Funcionamiento de un colector solar


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Funcionamiento de un colector solar

El funcionamiento de un colector solar y la eficiencia del calentador de agua solar, dependerá siempre y exclusivamente de los materiales empleados en el colector solar y de su aislamiento, y del aislamiento del depósito de agua, haciendo un buen montaje podemos incluso superar el rendimiento de algunos calentadores comerciales baratos.

¿y que ocurre si hace frio y no hace sol?
El funcionamiento de un colector solar será óptimo cuando su colector solar esté bien construido, y siendo así aprovechará bien la radiación del sol directo, y también aprovechará incluso la radiación difusa, en un día nublado probablemente no conseguiremos calentar mucha agua, y puede que no lo elevemos a la temperatura deseada, pero incluso el hecho de elevar unos pocos grados nuestro depósito de agua nos puede conllevar a un ahorro.
¿Como?
Si el depósito está adecuadamente aislado y el agua no se enfría mucho, ya estamos ganando al clima de la interperie, y si acumulamos el calentamiento de varios días, conseguiremos de esa acumulación lo que no pudimos calentar en un sólo día.
Para los días de frío, y para compensar esos poquitos grados que puede faltar por culpa de varios días sin sol:
– Podemos poner en el interior de nuestro depósito una resistencia eléctrica. (Aunque posiblemente no sea lo más recomendable por el consumo de la resistencia eléctrica y el precio de la electricidad)
– Podemos recalentar nuestra agua solar con un calentador de gas. (En la sección Conectar depósito a la casa te explicaré más sobre esto)

Esquema de funcionamiento de un colector solar

Esquema de funcionamiento de un colector solar

Incluso usando este calentamiento auxiliar, el ahorro será la diferencia del esfuerzo de calentar un poco de agua templada (que ya tenemos en nuestro depósito), con calentar el agua fría de la calle (en el caso no tener un calentador solar)
Teniendo en cuenta que en un invierno, y una ducha agradable empieza a los 35ºC, es obvio que es mucho más rentable calentar un agua de 24ºC (de nuestro fantástico depósito casero) a 35ºC, que el agua de la calle quizás de 13ºC a 35ºC.
Entonces, en el caso descrito, con nuestro calentador solar solo necesitamos elevar 11ºC, mientras que sin él necesitariamos elevar 22ºC, y este ahorro es muy considerable en las facturas y al paso del tiempo

¿Y como hace un colector solar para calentar el agua de un depósito entero?
Pues muy sencillo, todo empieza en un amanecer con el colector solar frío, y supongamos el depósito muy frío porque al día anterior hemos gastado todo el agua. Entonces, colector solar frío y depósito frío.
Sale el sol y el interior del colector solar comienza a calentarse. Se calienta porque está pintado de color negro, el color negro es el que más atrae la calor (podemos comprobarlo poniendonos bajo el sol con un jersey de color negro), la pantalla de cristal o plástico (en mi caso policarbonato) deja entrar la radiación solar (que es quien calienta todo) pero no deja escapar el calor producido.
Como lo que hay dentro del colector solar, son las barras de cobre con el agua estancada dentro, el agua también se va a calentar (eso es lo que casualmente queríamos).
Este efecto de permitir la entrada de la luz del sol y no deje escapar el calor producido, se le llama efecto invernadero, lo que supuestamente es también el causante del recalentamiento global de nuestro planeta
Cuando el colector solar supera la temperatura del depósito, el termostato diferencial (que tiene un sensor dentro del colector solar y otro sensor dentro del depósito para comparar ambas temperaturas), pone en marcha la bomba de agua.
El agua que va a circular ahora, va a coger agua de la parte inferior del depósito (el agua más fría de todo el depósito), y la llevará a la entrada del colector solar (la parte de abajo del colector solar).
Cuando esta agua entra en el colector solar, se abre paso empujando al agua que estaba dentro del colector solar (el agua acumulada y calentada por el sol), el agua caliente del colector solar va hacia arriba y se derrama dentro del depósito.
El agua va a estar circulando continuamente forzada por la bomba de agua, para hacer siempre lo mismo, para hacer pasar el agua fría del depósito por el colector solar.
Resulta que el agua que pasa por el colector solar hace 2 cosas, el agua se calienta gracias al colector solar, y el colector solar se enfría por culpa del agua. Y cuando el colector solar ya no está más caliente que el depósito, es cuando se acaba el proceso, y la bomba se para.
Con la bomba parada el agua ya no circula, y el colector solar con su agua acumulada se volverá a calentar rápidamente, cuando vuelva a superar la temperatura del depósito, se vuelve a iniciar el mismo proceso.
Y así siempre, hasta que el sol se marcha.

Para entender este proceso, lo puedo comparar con un calentador de gas.
El agua de la calle pasa por el calentador de gas (recorre su interior en sus tubos de cobre), sus potentes llamas de fuego calienta mucho el agua, y el agua sale muy caliente por el grifo.
Es exactamente lo mismo, con la diferencia de que el calentador solar no es capaz de calentar el agua en un sólo paso. Entonces como el sol calienta mucho menos y más despacio, se hace éste proceso muchas veces en un circuito cerrado, donde el calentador solar coge el agua del depósito y lo devuelve al depósito muchas veces durante todo el día.
Entonces, la diferencia entre el calentador de gas y el calentador solar, es que el calentador de gas actua cuando se abre un grifo y calienta el agua mientras va pasando por la tubería. Y el calentador solar actua todo el día calentando poco a poco un recipiente de agua (depósito), para poder entregarla ya caliente cuando un grifo la demanda.

Otra ejemplo más sencillo:
Coge una botella de 1.5 Litros, píntala de negro, llénala de agua, ponla dentro de una bolsa transparente, y déjala en la calle o en un patio donde le ilumine el sol. Eso es tu colector solar. No es broma, funciona.
Después de 1 hora, el agua de tu botella está increiblemente caliente. ¿Que harás con ella? ¿ducharte?, no, es muy poca, es absurdo. La derramas en un cubo para guardarla, y tapas el cubo para mantenerla caliente, y la guardarás mientras calientas más agua de ésta misma forma.
Si haces ésto cada hora, con 10 botellas de 1.5 Litros, al cabo de 10 horas tendrás 150 Litros de agua muy caliente.

Ahora viene el problema, después del duro trabajo de calentar el agua con botellas, resulta que hoy no se va a duchar nadie, y mañana tendrás un cubo fantástico con 150 Litros de agua templada.
¿Entonces que haces? no puedes tirar 150 Litros de agua, para llenar las botellas con agua nueva.
Lo que harás es llenar las botellas con el agua del cubo que se enfrió, y volverás a hacer lo mismo de ayer, pero usando sólo el agua del cubo. Y aunque parece una broma, terminarás el día con la misma agua igual de caliente que ayer, o más.

Mi depósito contiene 260 Litros, y mi colector solar 3 Litros de agua. Esos 3 Litros de agua, llenando y vaciando, llenando y vaciando, son los que calienta mis 260 Litros a 65ºC.
¿Como? de la misma manera que el chico que llena y vacía las botellas, exactamente igual.
Ambos hacen lo mismo, pero el calentador solar actúa de forma más inteligente, no espera una hora suponiendo que el colector solar estará caliente, tiene vigilado al colector solar y al depósito a cada segundo, con los sensores de temperatura, y cuando el colector solar está justo a la temperatura adecuada (un poco más caliente que el depósito) intercambia sus aguas hasta que el colector solar ya no puede superar la temperatura del depósito.
Esta gestión inteligente y electrónica, es la que hace posible calentar tanta agua a tanta temperatura, o capaz de aprovechar el poco sol que haga.
(Y si no hay gestión electrónica, el sistema por termosifón actúa de forma similar por el efecto natural de la dilatacione y peso del agua fría y caliente)

Ciclo del funcionamiento del colector solar

Ciclo del funcionamiento del colector solar

Y aquí tienes un esquema gráfico en viñetas del proceso que te he explicado:

apachebcn (2 Posts)


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