Los usos que se les pueden dar a los colectores solares son principalmente estos cuatro:
- como sistema complementario en el hogar,
- para calentar aguas de piscinas,
- para calefacción,
- para precalentamiento de agua para usos industriales.
Se debe ser muy claro en que estos sistemas no pretenden reemplazan los métodos tradicionales sino integrarse a ellos, para lograr un ahorro de las energías no renovables y generar así un beneficio ecológico y económico para el usuario.
Calentamiento de agua para uso hogareño (complementado con los sistemas convencionales)
Esquema:
El anterior esquema muestra la forma de implementar un calentador solar de agua intercalado entre el tanque de agua domiciliario y los sistemas más convencionales de calentamiento de la misma (termotanque, calefón)
Cálculos de rendimiento
(Fórmulas y datos extraído del libro “Energía solar” de Quadri Néstor)
Para calcular la superficie de paneles solares a colocar en una vivienda se debe utilizar la siguiente fórmula:
Dónde:
Cd: caudal diario de agua a calentar (l/día)
ts: temperatura de salida del agua del tanque (ºC)
te: temperatura de entrada del agua de la red al tanque (ºC)
It: surge de la radiación proyectada, por el sol por metro cuadrado, sobre la superficie inclinada del colector, en función de las horas de asoleamiento y la latitud correspondiente.
n: es el rendimiento del colector que es igual a
te : temperatura del agua de entrada (ºC)
ts: temperatura del agua de salida (ºC)
ta: temperatura del aire exterior
i: intensidad de radiación solar promedio sobre el área del colector (watt/metro cuadrado)
Para resolver el cálculo de la superficie de colectores necesarios se debe tener en cuenta que:
- una persona normal consume 50 litros de agua caliente diarios,
- la temperatura a la cual se desea llegar es normalmente 50 ºC (mejor punto de equilibrio entre temperatura y rendimiento),
- la temperatura del agua de entrada oscila entre 10 ºC y 15 ºC
- Para los cálculos prácticos el valor de n suele estimarse entre 0,5 ºC m²/W o 1 ºC m²/W
Es conveniente agregar siempre un 20% más de superficie de colector para igualar las pérdidas de calor que se producen en el acumulador y el circuito que transporta el agua.
Calentamiento de agua para piscinas
Aunque realizar un cálculo de este tipo es complicado se puede tener como referencia, que si se colocan tantos metros cuadrados de colector como el 50% de la superficie de la piscina, el agua de la misma incrementaría su temperatura en 8 ºC. Además se debe tener en cuenta que el sol incidirá directamente sobre ella y de noche se podría recubrir para reducir las pérdidas.
Precalentamiento de agua para usos industriales
Mediante una gran cantidad de colectores se puede lograr un precalentamiento de agua para usos industriales. Aunque en la industria se necesitan temperaturas más altas de las que puede brindar el colector, este precalentamiento que se le puede brindar, permitiría ahorrar energías convencionales.
Recordemos que: es más eficiente calentar grandes volúmenes de agua a temperaturas medias que calentar pequeños volúmenes de agua a altas temperaturas.
Calefacción de hogares
Mediante la conexión de la salida del acumulador a una serie de radiadores se puede lograr que el agua caliente circule a través de ellos dentro del hogar. La temperatura necesaria que debe tener el agua oscila entre los 40ºC a 60ºC.