Calefaccion Y Refrigeracion Solar

VI.- CALENTAMIENTO DE AGUA, CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN POR ENERGÍA SOLAR

VI.1.- INTRODUCCIÓN Las consideraciones planteadas en el diseño de sistemas de calentamiento de agua, se pueden ampliar a sistemas de calefacción y refrigeración solar. Los elementos constructivos básicos de los calentadores de agua solares más corrientes son, el colector de placa plana y el depósito de almacenamiento.Los colectores se conectan para cubrir una carga, (generalmente se dispone de energía auxiliar), y se tienen que incluir los medios para la circulación de agua y el control del sistema; un esquema práctico de un ejemplo de un sistema de circulación natural se muestra en la Fig VI.1; en este dispositivo el depósito está situado por encima del colector, y el agua circula por convección naturalsiempre que la energía solar en el colector aporte la suficiente energía al agua que asciende por el mismo, estableciéndose así un gradiente de densidades que provoca el movimiento del fluido por convección natural. La energía auxiliar se aplica en la parte superior del depósito, y tiene como misión mantener el agua caliente en esta zona del depósito, a un nivel de temperatura mínimo, necesario ysuficiente para cubrir las cargas y mantener la circulación. En las Fig VI.2 se muestran otros esquemas, con agua en circulación forzada, en los que no es necesario colocar el depósito por encima del colector, aunque sí es necesaria una bomba que, generalmente, va controlada por control diferencial que la acciona y pone en marcha cuando la temperatura detectada por un sensor colocado a la salida delcolector está varios grados por encima de la temperatura del agua en la parte inferior del depósito. También es necesaria una válvula de retención para evitar se produzca una circulación inversa durante los períodos de inactividad del colector, incluida la noche, y las correspondientes pérdidas térmicas nocturnas. En estos esquemas se muestra que la energía auxiliar se aporta al agua entre la salidadel depósito de almacenamiento y la carga.
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Fig VI.1.- Calentador de agua con circulación natural, con aporte de energía auxiliar al depósito de almacenamiento

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Fig VI.2.- Calentadores de agua con circulación forzada

Muchos calentadores son de diseño único, por lo que funcionan tanto en convección natural como forzada, mientras que los calentadores domésticos pequeñosfuncionan en régimen de circulación natural y los de mayor tamaño en régimen de circulación forzada. VI.2.- COLECTORES Y DEPÓSITOS DE ALMACENAMIENTO El tipo de colectores de placa más comúnmente utilizado se muestra esquemáticamente en la Fig VI.3, en la que se observa que los tubos captadores por cuyo interior circula el agua a calentar, están dispuestos paralelamente y tienen diámetroscomprendidos entre 1,2 cm y 1,5 cm con una
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separación entre 12 y 15 cm y van soldados o embutidos tanto a la placa colectora como a los tubos colectores distribuidores, que tienen un diámetro de 2,5 cm aproximadamente. Las placas colectoras se construyen generalmente de cobre, aunque existen sistemas que utilizan placas colectoras de hierro galvanizado; las placas de absorción se montan en unacaja de metal, o de cemento, con un aislamiento de 5 a 10 cm de espesor en la cara posterior de la placa y con una o dos cubiertas de cristal, de forma que para la cámara de aire se deje una separación entre las mismas del orden de 2,5 cm.

Fig VI.3.- Placa colectora y tubos en un colector convencional

Las dimensiones de un colector son normalmente de 1,2 x 1,2 m 2, pudiéndose utilizar en lainstalación grupos de colectores montados en serie, en paralelo o en otras disposiciones. Se pueden utilizar otros tipos de tubos para transferir la energía captada en la placa colectora al fluido que circula, como un tubo único en forma de serpentín en lugar de los tubos paralelos, con lo que se eliminan los colectores extremos, o un conjunto formado por una placa plana y otra ondulada unidas...