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Paneles solares térmicos: Lo que necesitas saber sobre ellos

 Los sistemas solares de calentamiento de agua, o sistemas “solares térmicos”, usan el calor del sol para calentar agua para usar en la casa . Se puede usar una caldera convencional o un calentador de inmersión para calentar el agua o para proporcionar agua caliente cuando la energía solar no está disponible.

Los paneles solares más grandes también se pueden arreglar para proporcionar alguna contribución a la calefacción de su hogar también. Sin embargo, la cantidad de calor proporcionada es generalmente muy pequeña y normalmente no se considera que valga la pena.

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¿Cuáles son las ventajas de utilizar PANELES SOLARES TÉRMICOS ?

Paneles solares teermicos
Paneles solares termicos de vacío

Los Paneles solares térmicos utiliza la energía del sol, en lugar de combustibles fósiles, para generar energía térmica ecológica y de bajo costo. Esta energía se usa para calentar agua u otros fluidos y también puede alimentar los sistemas de enfriamiento solar. Los sistemas solares térmicos difieren de los sistemas solares fotovoltaicos (PV), que generan electricidad en lugar de calor.

Los Paneles solares térmicos impulsan el valor comercial al proporcionar:

  • Facturas de electricidad reducidas: las empresas que requieren grandes cantidades de agua caliente u otros líquidos deben pagar el combustible necesario para calentar esos fluidos. Los sistemas solares térmicos usan energía solar para calentar fluidos, reduciendo las facturas de servicios hasta en un 70%.
  • Cumplimiento de los mandatos de sostenibilidad: muchos propietarios de edificios comerciales enfrentan mandatos que les exigen implementar tecnologías de energía renovable.
  • Emisión  de carbono reducido: al utilizar energía solar en lugar de combustibles fósiles, los sistemas termosolares reducen la cantidad de gases de efecto invernadero generados en el lugar y generados por el carbono que una empresa emite en la atmósfera.Eto produce lo que se conoce como efeto invernadero

¿Cuál e el funcionamiento de los PANELES SOLARES TÉRMICOS ?

El principio básico de los PANELES SOLARES TÉRMICOS  es utilizar la energía del sol y convertirla en calor que luego se transfiere a su hogar o sistema de calefacción comercial en forma de agua caliente y calefacción.

La fuente principal de generación de calor es a través de paneles solares instalados en el techo que se utilizan junto con una caldera, un colector o un calentador de inmersión. 

El colector solar utilizará los rayos del sol para calentar un fluido de transferencia que generalmente es una mezcla de agua y glicol (anticongelante) que evita que el agua se congele.

 El agua calentada de los colectores se bombea a un intercambiador de calor que estaría dentro del tanque de agua de su casa. El calor del intercambiador calentará el agua dentro del tanque.

 Después de que el líquido libera su calor, el agua volverá a los colectores para recalentarse. Un controlador asegurará que el fluido circule al colector cuando haya suficiente calor disponible.

¿Cuáles son los componentes del sistema solar térmico?

El colector es el componente principal de un sistema solar térmico y en la mayoría de los casos se instalaría en el techo de la propiedad. El colector contiene tubos de vidrio reforzado con recubrimiento especial para capturar la radiación emitida por el sol, que luego puede transferirse al aguar. 

Los propios tubos se insertarán en un contenedor aislado para evitar que se pierda la energía térmica. El fluido de transferencia de calor en las tuberías incluirá anticongelante ecológico y circulará a través del colector y el tanque de agua caliente.

En términos de los tanques de agua caliente , hay dos tipos que estarían en funcionamiento. el primero se usa para calentar agua potable y normalmente consistiría en un tanque de acero lleno de agua potable y un intercambiador de calor.

 El segundo sería un tanque combinado que suministraría tanto agua potable como agua caliente al sistema de calefacción.

 El tanque que incorpora el sistema dual, de hecho tendría dos tanques más pequeños adentro para mantener el agua separada para las diferentes tareas. 

También habría dos intercambiadores de calor que se conectarían a los colectores y la caldera. El sistema de calentamiento de agua solar estaría conectado al intercambiador inferior y la caldera al intercambiador anterior.

El sistema completo puede operarse desde un controlador solar térmico que puede ser automatizado. Cuando la temperatura en los colectores aumenta a una temperatura específica por encima de la temperatura en el tanque de almacenamiento, el controlador encenderá automáticamente la bomba y el fluido de transferencia calentado en el colector se enviará al tanque de agua caliente. 

Un tanque de almacenamiento colector típico puede contener hasta 113.5 litros  por persona.

 

¿Cuáles son las aplicaciónes que tienen los sistemas solares térmicos?

La principal aplicación ideal para esta tecnología sería en un entorno residencial donde existe la necesidad de reducir los costos de la  factura de energía, aunque la tecnología también se puede aplicar a un entorno comercial.

 El mayor beneficio de costo será para las instalaciones con altas demandas de energía y que tienen sistemas de calefacción que son caros de operar.

Es un proceso relativamente simple e  integrar un sistema solar térmico en un sistema de agua caliente existente . Agregar un sistema solar térmico mejorará enormemente la eficiencia con respecto a un sistema estándar y puede durar más de veinte años.

Un sistema estándar de calentamiento de agua solar contendrá los siguientes componentes:

  • paneles solares térmicos (a veces también llamados colectores), instalados  en su techo o en el suelo utilizando soportes y marcos (placa plana o tubos de vacío)
  • fluido de transferencia de calor: puede ser agua, etilenglicol (comúnmente conocido como anticongelante) o una mezcla de los dos
  • un intercambiador de calor de bobina dentro de un cilindro de agua; este cilindro de ‘doble bobina’ reemplazará su cilindro existente e incluirá una bobina de respaldo de su caldera existente para proporcionar calefacción de agua adicional cuando sea necesario
  • una bomba que hace circular el fluido de transferencia de calor entre los paneles y el cilindro (la bomba generalmente funciona con electricidad de la red eléctrica, pero también puede funcionar con una pequeña célula fotovoltaica)
  • tuberías aisladas entre los paneles y el cilindro de agua – llamadas tuberías de flujo y retorno
  • un panel de control del sistema que controla la bomba de fluido de transferencia de calor y proporciona información sobre el rendimiento del sistema, así como cualquier falla que deba desarrollarse
  • un medidor de generación de flujo de calor, que mide la producción del sistema; esto es necesario para reclamar pagos de Incentivo de Energía Renovable

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¿Cuáles son los diferentes tipos de PANELES SOLARES TÉRMICOS?

 

Colectores solares de tubo de vacío

colectores térmico de tubo de vacío

El sistema solar térmico de tubo de vacío es uno de los sistemas solares térmicos más populares en funcionamiento. Un sistema solar evacuado es el más eficiente y un medio común de generación de energía solar térmica con una tasa de eficiencia del 70 por ciento. 

Como ejemplo, si el colector genera 3000 kilovatios-hora de energía en un año, entonces se utilizarían 2100 kilovatios / hora en el sistema para calentar agua. La tasa de eficiencia se logra debido a la forma en que se construyen los sistemas de tubos de vacío, lo que significa que tienen un excelente aislamiento y prácticamente no se ven afectados por la temperatura del aire.

 El colector en sí está formado por hileras de tubos de vidrio aislados que contienen tubos de cobre en su núcleo. El agua se calienta en el colector y luego se envía a través de las tuberías al tanque de agua. Este tipo de colectores es el más eficiente, pero también el más caro.

Hay dos tipos principales de tubos que se usan dentro del colector, que son vidrio-vidrio y vidrio-metal. La versión de cristal de vidrio utiliza dos capas de vidrio fusionadas en ambos extremos.

 Los tubos de vidrio doble tienen un vacío muy confiable pero reducen la cantidad de luz que llega al interior del absorbente. El sistema de doble vidrio también puede experimentar una mayor corrosión del absorbente debido a la formación de humedad o condensación en el área no evacuada del tubo.

 El segundo tipo de tubo es una combinación de vidrio y metal. La combinación de vidrio y metal permite que más luz llegue al absorbedor y reduce las posibilidades de que la humedad corroa el absorbente.

La forma cilíndrica de los tubos de vacío significa que pueden recoger la luz del sol durante todo el día y en todo momento del año. 

Los colectores de tubo de vacio  también son más fáciles de instalar ya que son livianos, compactos y pueden transportarse individualmente al techo.

 Además, los tubos se pueden reemplazar individualmente si uno falla, evitando la necesidad de reemplazar todo el colector.

 El sistema es un sistema eficiente y duradero con una capacidad de vacío dentro de los tubos del colector que ha demostrado durar más de veinte años. El recubrimiento reflectante en el interior del tubo tampoco se degradará a menos que se pierda el vacío.

Sistemas térmicos solares de placa plana

Colector solar térmico de placa plana

son otro tipo común de colector solar que se han utilizado desde la década de 1950. Los componentes principales de un panel de placa plana son un absorbente de placa plana de color oscuro con una cubierta aislada, un líquido de transferencia de calor que contiene anticongelante para transferir calor desde el absorbedor al tanque de agua y un respaldo aislado. 

La característica de placa plana del panel solar aumenta el área de superficie para la absorción de calor. El líquido de transferencia de calor se hace circular a través de tubos de cobre o silicio contenidos dentro de la placa de superficie plana.

Algunos paneles se fabrican con un absorbente inundado que implica tener dos hojas de metal y permitir que el líquido fluya entre ellas. 

El uso de un absorbente inundado aumenta el área de la superficie y proporciona un aumento marginal en la eficiencia. Las propias placas absorbedoras suelen estar hechas de cobre o aluminio y están pintadas con un recubrimiento térmico selectivo que es mucho mejor absorbiendo y reteniendo el calor que las pinturas ordinarias.

En un área que produce un nivel promedio de energía solar, la cantidad de energía que genera un colector solar de placa plana equivale a alrededor de un panel de pie cuadrado que genera un galón de agua caliente de un día.

El diseño del panel de placa plana utiliza muchas configuraciones diferentes de absorbente, siendo el diseño principal la configuración de arpa. El diseño de arpa generalmente se usa en sistemas de termosifón de baja presión o sistemas de bombeo. 

Otras configuraciones incluyen la serpentina que utiliza un absorbente en forma de S continuo y se usa en sistemas compactos de agua caliente que no utilizan calefacción de espacio. También existen los sistemas absorbedores inundados y los absorbedores de límites que usan múltiples capas de lámina absorbente donde el calor se recoge en la capa límite de las láminas.

Los colectores de placa plana de polímero son una alternativa a los colectores de placa de metal. Las placas de metal son más propensas a la congelación, mientras que las propias placas de polímero son tolerantes a la congelación por lo que pueden prescindir de anticongelante y simplemente utilizar agua como líquido de transferencia de calor. 

Cualquier anticongelante que se agregue al líquido de transferencia de calor reducirá su capacidad de transporte de calor a una tasa marginal. Un beneficio de las placas de polímero es que se pueden conectar directamente a un tanque de agua existente, eliminando la necesidad de un intercambiador de calor que aumente la eficiencia. 

Algunos paneles de polímero están pintados con pintura negra mate en lugar de una capa de calor selectiva. Esto se hace para evitar el sobrecalentamiento, aunque ahora se usa normalmente silicona de alta temperatura para evitar el sobrecalentamiento.

Este diseño del panel solar es, en general, un poco menos compacto y menos eficiente en comparación con un sistema de tubos de vacío, sin embargo, esto se refleja en un precio más barato. Este diseño de energía solar puede funcionar bien en todos los climas y puede tener una expectativa de vida de más de 25 años.