de fabrica con un numero determinado de paneles solares y sus soportes para anclarlos al tejado, con un grupo de bombeo adecuado para los metros de tubería máximos que indica el fabricante, con un acumulador de la capacidad adecuada para que los paneles solares puedan calentarlo en un tiempo razonable, con sus elementos de seguridad (vaso de expansión, válvulas, sondas de temperatura, purgadores, una válvula termostática mezcladora etc.) y por supuesto con su centralita de control.

Son packs solares para la producción de A.C.S. y calefacción que están especialmente diseñados en tamaño, potencia y precio para su instalación en viviendas unifamiliares, con una distancia desde los paneles solares al acumulador fijada por el fabricante en cantidad de metros en vertical, y un total máximo. En el mercado podemos encontrar una gran variedad de kits solares. Cada uno de ellos tiene un funcionamiento concreto y se adapta a las necesidades que se tengan o a la finalidad para la que vayan destinados.

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Fuente de la imagen: ©Hogarsense.es

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Problemas de instalación o mantenimiento de una instalación solar térmica

Existen problemas asociados a una mala planificación en la instalación o a un mantenimiento incorrecto de una instalación solar térmica.

Problemas de presión

Cuando el circuito se carga con una presión en frío cerca al nivel de seguridad, se produce un vaciado parcial o total. Con ello se limita la transferencia de la energía y afecta al resto del funcionamiento.

Baja transferencia por mala regulación

Los captadores y los acumuladores deben ser regulados cada cierto tiempo. Con una programación incorrecta, se produce una transferencia de energía baja que evita que la bomba pueda funcionar correctamente.

Poca capacidad para soportar altas temperaturas

Debemos verificar que los componentes auxiliares son capaces o mantienen su capacidad para trabajar con altas temperaturas. De lo contrario, la vida útil de la instalación se ve reducida considerablemente.

Ubicación incorrecta

Si la instalación está bien fijada, no debe producirse ningún movimiento. En cualquier caso, debemos verificarlo para poder aprovechar al máximo la radiación solar.

Descenso de la producción por falta de revisión

Cada cierto tiempo, bien semestral o anual según la normativa, es conveniente realizar un mantenimiento preventivo que verifique el correcto funcionamiento de todas las partes que componen la instalación solar.

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Este artículo ha sido escrito por: Marcos Carbonell, Redactor de www.HogarSense.es