BTE Solar: Principio y componentes de un sistema de calentamiento solar de agua

Principio y componentes de un sistema de calentamiento solar de agua

Utilización de la energía solar:

Un calentador solar de agua es un dispositivo de calefacción que convierte la luz solar en energía térmica, calentando el agua desde bajas temperaturas hasta altas para satisfacer las necesidades de agua caliente sanitaria de las personas para la vida diaria y la producción. Los calentadores solares de agua se clasifican, según su tipo estructural, en calentadores solares de tubo de vacío y calentadores solares de placa plana.

Principio de funcionamiento:

La luz solar atraviesa la primera capa de vidrio del tubo absorbente de calor e incide en la capa negra absorbente de calor de la segunda capa, que absorbe la energía solar. El aislamiento al vacío entre ambas capas de vidrio reduce significativamente la transferencia de calor (aunque se produce transferencia de calor por radiación, se eliminan la conducción y la convección). La mayor parte del calor se transfiere al agua del tubo de vidrio, calentándola. El agua caliente se vuelve más ligera y fluye hacia arriba por la superficie caliente del tubo de vidrio hacia el tanque de almacenamiento de agua aislado. El agua relativamente más fría del tanque fluye por la superficie retroiluminada del tubo de vidrio para reponerla. Este ciclo continúa, calentando continuamente el agua del tanque de almacenamiento de agua aislado, logrando así agua caliente.

Componentes de un sistema de calentamiento solar de agua

1. Colector solar de placa plana

Este es el elemento colector de calor del sistema. Su función es similar a la del elemento calefactor de un calentador de agua eléctrico. A diferencia de los calentadores de agua eléctricos y de gas, los colectores solares utilizan el calor radiante solar, por lo que el tiempo de calentamiento se limita a cuando la radiación solar alcanza un nivel determinado.

Actualmente, el tipo de colector solar más común en el mercado chino es el tubo de vacío de vidrio. Consta de un tubo exterior y un tubo interior, este último recubierto con un revestimiento de absorción selectiva. Los colectores solares de placa plana utilizan una película absorbente de calor, como cromo negro, en el panel colector, y el tubo metálico se suelda a este. Los colectores solares de placa plana son ligeramente más caros que los de tubo de vacío, pero su precio ha aumentado en los últimos años, especialmente en el caso de los calentadores solares de agua instalados en balcones de edificios residenciales de gran altura. Los tubos de vacío de vidrio generalmente están hechos de vidrio ultraduro de borosilicato de 3,3 m de espesor, y el revestimiento de absorción selectiva se aplica mediante pulverización catódica al vacío.

2. Tanque de agua aislado

Un recipiente para almacenar agua caliente. El agua caliente recolectada por los tubos colectores debe almacenarse en un tanque aislado para evitar la pérdida de calor. El tanque aislado de un calentador solar consta de un tanque interior, una capa aislante y una carcasa. El revestimiento interior del tanque es un componente crucial para almacenar agua caliente, y su resistencia al agua y a la corrosión son cruciales. Los materiales disponibles incluyen acero inoxidable y esmalte. La calidad del material aislante influye directamente en la eficacia del aislamiento térmico, lo cual es especialmente importante en climas fríos. La espuma integral de poliuretano es un método de aislamiento preferido. La carcasa exterior suele estar construida de acero con recubrimiento de color, acero galvanizado o acero inoxidable. Un tanque aislado requiere un excelente aislamiento, resistencia a la corrosión y agua limpia.

3. Soporte

Este soporte soporta el colector y el tanque de agua aislado. Debe ser robusto, estable y resistente al viento, la nieve, el envejecimiento y la oxidación. Generalmente está hecho de acero inoxidable, aleación de aluminio o acero con un acabado de pulverización de plástico.

4. Conexión de tuberías

Un calentador de agua solar primero introduce agua fría en el depósito de agua caliente, donde transfiere el calor a través del colector al depósito de agua aislado. El depósito de agua caliente se conecta a las tuberías interiores de agua fría y caliente, formando un circuito cerrado para todo el sistema. Un sistema de tuberías solares bien diseñado y conectado es crucial para el funcionamiento óptimo del sistema solar. Las tuberías solares deben estar aisladas. En las regiones frías del norte, se deben instalar cables calefactores en las paredes exteriores de las tuberías para garantizar que los usuarios puedan disfrutar de agua caliente solar incluso en el frío invierno.

5. Componentes de control

Circulación de calor controlada por diferencial de temperatura: Un sistema de calefacción solar por suelo radiante con agua caliente incluye un sensor de temperatura del colector y un sensor de temperatura del agua. Tras la absorción de la radiación solar por el colector, la temperatura de las tuberías del colector aumenta. Cuando la diferencia de temperatura entre el colector y el depósito de agua supera el valor establecido, el sistema de detección emite una señal que activa una bomba de circulación para bombear agua fría desde el calentador central al colector. El agua calentada regresa al depósito, alcanzando la temperatura establecida.