Solar térmico: calor gratuito entregado a su hogar
Colectores solares térmicos © Manuela Fiebig, stock.adobe.com Sun significa calor: ¿qué podría ser más natural para usar este calor directamente como energía de calefacción? Esto es posible con los denominados sistemas solares térmicos. Desde un punto de vista técnico, el principio es simple: un medio de transferencia de calor fluye a través de los colectores solares instalados en el techo y se calienta en el proceso. Luego transfiere la energía absorbida al circuito de calefacción.
Plano o tubo: esa es la cuestión
En Alemania, se utilizan dos sistemas colectores diferentes para la energía solar térmica, que se diferencian fundamentalmente en su estructura:
- Colectores de placa plana
- Colectores de tubos
Los colectores de placa plana constan de una carcasa de colector que está cubierta por un panel de vidrio protector. Debajo del vidrio hay una superficie absorbente oscura, que se calienta con el sol y transfiere el calor a los tubos de cobre que se encuentran debajo. El medio de transferencia de calor fluye a través de las tuberías de cobre, generalmente una mezcla de agua y anticongelante, a veces agua de calefacción pura. Hay aislamiento debajo de las tuberías de cobre para que el calor acumulado no se pierda hacia el exterior.
Colectores solares térmicos de placa plana: estructura
Los colectores de tubos constan de varios tubos de vacío de vidrio que se instalan uno al lado del otro. El medio de transferencia de calor fluye a través de estos tubos y es calentado por el sol. En algunos modelos, este efecto se ve reforzado adicionalmente por espejos parabólicos debajo de los tubos. Con la ayuda de su curvatura, dirigen los rayos del sol directamente hacia el centro del tubo, incluso si solo hay luz difusa o la radiación del sol es muy oblicua.
Colectores de tubos solares térmicos: estructura
Los diferentes métodos de construcción dan como resultado diferentes ventajas y desventajas:
- Los colectores de placa plana convencen por su precio más bajo y, por lo tanto, están más extendidos en los techos alemanes. Sin embargo, su rendimiento energético no es tan alto como el de los colectores de tubos. Esto significa que se requiere más área de techo para obtener la misma ganancia de calor. Sin embargo, esta desventaja de eficiencia no suele ser un problema para la preparación de agua caliente.
- Los colectores de tubos son más caros, pero su eficiencia es hasta un 30 por ciento mayor que la de los colectores de placa plana. Otra ventaja es que incluso con luz solar difusa o inclinada, se consiguen elevadas ganancias de calor. Para producir la misma salida de calor, los colectores de tubos requieren hasta un 20 por ciento menos de espacio que los colectores de placa plana.
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¿Solo agua caliente o también calefacción?
Básicamente, existen dos orientaciones para los sistemas solares térmicos:
- Calentamiento de agua
- Soporte de preparación y calentamiento de agua caliente
El mayor efecto de ahorro en los costes de calefacción lo ofrece, por supuesto, un sistema que no solo produce agua caliente, sino que también suministra parte de la calefacción de las habitaciones. Sin embargo, cabe señalar que este sistema también requiere mayores costos de inversión. Para generar suficiente energía, la superficie del colector debe ser más grande. Una empresa especializada puede calcular el área requerida en función del tamaño de la casa y la orientación del techo. Los colectores de tubos ofrecen una ventaja aquí debido a su mayor eficiencia y son una buena opción cuando se requiere soporte de calefacción.
Esquema: Calefacción de ACS con energía 
solar térmica Solar térmica para calefacción de ACS y calefacción de respaldo
El tanque de almacenamiento: el corazón del sistema de calefacción
Ya sea plano o tubular, la energía generada debe utilizarse para lograr un efecto de ahorro en los costos de energía. Si el medio de transferencia de calor en el colector se calienta lo suficiente, un sensor activa una bomba. El medio caloportador llega entonces al tanque de almacenamiento a través de una tubería de cobre o aluminio, por ejemplo. Aquí, el líquido portador transfiere el calor al tanque de almacenamiento a través de un intercambiador de calor. Son comunes los diferentes tipos de almacenamiento de calor:
- Acumulador de agua caliente pura : si el sistema solar solo contribuye a la preparación de agua caliente y la calefacción no es compatible con la generación de calor de la habitación, un simple acumulador de agua potable es suficiente. En este caso, el agua del depósito de almacenamiento se utiliza para los distintos puntos de grifería, como la ducha o el grifo. Se calienta directamente a través del intercambiador de calor del sistema solar.
- Acumulador combinado con acumulador interno de agua potable : Si el sistema va a soportar la caldera además de la preparación del agua caliente, el acumulador debe asumir dos funciones: debe proporcionar el agua caliente de servicio y, como almacenamiento intermedio, debe absorber el calor de la instalación solar y transferirlo al circuito de calefacción cuando sea necesario. Estas dos funciones están garantizadas por tanques de almacenamiento combinados. Con el principio de tanque en tanque, se instala un tanque de almacenamiento más pequeño para agua potable dentro del tanque de almacenamiento. El gran espacio del tanque se llena con el agua de calefacción que alimenta los radiadores de la casa. La energía del sistema solar se alimenta a esta agua. El tanque interior más pequeño se calienta con el agua de calefacción.
- Tanque de almacenamiento combinado con estación de agua dulce : Otro tipo de tanque de almacenamiento combinado integra una denominada estación de agua dulce en el tanque de almacenamiento intermedio. En principio, este es otro intercambiador de calor que se alimenta a través del tanque. A través de él fluye agua fría del grifo, que se calienta en el tanque de compensación y luego está disponible como agua de servicio caliente. De esta manera, el agua tibia siempre está recién preparada para que, por ejemplo, no se produzca una infestación por legionella.
Dado que el agua tibia es más liviana que el agua fría, el interior de cada tanque de almacenamiento está estratificado. El agua está muy caliente en la parte superior, la temperatura desciende en la parte inferior. Por tanto, el agua se extrae de la zona superior. En el caso de un tanque de almacenamiento combinado basado en el principio de tanque en tanque, el tanque de agua dulce se instala en el tercio superior del tanque de almacenamiento por la misma razón.
Mucha energía: la caldera puede permanecer apagada
Si el sistema solar térmico está instalado correctamente, puede cubrir todo el requerimiento de calor de una casa en los meses de verano. En promedio anual, el sistema solar puede lograr alrededor del 60 por ciento del requerimiento de calor para agua caliente. También son posibles ahorros significativos con el soporte de calefacción: un área de colector de 10 a 15 metros cuadrados puede suministrar hasta el 30 por ciento del calor requerido para un edificio bien aislado.
Preparación de agua caliente: cuota de cobertura mediante energía solar térmica
Gracias al almacenamiento intermedio, el sistema de calefacción reconoce si hay suficiente energía térmica. Si el acumulador intermedio se ha calentado lo suficiente con energía solar, la caldera permanece apagada. Solo cuando la temperatura en el tanque de almacenamiento desciende y existe la amenaza de una brecha en el suministro de calor, la caldera se enciende y suministra la energía faltante. De esta manera, el calor solar tiene preferencia en el tanque de almacenamiento. Los propietarios ahorran un valioso combustible, que habrían tenido que pagar muy caro sin un sistema solar térmico.
Cumplir con los requisitos legales con energía solar térmica
La generación regenerativa de energía de calefacción, al menos en edificios nuevos, ya no es un extra opcional, sino una obligación legal: la Ley de Calor de Energía Renovable (EEWärmeG) requiere que los propietarios de edificios produzcan una cierta proporción de su energía de calefacción a partir de fuentes renovables. Un sistema solar térmico es una forma muy sencilla de cumplir con esta obligación. Para casas con hasta dos unidades residenciales, se requiere al menos 0.04 metros cuadrados de superficie colectora por metro cuadrado de espacio habitable con calefacción. Para una casa con 100 metros cuadrados de espacio habitable, el requisito legal se cumpliría con un sistema solar térmico de al menos cuatro metros cuadrados.
Consejo: Aquí encontrará información detallada sobre la energía solar térmica.
