Sistemes solars tèrmics directes i indirectes

Hi ha diverses maneres diferents d'escalfar l'aigua domèstica. Els sistemes solars d'aigua calenta que utilitzen col·lectors solars de placa plana per capturar l'energia solar es poden classificar com a sistemes directes o indirectes en funció de com transfereixen la calor a través del sistema. Per escalfar l'aigua amb èxit i utilitzar-la durant el dia i la nit, cal tenir un col·lector solar per captar la calor i transferir-la a l'aigua, i un dipòsit d'aigua calenta per emmagatzemar l'aigua calenta per quan sigui necessària.

Sistemes solars tèrmics directes
Els sistemes solars directes d'aigua calenta, també coneguts com a sistemes actius de bucle obert, utilitzen bombes per fer circular l'aigua pel sistema. L'aigua més freda es bombeja directament des de la llar a un dipòsit central d'emmagatzematge o un dipòsit d'immersió i s'escalfa pels col·lectors solars. L'aigua calenta surt dels col·lectors de placa plana i torna al dipòsit, creant un bucle continu. A partir d'aquí, l'aigua es bombeja de nou a la casa com a aigua calenta utilitzable.

Es pot utilitzar una bomba de 12-volts de baixa pressió, alimentada per una petita cèl·lula fotovoltaica o un controlador electrònic, fent que el sistema sigui més respectuós amb el medi ambient. Els sistemes directes s'utilitzen sovint en zones amb climes càlids i menys dies freds, o per drenar a l'hivern per evitar que l'aigua de les canonades es congeli. No es poden afegir productes químics a l'aigua per a la conservació perquè l'aigua que circula pels col·lectors de placa plana és la mateixa que s'utilitza a la llar.

En un sistema passiu de calefacció directa d'aigua, el sistema no utilitza cap bomba o mecanisme de control per transferir la calor generada al dipòsit d'emmagatzematge. En canvi, el sistema passiu és el que es coneix com un "sistema de bucle obert" que utilitza la gravetat natural per ajudar a fer circular l'aigua pel sistema. Aquest tipus de sistema utilitza un col·lector solar de placa plana en combinació amb algun tipus de dipòsit d'emmagatzematge muntat horitzontalment situat directament a sobre del col·lector.

L'aigua escalfada pel sol puja de manera natural mitjançant la convecció a través dels tubs del col·lector solar i cap al dipòsit d'emmagatzematge de dalt. Quan l'aigua escalfada entra al dipòsit d'emmagatzematge de dalt, l'aigua més freda és forçada a sortir i flueix cap a la part inferior del col·lector sota la força de la gravetat perquè l'aigua freda és més densa que l'aigua calenta. Aquest cicle de pujada d'aigua calenta i baixada d'aigua més freda s'anomena "flux de termosifó" i es repetirà sense cap ajuda quan brilla el sol.

Sistema de calefacció d'aigua termosifó
L'anomenat sistema de termosifó remot funciona amb el mateix principi que l'anterior sistema de termosifó passiu directe, excepte que el dipòsit d'emmagatzematge es troba dins de l'espai del sostre o buit, distribuïnt així el pes en una àrea més gran alhora que protegeix el dipòsit d'emmagatzematge del fred. i temperatures. Tanmateix, perquè el procés de termosifó funcioni correctament, la part inferior del dipòsit d'emmagatzematge ha d'estar com a mínim entre 300 i 500 mm (1 o 2 peus) per sobre de la part superior del col·lector de placa plana. Aquesta distància també es coneix com "altura del cap" del sistema.

Sistemes solars tèrmics indirectes
Els sistemes d'aigua calenta indirecta, també coneguts com a sistemes de bucle tancat, es diferencien dels sistemes de termosifó anteriors perquè utilitzen un intercanviador de calor separat del col·lector de placa plana solar per escalfar l'aigua del dipòsit d'emmagatzematge.

Els sistemes d'aigua calenta indirecta són sistemes actius que requereixen una bomba per fer circular el fluid de transferència de calor des del col·lector fins a l'intercanviador de calor del dipòsit, que després el fa circular en un sistema de circuit tancat. En lloc de només aigua que s'escalfa i se separa del subministrament principal d'aigua calenta sanitària, el sistema conté un fluid anticongelant, normalment una barreja de 50% de glicol/aigua, al circuit tancat principal.

Sistemes tèrmics solars indirectes Els sistemes de termosifó són el tipus més comú de sistemes d'aigua calenta solar del mercat, i la majoria dels sistemes d'aigua calenta solar directa passius comercials utilitzen aquesta combinació de col·lectors de placa plana i dipòsit d'emmagatzematge al terrat.

Tanmateix, cal tenir cura a l'hora d'instal·lar aquest sistema, ja que el pes combinat dels col·lectors solars, el dipòsit d'emmagatzematge i l'aigua pot ser superior al que està dissenyat per suportar el sostre de suport.

Quan s'utilitza un sistema d'escalfament d'aigua solar passiu en un edifici més gran que una casa, un negoci o una oficina, normalment hi ha diversos dipòsits d'emmagatzematge per escalfar l'aigua.
Un intercanviador de calor transfereix la calor del fluid anticongelant del col·lector a l'aigua del dipòsit d'emmagatzematge. L'intercanviador de calor pot ser una bobina de coure dins de la part inferior del dipòsit d'emmagatzematge o un intercanviador de plaques planes fora del dipòsit d'emmagatzematge.

Un dels principals avantatges d'aquest sistema de calefacció indirecta de bucle tancat és que la solució anticongelant pot funcionar durant tot l'any en zones on les temperatures són inferiors a la congelació, alhora que protegeix el sistema de la corrosió al col·lector de l'aigua de l'aixeta sense tractar que conté gasos i sals diverses dissoltes.

El principal avantatge d'un sistema de calefacció indirecta d'aigua de circulació forçada és que, com que la majoria de les llars utilitzen una caldera de gas o d'oli i un dipòsit d'emmagatzematge d'aigua calenta amb una serpentina d'intercanviador de calor incorporada, és fàcil convertir un sistema d'aigua calenta sanitària existent a solar. calefacció amb simplement afegint un col·lector de placa plana i una sola bomba.

El sistema també pot ser més eficient, i el dipòsit d'emmagatzematge d'aigua calenta es pot col·locar a qualsevol punt de l'habitatge ja que no cal que sigui més alt que el col·lector com en els anteriors sistemes passius o termosifònics.

Un desavantatge, però, és que els sistemes de bucle tancat depenen de l'electricitat per impulsar la bomba de circulació, que pot ser car o poc fiable. Alguns dissenys utilitzen petites bombes de baixa pressió i panells fotovoltaics juntament amb col·lectors, fent que el sistema sigui més eficient i respectuós amb el medi ambient. Per a instal·lacions més grans i en climes més freds, el dipòsit d'aigua calenta es troba sota el sostre de l'edifici, per la qual cosa la calefacció indirecta d'aigua calenta solar per circulació forçada és la norma.