EL ACUMULADOR.
Los acumuladores son las unidades capaces de almacenar energía. Están destinados a almacenar agua caliente.
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Acumulador de doble envolvente: el sistema de doble envolvente consiste en dos depósitos , uno dentro de otro. El fluido del circuito primario circula por la envolvente exterior, es decir entre el depósito exterior y el interior. El agua de consumo se encuentra en el depósito interior. Son apropiados para bajas necesidades de acumulación (aproximadamente hasta 300 litros).
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Acumulador con serpentín intercambiador (Interacumulador): el intercambiador es en forma de serpentín y debe tener la longitud y forma apropiada para el volumen acumulado de agua a calentar. Es apropiado para grandes volúmenes de acumulacíon (superior a 300 litros), y situado en la parte inferior del acumulador evita la formación de bacterias (legionela), por obtenerse temperaturas homogéneas dentro del acumulador.
Materiales
Los materiales que se usan habitualmente en los acumuladores de energía solar son:
• Acero. Es el más como de todos los materiales usados. Posee unas características económicas muy adecuadas para el uso solar. Necesita una protección adicional a la corrosión, usando generalmente pintura Epoxi, acero vitrificado o acero galvanizado. En el caso de utilizar acero galvanizado en caliente, se debe comprobar que la temperatura del agua no supere los 65OC.
• Acero inoxidable. Es probablemente el mejor material disponible en el mercado. Tiene todas las ventajas y prácticamente el único inconveniente es su precio.
• Aluminio. Su precio es asequible, pero suele presentar gran número de problemas de corrosión, por lo que no se recomienda su uso salvo casos excepcionales.( la normativa vigente no permite la utilización de acumuladores de aluminio; consulta el pto. 3.4.2. Acumuladores de la sección HE-4 del CTE ).
• Fibra de vidrio reforzada y plásticos. Son unos materiales que están poco estudiados por lo que aún deben evolucionar técnicamente para garantizar su durabilidad. Pero en un futuro su utilización será mucho más corriente.
Forma y disposición.
La forma de los acumuladores suele ser cilíndrica ya que constructivamente presenta una serie de ventajas frente a otras disposiciones. La superficie vertical debe ser mayor que la horizontal para favorecer la estratificación del fluido. Otra ventaja de la disposición vertical del acumulador es el ahorro de espacio al aprovechar la altura de los huecos en vez de la superficie.
La estratificación en el interior del acumulador se realiza por la variación de densidad del fluido debido a la temperatura. El fluido, al calentarse, se vuelve menos denso, por lo tanto más ligero, y asciende mediante movimientos colectivos. A su vez, cuando el fluido se enfría gana densidad, y desciende al ser más pesado que el fluido caliente que le rodea. Esta circulación favorece el intercambio energético en el seno del fluido.
Esta estratificación se aprovechará para obtener un mejor rendimiento a la hora de coger el agua para el consumo y el agua para el sistema de colectores. Por tanto, dentro del acumulador se utilizará el agua de la parte superior para consumo mientras que el agua de la parte inferior (más fría) será retornada a los colectores para su calentamiento, eso produce una serie de células de movimiento, llamadas células convectivas.
Lo que se produce en el interior del acumulador es un gradiente térmico. La parte más caliente estará en la parte superior y es la que se empleará para realizar la captación de agua de consumo. La parte más fría será la inferior, de donde saldrá el fluido para su calentamiento en los paneles solares.
No es posible instalar o conexionar un sistema de apoyo (energía convencional) directamente en el interacumulador o acumulador solar ( pto 4 del apartado 3.3.3.2. del HE 4 del CTE), ya que esto supone una disminución de las posibilidades de la instalación solar para proporcionar las prestaciones energéticas que se pretenden obtener con este tipo de instalaciones.
Para los equipos de instalaciones solares que vengan de fábrica preparados para albergar un sistema auxiliar eléctrico, se anulará esta posibilidad de forma permanente, mediante sellado irreversible u otro medio.
En las instalaciones, es conveniente ajustar los termostatos a una temperatura baja (45°C), con el fin de no utilizar, en la medida de lo posible, el sistema de energía auxiliar, de tal forma que solo entre en funcionamiento cuando sea estrictamente necesario y de forma que se aproveche al máximo posible la energía extraída del campo de captación solar.
Dimensionado de acumuladores.
Existen sistemas de almacenamiento estacional, es decir, que acumulan energía solar en verano para consumirla en invierno, pero estos sistemas tienen que desarrollarse tecnológicamente para garantizar un buen rendimiento.
Generalmente, la dimensión de los acumuladores se hace para ciclos diarios y su misión es satisfacer las necesidades de agua caliente durante el periodo de tiempo en el que no existe radiación solar. Si se gasta la energía acumulada habrá que hacer uso de una energía en apoyo, generalmente una caldera.
Para establecer el acumulador óptimo es necesario conocer:
• La superficie de los colectores.
• La temperatura de utilización.
• El desfase entre la captación, el almacenamiento y el consumo.
Los estudios teóricos y experimentales, corroborados por ya varios años de experiencia, reflejan que el volumen óptimo de la dimensión de los acumuladores para ciclos diarios está en torno a 70 litros de agua por cada metro cuadrado de colector. Se sabe que:
• Aumentar este valor no conduce a un mayor aprovechamiento y lo único que produce es el aumento del coste del acumulador.
• Disminuir este valor provoca una reducción en el rendimiento del equipo, pudiendo causar problemas de corrosión y de recalentamiento excesivo del agua.
Es evidente que para obtener agua a mucha temperatura se debe reducir el almacenamiento.
Otro punto a tener en cuenta en el dimensionado es la relación entre captación, almacenamiento y consumo. Si coinciden el periodo de captación y el de consumo (se realizan sobre las horas centrales del día) se podrá reducir el volumen del acumulador, pero siempre cumpliendo la relación siguiente:
50 < V /A < 180
Siendo:
A la suma de las áreas de los captadores ( m2 )
V el volumen del depósito de acumulación solar ( litros )
Si los desfases son superiores a 24 horas, el volumen óptimo está entre 60 y 90 l/m2. Los desfases superiores producirán aumentos en los volúmenes específicos.
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