El calentador solar o termosifón: orígenes, funcionamiento y beneficios

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Orígenes

En 1891 Clarence Kemp un fabricantes de tuberías y calefactores tuvo la idea de poner un tanque de agua pintado de negro dentro de una caja cubierta con un vidrio. Dándose cuenta de que a medida que el fondo de la caja se calentaba, el agua fría que se encontraba dentro del tanque absorbía el calor y se calentaba lo necesario para pode darse un baño.  Dando los primeros pasos a lo que en nuestros días conocemos como calentador solar o termosifón. Y convirtiéndose en el primer sistema agua caliente solar patentado. Kemp llamó al dispositivo: “Climax” y fue muy popular en el sur de los EE.UU.

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Unos años más adelante en los Ángeles (California), exactamente, en el verano de 1909 una pequeña tienda al aire libre, regentada por el ingeniero William J.Bailey, comenzó a vender al público un tipo de colector solar para la producción de agua caliente domiciliaria. Una de las novedades de este sistema era que suministraba agua caliente tanto días como de noche.

Y es que Bailey, antes de dedicarse a la venta de calentadores solares, estaba a la búsqueda de una cura para su enfermedad: tuberculosis. Durante su tratamiento descubrió por casualidad que su médico, el doctor Remington, estaba experimentado con calentadores solares de agua en su clínica. Separando el calentador solar en dos partes diferentes: un colector de calor solar y un depósito de acumulación de agua. El propio colector estaba construido a través de un serpetín situado en el interior de un cajón que tenía una tapa de vidrio suspendido sobre el muro sur de su casa. El agua que estaba dentro del serpentín se calentaba rápido y pasaba a un depósito convencional que esta situado en la cocina.

Ambos comenzaron a trabajar juntos e incluso Bailey añadió la opción de para en las épocas de poca luz solar se añadiera un calentador auxiliar para cubrir el servicio de agua caliente sanitaria sin problemas.  El éxito del modelo fue tal que las ventas de la compañía le permitieron convertirse en sociedad anónima en 1911, sólo dos años después de que Bailey vendiera su primer equipo.

¿Cómo funciona un calentador solar?

El calentador solar o termosifón es un dispositivo que utiliza la energía solar que llega a la superficie terrestre en forma de radiación, para calentar agua. Su uso más común es para calentar agua para uso en servicios sanitarios (duchas, lavado de ropa o trastes etc.) o piscinas, tanto en viviendas como en hoteles o en otras industrias.

Una de sus ventajas es que puede disminuir el consumo energético utilizado para calentar agua hasta en un 75%. O incluso hasta un 100% si se sustituye completamente, eliminando el consumo de gas o electricidad en ciertas épocas del año. La eficiencia de los calentadores no es excesiva, pero como la energía es gratuita y amigable con el Medio Ambiente podemos decir que su uso es, casi siempre, muy rentable.

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Funcionamiento

• Ley de la física

Se basa en las reglas físicas que rigen la densidad del agua. Estas reglas provocan movimientos en masas de agua de distintas temperaturas. Puede parecer un poco complicado, pero en realidad es muy sencillo. El agua tiene una densidad distinta dependiendo de la temperatura que tenga. Por así decirlo, pesa más o menos. El agua caliente pesa menos que el agua fría. Esto hace que, en un circuito de agua cerrado, si aplicamos calor a una parte del circuito (por ejemplo, mediante un panel solar térmico), el agua caliente tenderá a subir, el agua fría bajará para ocupar ese hueco y pondremos esa agua en movimiento. Y en esta ley física se basa el sistema de agua sanitaria calentada por termosifón solar.

• Componentes

1. Colector solar

También llamado captador solar o panel termo solar, es la parte que se encarga de captar y transferir la energía solar al agua. Consiste en una placa metálica en la que va embutida o pegada una tubería o conducto, formando meandros, por donde fluye el agua. Placa y tubería están pintados de negro mate o cubiertos con pinturas selectivas como el cromo negro para evitar reflejar la luz y así lograr una mayor absorción de calor. Todo ello va en una caja aislada térmicamente, con uno de los lados grandes,el que estará expuesto al sol, formado por un cristal.

2. Depósito de almacenamiento del fluido

Hay dos modos de conectarse con el colectorː

Modo directoː se conecta con la entrada y la salida del colector. Durante el día, el agua se recircula una y otra vez entre el colector y el depósito. Después de un tiempo y dependiendo de las dimensiones de los componentes, el agua se calentará para su uso posterior.

Modo indirectoː el colector se conecta con un circuito de tuberías con un intercambiador dentro del depósito de almacenamiento.

3. Sistema

Nos referimos a todas las tuberías, bombas, sistemas de control, llaves de paso, y accesorios con las que cuente el calentador solar. Todo ello, se conecta por medio de tuberías: el colector con el depósito y el calentador con las tuberías de una casa.

Tipos de calentadores solares o termosifón

1. Termosifón ACS sin intercambiador (o sistema directo)

Se llama así por el flujo directo del agua. El agua fría llega hasta la cámara en la que se calienta y se acumula ahí. Cuando se abre un grifo de agua caliente, esta fluye desde la cámara del acumulador hasta el grifo abierto. Es decir, el flujo de agua hacia el termosifón ACS funciona solo cuando se activa un grifo que requiere agua caliente. Cuando está desactivado, el agua permanece estática en el acumulador. El agua que recibe la acción calorífica del panel solar tiene un recorrido corto y cíclico.

2. Termosifón ACS con intercambiador

Este sistema se utiliza cuando la cámara del acumulador tiene que estar dentro de casa. En este caso, las tuberías del sistema cerrado que reciben directamente el calor del sol fluyen a lo largo de las casas hasta un acumulador de interior. Ahí calientan continuamente el agua de su interior, de manera que esté disponible para su uso.

3. Termosifón ACS con circulación forzada

El sistema de termosifón ACS es el que se utiliza cuando, por particularidades de la casa, el agua no puede fluir de manera natural. Se llama circulación forzada porque hace uso de una bomba que obliga al agua del sistema cerrado de tuberías a subir hasta el panel solar térmico. Aunque sigue siendo más eficiente energéticamente que otros tipos de calentadores, al hacer uso de la energía solar para calentar el agua, lo cierto es que sí hay un gasto extra de energía en mantener el agua del circuito cerrado en movimiento mediante una bomba.

Beneficios e inconvenientes