Sistema combinado solar

Un sistema solar combinado proporciona calefacción y refrigeración solar , así como agua caliente, a partir de un conjunto común de colectores solares térmicos , generalmente respaldado por una fuente de calor auxiliar no solar.

Los sistemas combinados solares pueden variar en tamaño, desde los instalados en propiedades individuales hasta los que dan servicio a varias viviendas en un sistema de calefacción centralizado. Los que abastecen a grupos más grandes de viviendas ( calefacción urbana) suelen denominarse sistemas centrales de calefacción solar .

Se fabrican muchos tipos de sistemas solares combinados; en el primer estudio internacional, realizado en 1997 como parte del Grupo de Trabajo 14 del IEA SHC ^{[ 1 ],} se identificaron más de 20. Sin embargo, la oferta de sistemas en el mercado de un país determinado puede ser más limitada, ya que los sistemas tienden a evolucionar de forma diferente en cada país. Antes de la década de 1990, estos sistemas solían fabricarse a medida para cada propiedad. Desde entonces, se han desarrollado paquetes comerciales que ahora se utilizan de forma generalizada.

Dependiendo del tamaño del sistema combinado instalado, la contribución anual a la calefacción puede variar del 10 % al 60 % o más en edificios de energía ultrabaja tipo Passivhaus ; incluso hasta el 100 % cuando se utiliza un gran acumulador térmico intertemporal o calor solar térmico concentrado. El requerimiento de calor restante se suministra mediante una o más fuentes auxiliares para mantener el suministro de calor una vez que se agota el agua calentada por energía solar. Dichas fuentes de calor auxiliares también pueden utilizar otras fuentes de energía renovable (cuando se utiliza una bomba de calor geotérmica , el sistema combinado se denomina geosolar) ^{[ 2 ]} y, a veces, baterías recargables .

En 2001, alrededor del 50 % de todos los colectores solares domésticos instalados en Austria , Suiza , Dinamarca y Noruega se destinaron a sistemas combinados, mientras que en Suecia el porcentaje fue mayor. En Alemania , donde la superficie total de colectores instalada (900 000 m²) fue mucho mayor que en los demás países, el 25 % se destinó a sistemas combinados. Los sistemas combinados también se han instalado en Canadá desde mediados de la década de 1980.

Algunos sistemas combinados pueden incorporar refrigeración solar térmica en verano. ^{[ 3 ]}

Siguiendo el trabajo del Grupo de Trabajo 26 de la IEA SHC (1998 a 2002), los sistemas solares combinados se pueden clasificar según dos aspectos principales: primero, por la categoría de almacenamiento de calor (o frío) (la forma en que se añade y se extrae agua del tanque de almacenamiento y su efecto en la estratificación ); segundo, por la categoría de gestión auxiliar de calor (o frío) (la forma en que se pueden integrar calentadores o enfriadores auxiliares no solares térmicos en el sistema). ^{[ 4 ]}

Es importante mantener la estratificación (la variación de la temperatura del agua, que va desde más fría en la base del depósito hasta más cálida en la parte superior) para que el sistema combinado pueda suministrar agua caliente o fría, así como agua para calefacción y refrigeración de espacios a diferentes temperaturas.

Por lo tanto, un sistema solar combinado puede describirse como de tipo B/DS, CS, etc.

Dentro de estos tipos, los sistemas pueden configurarse de diversas maneras. Para una vivienda unifamiliar, pueden incluir, o no, los depósitos de almacenamiento, los controles y el sistema auxiliar de calefacción y refrigeración integrados en un único módulo prefabricado . Por otro lado, también existen grandes sistemas centralizados que dan servicio a varias propiedades.

Los sistemas combinados más sencillos —los de tipo A— no cuentan con un dispositivo de almacenamiento controlado. En su lugar, bombean agua caliente (o fría) desde los colectores solares a través de tuberías de calefacción central por suelo radiante , empotradas en la losa de hormigón. Esta losa se engrosa para proporcionar masa térmica y permitir que el calor y el frío de las tuberías (situadas en la parte inferior de la losa) se liberen durante la noche.

El tamaño y la complejidad de los sistemas combinados, así como la cantidad de opciones disponibles, hacen que comparar las alternativas de diseño no sea sencillo. Si bien es posible obtener aproximaciones útiles del rendimiento con relativa facilidad, las predicciones precisas siguen siendo difíciles.

Existen diversas herramientas para el diseño de sistemas solares combinados, que van desde las directrices del fabricante hasta los nomogramas (como el desarrollado para el Grupo de Trabajo 26 del IEA SHC ) y varios programas informáticos de simulación de distinta complejidad y precisión.

Los sistemas solares combinados generalmente utilizan calefacción y refrigeración por suelo radiante..

Se puede utilizar tecnología solar térmica de concentración para fabricar colectores lo más pequeños posible.

Los sistemas solares combinados utilizan tecnologías similares a las empleadas para el agua caliente sanitaria solar y para la calefacción central y por suelo radiante convencionales , así como a las utilizadas en los sistemas auxiliares, ya sean tecnologías de microgeneración o de otro tipo.

La característica distintiva de los sistemas combinados es la forma en que se combinan estas tecnologías y los sistemas de control utilizados para integrarlas, además de cualquier tecnología de estratificación que pueda emplearse.

A finales del siglo XX, los sistemas solares de agua caliente ya eran capaces de cubrir una parte importante de las necesidades de agua caliente sanitaria en muchas zonas climáticas . Sin embargo, solo con el desarrollo de técnicas de construcción fiables y de bajo consumo energético en las últimas décadas del siglo, la extensión de estos sistemas para la calefacción de espacios se volvió viable en zonas climáticas templadas y frías .

A medida que disminuye la demanda de calor, se reduce el tamaño y el coste total del sistema, y ​​se pueden aprovechar mejor las temperaturas más bajas del agua, típicas de la calefacción solar, sobre todo si se combina con calefacción por suelo radiante o mural. El volumen que ocupa el equipo también se reduce, lo que aumenta la flexibilidad de su ubicación.

Al igual que otros sistemas de calefacción en edificios de bajo consumo energético, el rendimiento del sistema es más sensible al número de ocupantes, la temperatura ambiente y las tasas de ventilación, en comparación con los edificios convencionales, donde dichos efectos son pequeños en relación con la mayor demanda energética general.

• Bomba de calor geotérmica
• Energía solar de concentración de calor renovable (utilizada en estos sistemas para producir calefacción y no electricidad).
• energía renovable
• Refrigeración solar
• Calefacción solar
  • Calefacción solar central
• energía solar térmica

• Sitio web oficial del Grupo de Trabajo 26 del IEA SHC
• Proyecto del Programa Europeo Altener: Sistemas solares combinados
• Prueba de sistemas solares térmicos para agua caliente y calefacción (junio de 2004)
• La transferencia de calor intertemporal integra la captación de energía solar térmica y el almacenamiento térmico.
• Informes de pruebas de sistemas combinados - Mayormente en alemán

• Sistemas de calefacción solar para viviendas: Manual de diseño para sistemas solares combinados , James y James, ISBN 1-902916-46-8(Por el equipo de la Tarea 26)