CALENTADORES SOLARES

¿Qué son los calentadores solares? 

Los calentadores solares son  dispositivos que se pueden utilizar para absorber la luz del sol con la finalidad de calentar el agua en las tuberías para usar en baños, duchas, etc.Para este proceso se usa energìa limpia proveniente del sol. En cambio los paneles solares producen electricidad.

 

Consiste principalmente en:

• un panel térmico (colector solar) instalado en el techo;
• un tanque para almacenar agua caliente;
• accesorios , como una bomba de circulación para llevar la energía solar desde el colector al tanque, y un regulador térmico .

Sin embargo, se requiere un sistema de calefacción de respaldo para los momentos en que no haya suficiente luminosidad.

Los calentadores de agua solares, también llamados sistemas solares de agua caliente, pueden ser una  forma rentable  de generar agua caliente para su hogar. Se pueden usar en cualquier clima, y ​​el combustible que usa, el sol, es gratis.

¿Còmo funcionan los calentadores solares?

El calentador de agua solar absorbe la luz por medio de un colector colocado en el techo y lo convierte en calor. Pasa este calor a un tanque de agua por medio de una bomba de circulación. 

Este intercambio es activado por el regulador térmico, pero solo cuando el colector está más caliente que el agua en el tanque. Esto evita que las bombas circulantes usen electricidad innecesariamente. Por el contrario, también evita el sobrecalentamiento.

La eficiencia de los recolectores está en su punto más alto al mediodía, en verano, cuando el cielo no tiene nubes, y cuando los recolectores miran hacia el sur. Sin embargo, los recolectores también funcionan bien en otras estaciones, cuando el cielo está nublado, durante buena parte del día, incluso si miran al este o al oeste.

 Del mismo modo, la eficiencia es mejor con un gradiente de 35 ° con respecto al horizonte, pero se pueden obtener buenos resultados con colectores instalados verticalmente en una fachada.

Cuando no hay suficiente luz solar, el agua se precalienta y un sistema de respaldo se encarga de llevar el agua a la temperatura requerida. Por lo tanto, este sistema puede usarse para producir agua caliente a temperatura constante durante todo el año sin emitir ningún CO2.

Los calentadores solares incluyen tanques de almacenamiento y colectores solares.

 Hay dos tipos de sistemas solares de calentamiento de agua: activos, que tienen bombas y controles de circulación, y pasivos, que no lo tienen.

Sistemas activos de calentamiento de agua solar

Hay dos tipos de sistemas solares de calentamiento de agua activos:

• Sistemas de circulación directa 
  Las bombas hacen circular el agua de la casa a través de los colectores y hacia el hogar. Funcionan bien en climas donde rara vez se congela.
• Sistemas de circulación indirecta Las
  bombas hacen circular un fluido de transferencia de calor sin congelación a   través de los colectores y un  intercambiador de calor . Esto calienta el agua que luego fluye hacia el hogar. Son populares en climas propensos a temperaturas bajo cero.

Sistemas pasivos de calentamiento de agua solar

Los sistemas pasivos de calentamiento solar de agua suelen ser menos costosos que los sistemas activos, pero generalmente no son tan eficientes. Sin embargo, los sistemas pasivos pueden ser más confiables y durar más. Hay dos tipos básicos de sistemas pasivos:

• Sistemas pasivos de almacenamiento de colectores integrados
  Funcionan mejor en áreas donde las temperaturas rara vez caen por debajo del punto de congelación. También funcionan bien en hogares con necesidades importantes de agua caliente diurna y nocturna.
• Sistemas de termosifón 
  El agua fluye a través del sistema cuando el agua tibia se eleva a medida que se hunde el agua más fría. El colector debe instalarse debajo del tanque de almacenamiento para que el agua caliente suba al tanque.

 Estos sistemas son confiables, pero los contratistas deben prestar especial atención al diseño del techo debido al gran tanque de almacenamiento. Por lo general, son más caros que los sistemas pasivos integrales de almacenamiento de colectores.

Tanques de almacenamiento y colectores solares

La mayoría de los calentadores de agua solares requieren un tanque de almacenamiento bien aislado. Los tanques de almacenamiento solar tienen una salida y una entrada adicionales conectadas al colector. 

En sistemas de dos tanques, el calentador de agua solar precalienta el agua antes de que ingrese al calentador de agua convencional. En los sistemas de un solo tanque, el calentador de reserva se combina con el almacenamiento solar en un tanque.

Se utilizan tres tipos de colectores solares para aplicaciones residenciales:

• Colector de placa plana

Los colectores de placa plana esmaltados son cajas aisladas y resistentes a la intemperie que contienen una placa absorbente oscura debajo de una o más cubiertas de vidrio o plástico (polímero). 

Los colectores de placa plana no vidriados, generalmente utilizados para el  calentamiento de piscinas solares  , tienen una placa absorbente oscura, hecha de metal o polímero, sin una cubierta o caja.

• Sistemas integrales de almacenamiento de colectores

También conocidos como sistemas ICS o por  lotes  , cuentan con uno o más tanques o tubos negros en una caja aislada y acristalada. El agua fría primero pasa a través del colector solar, que precalienta el agua. 

Luego, el agua continúa hacia el calentador de agua de respaldo convencional, proporcionando una fuente confiable de agua caliente. Deben instalarse solo en climas helados moderados porque las tuberías exteriores podrían congelarse en climas fríos y severos.

 

• Colectores solares de tubo de vacío

Cuentan con filas paralelas de tubos de vidrio transparente. Cada tubo contiene un tubo exterior de vidrio y un tubo absorbente de metal unido a una aleta. El recubrimiento de la aleta absorbe energía solar pero inhibe la pérdida de calor radiativo. Estos colectores se utilizan con más frecuencia para aplicaciones comerciales de EE. UU.

Los calentadores solares casi siempre requieren un sistema de respaldo para los días nublados y los tiempos de mayor demanda. 

Los calentadores de agua de almacenamiento convencionales  generalmente brindan respaldo y es posible que ya formen parte del paquete del sistema solar. Un sistema de respaldo también puede ser parte del colector solar, como los tanques en la azotea con sistemas de termosifón.

 Dado que un sistema de almacenamiento de colector integrado ya almacena agua caliente además de la recolección de calor solar, puede ser empacado con un  calentador de agua sin tanque o de demanda  para respaldo.

¿Cuàles son las ventajas y desventajas de los calentadores solares?

Ventajas 

• Elección de tamaño : El tamaño correcto es esencial, ya que los propietarios deben tener suficiente espacio de almacenamiento para cubrir del 90 al 100 por ciento de sus necesidades de agua caliente. El volumen de almacenamiento también es una consideración. Un tanque de almacenamiento de 50 a 60 galones está bien para hasta tres personas, un tanque de 80 galones para hasta cuatro personas y uno más grande para hasta seis personas.
• Menos espacio : los paneles solares térmicos suelen ocupar menos espacio que los paneles fotovoltaicos. Se requieren menos recursos para calentar agua que en un conjunto utilizado para producir suficiente energía para un hogar.
• Alta eficiencia : alrededor del 80 por ciento de la radiación del sol se convierte en la energía térmica necesaria para obtener agua caliente en el hogar.
• Ahorro de costos : el costo de dos o tres paneles es más barato que las instalaciones domésticas más grandes. También ahorrará en las facturas de combustible para el suministro de sistemas de calefacción de gas.
• Bajo mantenimiento : después de la instalación, se requiere poco mantenimiento, y un calentador de agua solar puede funcionar hasta por 20 años.
• Menor huella de carbono : un hogar puede ser más respetuoso con el medioambiente, además de que se pueden ofrecer incentivos fiscales para usar energía renovable.

Desventajas

El mantenimiento es una desventaja, aunque la mayoría de los sistemas no requieren un alto grado de cuidado. Sin embargo, la incrustación ocurre cuando hay minerales suspendidos en el agua doméstica, que se acumulan como depósitos de calcio en el sistema.

 Agregar suavizadores de agua o sustancias ácidas suaves como el vinagre puede evitar la formación de escamas. Solo se debe hacer cada tres o cinco años, pero esto puede variar según la calidad del agua.

La corrosión es otra preocupación. En sistemas solares hidrónicos de circuito abierto, el oxígeno puede oxidar cualquier parte de hierro o acero. Los componentes de plomería son más resistentes si están hechos de cobre, latón, bronce, acero inoxidable, plástico o caucho. 

Los tanques de almacenamiento deben estar revestidos con vidrio o plástico para resistir la corrosión también.

Además, los sistemas activos pueden sobrecalentarse si el tamaño del tanque de almacenamiento no es apropiado para el colector. La regla general es que por cada pie cuadrado de colector, debe haber 1.5 galones de almacenamiento. Con eso en mente, se puede evitar una desventaja de este tipo.

Otras desventajas:

• En comparación con los paneles fotovoltaicos, los paneles solares térmicos solo calientan el agua.
• Los calentadores solares requieren suficiente espacio en el techo para acomodarlos.
• Los calentadores de agua solares requieren luz solar directa para funcionar.
• El sistema no funciona en días nublados, lluviosos o nublados.
• Se recomienda un mantenimiento anual para verificar la bomba y el anticongelante.
• La instalación requiere el uso de un nuevo cilindro de agua caliente.

Además, la calefacción solo se brinda durante el día. Eso no significa que el agua caliente no estará disponible durante la noche. Un tanque de almacenamiento aislado puede mantener la temperatura del agua para que el agua calentada durante el día se pueda usar durante las horas nocturnas.

El costo puede ser otra desventaja. A menudo, un sistema solar de calentamiento de agua cuesta más en términos de compras e instalación, en comparación con otros tipos de calentadores de agua.

 Los ahorros llegan a largo plazo porque las facturas de calefacción de agua se pueden reducir hasta en un 50 a 80 por ciento. Los aumentos de precios, la escasez de combustible y otros problemas con el calor basado en la utilidad tampoco son una preocupación.

¿Cuàl es el costo de los calentadores solares?

El calentador de agua solar promedio cuesta alrededor de $ 3,500. Cuando agrega mano de obra y otros factores de costo, la mayoría de los propietarios terminan pagando entre $ 2,000 y $ 5,500 por la instalación.

El precio depende principalmente del tipo de calentador que se elija, la ubicación de la instalación y los permisos que se requerirán para usar la unidad.

Existen compañías de calentadores de agua que pueden ayudar con este tipo de proyectos; los plomeros también pueden hacer frente a esta tarea.

Los calentadores solares son alternativas sostenibles y rentables para calentar el agua dentro del hogar. Usan energía solar para proporcionar la energía necesaria para calentar agua para uso doméstico. 

Si bien pueden tener un costo de instalación un poco más alto, ofrecen ahorros significativos a lo largo del tiempo en comparación con los calentadores de agua estándar.

Los componentes básicos de un calentador de agua solar incluyen el tanque, el colector, los interruptores y el sistema de plomería. 

Estos componentes bàsicos  cuestan entre $ 1,000 a $ 4,000. Las cañerías adicionales, un calentador de respaldo o interruptores adicionales pueden costar entre $ 1,000 y $ 2,500.

La instalación de calentadores de agua solares generalmente demorará varios días, y los costos laborales promedio rondan los $ 70 por hora. 

Por lo tanto, una gran parte del costo de instalación se destinará a gastos de mano de obra debido al extenso proceso de instalación de calentadores de agua solares.

Los calentadores de agua solares también vienen en sistemas pasivos y activos.

¿Cuánto cuestan los sistemas pasivos?