LECCIÓN 6: SISTEMA DE APOYO AUXILIAR
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Dado que el recurso solar es intermitente, es necesario contar con un sistema de apoyo auxiliar que pueda atender la demanda energética en momentos de poco sol. La correcta selección del equipo de apoyo auxiliar a un Sistema Solar Térmico (SST) es de gran influencia en la eficiencia del sistema en su conjunto. Los equipos de apoyo auxiliar de mayor eficiencia energética son los calefones modulantes por temperatura y encendido automático, o bien, las calderas modulantes por temperatura.
Como se explicó anteriormente, la eficiencia de los SST depende de la radiación solar. En épocas de verano o primavera, el SST puede proveer el 100% de las necesidades de agua caliente sanitaria. No obstante, en épocas frías de baja irradiación o bien en días nublados, el SST no podrá proveer suficiente energía para satisfacer la demanda. Por este motivo, es necesario contar con un sistema de apoyo que permita al usuario tener la seguridad de estar siempre abastecido de agua caliente sanitaria. Los sistemas de apoyo pueden utilizar gas o electricidad para esta función. En la figura 16 se resumen las diferencias entre ellos.
Al sistema conformado por un SST y un sistema de apoyo a gas o eléctrico, se lo conoce como sistema solar híbrido. Es necesario considerar la eficiencia del sistema de apoyo para su uso en solar térmica. El uso de termotanques o calefones convencionales de baja eficiencia como sistemas de apoyo conlleva a una baja de eficiencia del sistema completo, dado que los mismos poseen una llama piloto que se mantiene encendida independientemente de si el agua del equipo solar está caliente o no.
Adicionalmente a ello, el gas quemado no transmite el 100% de su energía sino solo una parte de ella. Por este motivo, el sistema de apoyo siempre influirá sobre el total de energía solar aprovechada.
Los sistemas de apoyo a los SST de mayor eficiencia energética son los calefones modulantes por temperatura y encendido automático o bien las calderas de llama modulante por temperatura. A estos, les siguen los termotanques de eficiencia energética tipo A o B. En tercer lugar se encuentran los sistemas de apoyo eléctrico como termotanques o calefones eléctricos. La resistencia dentro del tanque de acumulación del SST está totalmente desaconsejada, prefiriéndose un termotanque eléctrico clase “A” como alternativa. La correcta selección de un equipo de apoyo tiene prácticamente la misma influencia que la correcta selección del equipo solar.
Para el caso de ACS y los usuarios de gas natural de red, los consumos reales de gas natural pueden variar entre 1 a 1,5 m3/día, según la tecnología empleada para calentar agua.
Es necesario que el sistema de apoyo auxiliar sea eficiente, de manera que el SST funcione correctamente. El solo hecho de incorporar un sistema de apoyo eficiente puede generar prácticamente la misma cantidad de ahorro de energía que un SST.
La Figura 16 muestra los distintos consumos de gas que se obtienen del uso conjunto de termotanques/ calefones y SST para condiciones promedio [7]. Los termotanques, además de tener un consumo de mantenimiento constante, tienen otra limitación cuando se los combina con equipos solares. Si unos minutos antes que el sol comience a calentar la temperatura de agua llega al mínimo de termostato, el
quemador comienza a calentar el agua y minutos después, cuando el sol está listo para calentar, el quemador ya lo hizo, con lo que se produce esta competencia entre los sistemas convencionales y solares que disminuye su eficiencia. Esta limitación no ocurre en el caso de los calefones modulantes, ya que por una parte no tienen consumo pasivo (piloto) y por la otra, solo funcionan si hay demanda y el agua en el tanque de acumulación del equipo solar tiene una temperatura inferior a la deseada. De hecho, estas mismas consideraciones se aplican a los termotanques eléctricos, ya que las pérdidas de calor en los tanques y consumos de mantenimiento son similares a la de los equipos a gas.
El mismo fenómeno de llama piloto ocurre en calefones no modulantes y adicionalmente se suma a la ineficiencia que no modula su llama en función de la temperatura de entrada. En este caso puede ocurrir que el agua entre al calefón a 60°C, este encienda y lleve el agua a temperatura de ebullición, no solo disminuyendo la eficiencia del sistema híbrido sino generando situaciones peligrosas de uso, tanto para el usuario, como para el equipo.
En definitiva, los sistemas de apoyo asociados a sistemas solares deben ser cuidadosamente analizados y solo usar aquellos equipos sin consumo pasivo. Cuando las condiciones exijan uso de termotanques eléctricos (p. ej.: en zonas con falta de acceso al gas por red) o no exista opción de utilizar calefón modulante o caldera, se deben utilizar los equipos de menor consumo pasivo, etiquetados según la Norma IRAM 62.410 “Etiquetado de eficiencia energética para calentadores de agua eléctricos, de acumulación, para uso doméstico”.
Es interesante y oportuno mencionar que algunos fabricantes argentinos ya cuentan con modelos de termotanques eléctricos clase A, con sistema inteligente de apoyo solar, que registra la temperatura de la parte superior del tanque, de modo que solo mantienen caliente una pequeña reserva de agua caliente, a menos que el usuario elija otro modo de operación. Dicho sistema inteligente reduce los consumos pasivos.
La figura 17 muestra los ahorros y la energía perdida para varias combinaciones de equipos solares térmicos y sistemas convencionales de apoyo a gas.
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