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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Colectores solares. Dimensionamiento del sistema de agua caliente solar. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Un sistema de agua caliente solar puede servir como la única fuente de agua caliente o incluir un sistema de respaldo que utilice combustibles convencionales para satisfacer una demanda de agua caliente inesperada o creciente. El tamaño del sistema generalmente está determinado por la cantidad de habitaciones, personas y la cantidad de agua caliente requerida. Hay varias configuraciones básicas de calentadores solares de agua. En términos más generales, se dividen en dos tipos: sistemas activos, equipados con bombas y controles que permiten dirigir el calor solar a un acumulador térmico, y sistemas pasivos como el termosifón, que aprovechan la circulación natural del calor agua. Al crear un sistema de calentamiento solar de agua, es importante determinar de inmediato cuánta agua caliente se usará en promedio durante el día. En base a esta cifra, se calculan las dimensiones del sistema (colectores, tanque de almacenamiento).
El componente principal de una instalación solar es el colector solar. En la mayoría de los casos, se utilizan colectores de placa plana, que consisten en una placa absorbente (absorbedor), en la que la radiación solar se convierte en calor y se transfiere al líquido refrigerante, aislamiento térmico en los bordes y debajo del absorbedor, una caja que contiene todo esto. y proporciona la ventilación necesaria de la cubierta de vidrio o plástico. Si se utiliza vidrio para el revestimiento, es importante que el contenido de hierro del vidrio sea bajo o nulo, de modo que al menos el 95% de la radiación solar atraviese el vidrio. Muy a menudo, se utiliza una sola capa de vidrio. Si se utiliza plástico, debe ser resistente a los rayos UV. Las placas de policarbonato han mostrado excelentes resultados en la práctica.
El absorbedor es una placa con tubos adheridos a ella, a través de los cuales fluye el refrigerante. Está hecho de cobre, aluminio o acero inoxidable. Se ha demostrado que los tubos absorbentes de cobre son los mejores, ya que los tubos de acero son muy susceptibles a la corrosión. Es importante que el absorbedor sea resistente a la radiación ultravioleta del sol y a la exposición a altas temperaturas, que pueden alcanzar los 100-140°C para colectores con convencionales y 150-200°C - con recubrimiento selectivo. La construcción de un colector plano requiere la soldadura de tuberías y su conexión a la placa. Cuanto más cerca estén los tubos en contacto con la placa, mayor será la transferencia de calor del líquido que fluye en ellos. El absorbedor a menudo está recubierto con una pintura negra selectiva especial que absorbe los rayos del sol y atrapa la radiación de calor en el interior. La pintura negra ordinaria bajo la influencia de altas temperaturas se evapora de la superficie del metal. En condiciones normales, la pintura negra irradia más calor en lugar de transferirlo al fluido de transferencia de calor. El cuerpo de un colector solar está hecho de una variedad de materiales: madera, plástico, acero y aluminio se utilizan con diversos grados de éxito, pero el aluminio es, con mucho, el mejor de los materiales enumerados. Es tolerante a la intemperie, de bajo mantenimiento y viene en negro, eliminando la necesidad de pintar el exterior del panel solar. Muchos años de práctica han demostrado que el plástico es de poca utilidad para la fabricación de varios componentes de paneles solares. No es adecuado para partes externas, ya que se degrada con los rayos ultravioleta: se desvanece, pierde su dureza y se agrieta. El plástico tiene un alto coeficiente de expansión, lo que significa que se expande y contrae tanto que es difícil sellar las juntas. El uso de cajas de acero también está asociado con dificultades. En primer lugar, los paneles deben teñirse regularmente y, en segundo lugar, reaccionan químicamente con los componentes de cobre. Los colectores solares generalmente se instalan directamente en el techo de un edificio o en un marco montado en un techo plano o en el suelo. También puede hacer que los colectores formen parte del techo. A veces hay dificultades para sellar el espacio entre el colector y el resto del espacio del techo. El tamaño del colector solar depende de la necesidad diaria de agua caliente. En promedio, una persona consume hasta 50 litros de agua caliente por día con una temperatura de 55 - 60°C (lavado y ducha, excepto lavandería). Se ha comprobado que para calentar 50 litros de agua al día, la superficie media de los colectores solares debe ser de 1-1,5 m2. El precio del colector depende de su tamaño y del coste de su instalación. Este último se lleva a cabo más fácilmente cuando se tuvo en cuenta el sistema solar al desarrollar un proyecto para construir una nueva casa. El arquitecto puede entonces incluir coleccionistas en su proyecto de antemano, tanto desde el punto de vista estético como desde el punto de vista económico. Para los colectores solares típicos con un absorbedor selectivo, calentando el agua entre 8 y 45 grados, existen reglas estándar:
Si se siguen estas reglas, un colector solar típico en Europa Central podrá proporcionar el 60-70% del consumo anual de agua caliente y producir 350-500 kWh/m2 por año. En edificios grandes (hoteles, hospitales, edificios de apartamentos), el área del colector y el volumen del tanque por habitante son menores, pero se necesita un análisis detallado de la demanda y las condiciones climáticas locales para determinar con precisión el tamaño óptimo del sistema. La experiencia demuestra que los sistemas solares para el calentamiento de agua caliente deben ser lo más simples posible y no demasiado grandes. ejemplo Una familia de 4 que consume 200 litros de agua caliente al día necesita un colector de 6 m2. Este sistema genera hasta 3000 kWh de energía ecológica al año. Si se sustituye la caldera de gasoil por una de cabecera, el ahorro de gasóleo es de al menos 300 litros al año.
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