Tecnologia escalfadora d'aigua solar

Escalfador d’aigua solar, dispositiu que utilitza energia calorífica solar per produir aigua calenta. Un escalfador d’aigua típic consisteix en un col·lector solar muntat al terrat d’un edifici i connectat amb un dipòsit d’emmagatzematge d’aigua. Segons el sistema, l’aigua no calenta pot circular des del dipòsit a través del col·lector per escalfar-se directament o pot ser escalfada per un fluid d’intercanvi de calor d’alta capacitat que s’escalfava al col·lector i transfereix la seva calor a través de tubs a l’aigua a el dipòsit Si bé la transferència de calor del col·lector solar a l’aigua no calentada es pot facilitar passivament sense mitjans mecànics, els sistemes d’aigua calenta solars “actius” utilitzen electricitat per circular el fluid d’intercanvi de calor i fer funcionar bombes i controladors mecànics.

Tot i que la pràctica d'utilitzar el sol per escalfar aigua per a ús domèstic es pot remuntar a diverses cultures antigues, no va ser fins al 1891 que es va vendre comercialment el primer sistema solar d'aigua calenta patentat. Inventat per Clarence Kemp a Baltimore, Maryland, el sistema fou anomenat "Climax" i era popular a Califòrnia i altres estats càlids nord-americans. Atès el cost i la molèstia relativament elevats d’utilitzar combustibles convencionals per escalfar aigua, moltes llars estaven desitjoses d’invertir en aquests escalfadors solars d’aigua calenta. Tot i això, el sistema Climax es limitava al fet que l'element de calefacció es duplicava com a dipòsit d'emmagatzematge, restringint així la quantitat d'aigua calenta disponible. El 1909 William J. Bailey va patentar un sistema que separava el dipòsit d’emmagatzematge d’aigua de l’element de calefacció solar, formant la base del disseny dels escalfadors solars d’aigua calenta que s’utilitzen actualment.

Sistemes actius i passius

Els sistemes actius d'aigua calenta solar utilitzen bombes mecàniques i controladors diferencials per regular i dirigir el flux del fluid de transferència de calor o de l'aigua del col·lector solar al dipòsit. Els controladors senten la diferència de temperatura entre l’aigua del dipòsit i la temperatura del col·lector solar i encenen la bomba quan l’aigua del dipòsit es refreda per sota de la temperatura del col·lector. Algunes bombes funcionen amb electricitat elèctrica (electricitat de línia), i d’altres funcionen amb electricitat generada per un panell solar fotovoltaic. Mentre que alguns sistemes d’energia solar circulen pel líquid només quan el sol brilla i emmagatzema l’aigua escalfada en dipòsits ben aïllats per escalfar espais nocturns, d’altres utilitzen l’electricitat de la xarxa com a còpia de seguretat durant la nit i la nit. En sistemes solars actius d’aigua calenta, els dipòsits d’emmagatzematge d’aigua poden situar-se a l’interior del sostre o en qualsevol altra ubicació que minimitzi la pèrdua de calor per l’aire fred, ja que el flux d’aigua no depèn exclusivament de la gravetat. Per tant, aquests dipòsits es poden combinar amb els cilindres d’aigua calenta dels sistemes de calefacció de l’espai domèstic, i el sistema d’aigua calenta solar es pot utilitzar per preescalfar l’aigua del cilindre a l’hivern per a la calefacció de l’espai.

Els sistemes passius, que es basen en la gravetat en lloc de l'electricitat, són més eficients en els climes calents on no hi ha congelació nocturna o d'hivern. Alguns sistemes passius utilitzen una configuració de termosifó que utilitza fluxos de gravetat i calor convectius. L’aigua freda des d’una alçada baixa per gravetat cap al col·lector solar i, a mesura que l’aigua passa pel col·lector i s’escalfa, s’eleva per convecció fins arribar al dipòsit d’emmagatzematge de nou. Un altre tipus de sistema passiu és el sistema d'emmagatzematge col·lectiu integrat, en el qual el col·lector forma la part superior del tanc d'emmagatzematge d'aigua i escalfa l'aigua directament al dipòsit.