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Recolección y entrega de energía solar térmica


A diferencia de los sistemas fotovoltaicos, que convierten la energía del sol en electricidad, los sistemas solares térmicos activos transforman el fluido calentado por el sol en calor espacial y agua caliente. Los sistemas consisten en bombas eléctricas, ventiladores, controles complejos, tanques de almacenamiento y colectores.

Dos tipos de colectores recogen los rayos solares: placa plana y tubo evacuado. La placa plana es el tipo más común y ha existido por más tiempo. El tubo evacuado es un diseño más reciente.

Un colector de placa plana consiste en una caja de metal aislada e impermeable. La parte superior está orientada hacia el sol y tiene una cubierta de vidrio o plástico que actúa como un invernadero, dejando entrar los rayos y manteniendo el calor. Dentro de la caja hay una placa absorbente de color oscuro especialmente recubierta y tuberías que contienen fluido circulante. Los colectores de tubos evacuados incluyen una placa absorbedora de color oscuro y filas paralelas de tubos de vacío, todos conectados a un tubo colector. Los diseños de tubos incluyen vidrio, vidrio-metal y vidrio con rutas de flujo de fluido.

Las placas absorbentes generalmente incluyen tiras largas de metal cubiertas por un recubrimiento especial. Las nuevas tecnologías ahora producen recubrimientos que son altamente eficientes. La radiación absorbida calienta el fluido circulante.

Preocupaciones del sistema solar
Los colectores de placa plana tienen un diseño simple y resistente. Sin embargo, ese diseño les permite perder calor a través de la convección y la radiación. Se deben calcular las cargas de viento, que pueden llevar el calor.

Los tubos evacuados pueden funcionar incluso en días más nublados. Utilizan vidrio algo frágil; piense en una botella aislada al vacío sellada. Sin embargo, pueden tener algunos problemas en los que la nieve o el hielo pueden acumularse y deben eliminarse. También puede haber problemas si la rotura o el daño destruyen el vacío tan importante o por la acumulación de calor si no hay una extracción adecuada en el sistema.

Los colectores pueden ser de bucle abierto o cerrado. En los sistemas de circuito abierto, el agua potable del hogar se bombea a través del colector. El colector debe drenarse durante largos períodos de clima helado o utilizar un sistema de drenaje. Si bien son eficientes, los sistemas abiertos pueden tener problemas de corrosión si el agua dura daña los componentes.

En los sistemas de circuito cerrado, una solución anticongelante pasa a través de un intercambiador de calor montado cerca del calentador solar de agua de la casa. El circuito cerrado puede perder un poco de eficiencia durante el proceso de intercambio de calor y se requiere cierto mantenimiento con el fluido.

Requisitos del sistema solar
Al seleccionar un sistema solar, los propietarios necesitan saber cuánta energía solar está disponible para su hogar, un término conocido como "constante solar". Otras consideraciones son la latitud de un hogar; superficie disponible para el colector, árboles o edificios que darían sombra a los colectores; la ubicación del colector y cuánto se desvía del sur magnético; y la distancia desde el colector al tanque de almacenamiento solar.

En ciertas latitudes, la radiación en invierno y en verano es bastante diferente debido al ángulo del sol en relación con la Tierra. Incluso la inclinación de las superficies donde se colocarán los paneles solares debe verificarse con ángulos de inclinación y orientaciones que varían considerablemente entre ubicaciones. La mayoría de los paneles solares están montados en techos y el ángulo está preestablecido por el ángulo del techo. Los ángulos mayores que los óptimos reducirán la eficiencia.

El espacio del techo de una casa puede no estar orientado hacia el sur o puede no ser lo suficientemente fuerte como para soportar el sistema. Si las áreas del techo no funcionan, los propietarios también pueden considerar paredes exteriores, sistemas independientes o en tierra.

Otro factor es el sistema de calefacción del hogar. Los sistemas solares térmicos son adecuados para sistemas de calefacción por suelo radiante y calderas con radiadores de agua caliente. Los sistemas de aire forzado que utilizan un intercambiador de calor funcionan pero pierden algo de eficiencia. Los colectores solares, sin embargo, proporcionan o ayudan con las necesidades de agua caliente para un hogar.

En climas del norte con temperaturas muy frías o largos períodos de cielo nublado, se necesitará un sistema de respaldo. Una casa que tenga corrientes de aire y carezca de eficiencia energética necesitará respaldo. Incluso se deben tener en cuenta los niveles de comodidad de los miembros del hogar, especialmente los miembros de la tercera edad que prefieren un termostato más alto. Los prestamistas y los códigos de construcción también pueden requerir un sistema de respaldo.

Posibles restricciones
Consulte los códigos o convenios locales que pueden restringir las opciones. Algunos municipios se han opuesto a los sistemas que obstruyen los patios laterales, las adiciones ilegales de altura en los techos, la violación de las regulaciones del distrito histórico y las cargas excesivas en los techos.

El costo puede ser un factor. Para que un sistema solar sea rentable, debe usarse la mayor parte del año y no permanecer inactivo en verano. La operación de agua caliente durante todo el año mejora la rentabilidad del sistema.

Un sistema funciona mejor para un presupuesto si puede proporcionar del 40 al 80 por ciento de las necesidades de calefacción de una casa. Un sistema activo que abastece menos del 40 por ciento de las necesidades de calefacción de una casa tiene mucho sentido económico.

Cuando compre un sistema, compare los equipos de colectores solares certificados revisando las calcomanías de calificación de Solar Rating and Certification Corporation.

Los costos de un sistema de calefacción solar activo varían enormemente y, en parte, con la competencia en el mercado. En Wisconsin, por ejemplo, donde hay poca competencia, un sistema de tubos evacuados para el suministro de agua caliente solo en una residencia unifamiliar cuesta entre $ 9,000 y $ 12,000.