¿Cómo funcionan los tubos de vacío solares?
Un colector solar de tubos de vacío es un tipo de panel solar que aprovecha la energía solar térmica. El objetivo de los captadores solares es convertir la radiación solar en energía térmica.
El captador solar de tubos de vacío consiste en un conjunto de tubos cilíndricos. Los tubos están formados por un absorbedor selectivo, situado sobre un asentamiento reflector y rodeado de un cilindro de vidrio transparente.
Entre el tubo exterior transparente y el absorbedor interior se ha hecho el vacío. Con ello, se evitan las pérdidas termodinámicas por conducción y convección desde la superficie absorbente. Esta característica permite alcanzar temperaturas de más de 100ºC y aprovechar mucho más la radiación solar.
Este tipo de paneles solares tienen un rendimiento superior al de los colectores planos.
Los tubos de vacío solar se pueden utilizar para obtener agua caliente sanitaria, sistemas de calefacción, climatización de piscinas, etc.
Tipos de colectores solares de tubos de vacío
Actualmente, hay dos tipos de colectores solares térmicos de tubos de vacío, con técnicas bastante diferenciadas en cuanto a la transmisión del calor desde el tubo de vacío hasta el circuito primario.
- Los colectores solares de vacío con flujo directo.
- Los captadores solares de vacío heat pipe.
Colectores solares de vacío con flujo directo
Los captadores solares de vacío con flujo directo disponen de un captador de calor principal del circuito primario en la parte superior del tubo. Cada tubo se conecta con este captador mediante un circuito de ida y otro de regreso (a veces pueden llegar a 20 tubos).
Por este circuito se hace circular el fluido del circuito primario que se calienta durante el recorrido y transporta la energía térmica a un intercambiador de calor.
Los circuitos interiores de los tubos presentan dos configuraciones básicas: el circuito concéntrico o circuito separado.
Colectores solares de vacío heat pipe
En este sistema, como en el caso anterior, los colectores solares térmicos disponen de un colector solar principal del circuito primario en la parte superior. En este caso, el tubo de vacío dispone de un tubo de cobre central sellado y lleno de una mezcla alcohólica.
Este tubo se conecta en el absorbedor del captador mediante una pipeta condensadora. La pipeta realiza un intercambio de calor hacia el circuito primario.
La radiación solar hace calentar el absorbedor y evapora la mezcla alcohólica de su interior. La mezcla evaporada sube hasta el condensador situado en el panel solar térmico. En este punto, cederá el calor en el circuito primario y se condensa de nuevo volviendo a la parte inferior del captador por su propio peso.
Una de las características específicas de este tipo de captadores es que algunos modelos permiten inclinar cada tubo de forma individual. Esta característica es muy útil en las ubicaciones que, por requisitos del edificio, sea necesario montar los colectores solares desorientados del sur.
¿Cómo funciona un colector solar de tubos de vacío?
En los colectores de tubos de vacío solar el efecto aislante se logra mediante un vacío en un tubo de vidrio o en el espacio de dos tubos de vidrio dispuestos concéntricamente.
Esta técnica reduce en gran medida la transferencia termodinámica de calor al aire ambiente a través de pérdidas convectivas reducidas.
Especialmente en invierno, los colectores de vacío, debido a su buen aislamiento, obtienen un rendimiento térmico significativamente más alto que los colectores solares de placa plana. La resistencia a temperaturas muy bajas se da como un promedio de -30 grados Celsius.
Los fabricantes individuales del campo de la energía solar citan el límite de tubos de 70 mm a -50 grados Celsius. Sin embargo, se debe proporcionar protección contra heladas a temperaturas inferiores a -10 grados Celsius para las líneas.
Para realizar esta protección existen varias posibilidades. Las soluciones más comunes son los aditivos anticongelantes para calentar el medio. Para sistemas que funcionan con agua pura, el controlador solar controlará los límites de temperatura.