Agua Caliente Sanitaria

Las aplicaciones de la energía solar térmica abarcan desde el simple calentamiento de agua potable, pasando por los llamados sistemas combi (combinados) que se utilizan adicionalmente para la calefacción de edificios, hasta sistemas termosolares de refrigeración y producción de calor de proceso. Las dos primeras aplicaciones se utilizan principalmente en viviendas. 

Los sectores de las pequeñas y grandes instalaciones siguen presentando un desarrollo muy desigual en el sector de la energía termosolar. Mientras que las pequeñas instalaciones ya se producen de forma estandarizada, las grandes instalaciones todavía muestran un nivel de estandarización muy bajo y, por lo general, son planificadas y ejecutadas de forma individualizada. Actualmente se requiere una mayor investigación en el sector de las instalaciones termosolares de refrigeración y los sistemas de producción de calor de proceso. 

 

Tipos de sistemas:

Sistemas para el calentamiento de agua potable

 
Estos sistemas suelen planificarse de manera que pueden calentar completamente el agua corriente en el período de verano. En el período de invierno, el agua se calienta principalmente gracias a un generador de calor (caldera, que generalmente funciona con gas, petróleo, madera o con una bomba de calor), asistido por la instalación termosolar en los días soleados. De esta manera, la instalación termosolar cubre durante todo el año aprox. 60 por ciento de la energía térmica necesaria para calentar el agua corriente. En este caso, la superficie colectora requerida depende de las condiciones climáticas locales. 

Sistemas combi:

 
La superficie de los colectores solares de los sistemas combi es mayor. Estas instalaciones suministran adicionalmente la calefacción del edificio en la primavera y en el otoño. Aquí la superficie colectora necesaria también depende de las condiciones climáticas locales y de la demanda del consumidor. Usualmente, el porcentaje de la demanda total de calor del edificio que se cubre mediante energía termosolar es de 20 a 30 por ciento, dependiendo del aislamiento de la casa y de la calefacción necesaria. Sin embargo, existen casas solares especiales que cubren más del 50 por ciento e incluso hasta un 100 por ciento de la demanda total de calor con calor solar.

 

Sistemas termosolares de refrigeración

Las centrales termosolares también pueden utilizarse para la refrigeración de edificios (climatización) o en procesos industriales (refrigeración). En este caso, el proceso de enfriamiento es provocado por evaporación y condensación. Se hace una distinción entre sistemas abiertos y cerrados. En los sistemas abiertos se utilizan materiales de sorción sólidos y líquidos; los sistemas cerrados incorporan la máquina de refrigeración por adsorción y la máquina de refrigeración por absorción. Los sistemas más utilizados son los sistemas cerrados, como máquinas de refrigeración por adsorción y absorción, así como procesos de refrigeración y deshumidificación abiertos, como la climatización basada en la sorción.

 

Sistemas de producción de calor de proceso:

El rendimiento energético de los sistemas termosolares de producción de calor de proceso puede ser, en parte, ­considerablemente superior al de los sistemas estándar. El potencial de los sistemas termosolares en el sector de calor de proceso es enorme: Alrededor de 30 por ciento de la demanda de calor industrial está en un rango de temperatura por debajo de 100 °C. En este caso, se puede alimentar calor solar a nivel de suministro (red industrial de agua caliente o de vapor) o a nivel de proceso. Los colectores de calor de proceso se dividen en colectores sin concentración con una pérdida de calor mínima, colectores de ligera concentración sin seguimiento y colectores enfocados con seguimiento. Dependiendo del tipo de colector, la energía solar se puede utilizar para calentar el agua o el aire con la que después se alimentan los procesos.

Agua caliente sanitaria (ACS)

El agua caliente sanitaria (ACS) es agua destinada a consumo humano (potable) que ha sido calentada. Se utiliza para usos sanitarios (baños, duchas, etc.) y para otros usos de limpieza (fregado de platos, lavadora, lavavajillas, fregado de suelos).

Uso de la energía solar térmica para obtener agua caliente sanitaria

Una de las posibles formar de obtener agua caliente sanitaria es utilizando el Sol mediante una instalación de energía solar térmica preparada para tal fin. La obtención de agua caliente sanitaria es una de las aplicaciones más utilizadas de la energía solar térmica. También se le llama "agua de manos".

Aspectos de la energía solar a considerar en una instalación solar de agua caliente sanitaria

La radiación solar recibida en un lugar viene determinado por el ángulo que forman los rayos solares respecto al suelo. En verano el Sol se encuentra más perpendicular respecto al suelo que en invierno, de modo que en verano recibimos más radiación solar.

La energía necesaria para calentar agua hasta una determinada temperatura viene determinada, entre otras cosas, por la temperatura del agua antes de calentarla. Por lo tanto, en invierno que el agua que viene de la red en general está más fría se necesitará más energía que en verano. Las instalaciones solares de agua caliente sanitaria requieren un acumulador de agua de modo que el agua que se va calentando se vaya almacenando en un depósito bien aislado para cuando se vaya a utilizar.

Esto es debido esencialmente por dos motivos: por un lado la diferencia de radiación solar recibida durante las diferentes horas del día, por no hablar de la nula radiación solar que se recibe durante la noche y, por otro lado, porque no vamos a utilizar el agua caliente de forma constante, es decir, la mayor parte del día no necesitaremos agua pero cuando quisiéramos duchamos necesitaríamos calentar mucha agua en muy poco tiempo.

Económicamente no se puede pretender dimensionar una instalación para obtener toda el agua caliente sanitaria que necesitamos durante todo el año puesto que tendríamos que sobredimensionarlo mucho para poder obtener una gran cantidad de energía calorífica en invierno, esta energía nos sobraría en verano, lo que provocaría que el agua del depósito acumulador entrara en ebullición, generara vapor de agua y la presión de este vapor acabara reventando el depósito.

Una solución sería tirar agua caliente y añadir agua fría pero no sería razonable ni económicamente ni medioambientalmente. Existen muchas normativas en distintos países en que se requiere que las instalaciones de energía solar térmica para la obtención de agua caliente sanitaria se dimensionen para un consumo razonable en verano y que tengan un sistema auxiliar de recalentamiento cuando el sistema no pueda llegar a la temperatura del agua deseada.

Existen hay dos tipos de instalaciones (o calentadores):

Instalaciones de circuito abierto. El agua de consumo pasa directamente por los colectores solares. Este sistema reduce costos y es más eficiente (energéticamente hablando), pero presenta problemas en zonas con temperaturas por debajo del punto de congelación del agua, así como en zonas con alta concentración de sales que acaban obstruyendo los conductos de los paneles.

Instalaciones de circuito cerrado. Se distinguen dos sistemas: flujo por termosifón y flujo forzado.

Los paneles solares térmicos tienen un muy bajo impacto ambiental.