El Colector de placa plana
Es el convertidor solar térmico que convierte la energía solar en energía térmica extraída del mismo mediante un fluido y que aprovecha el efecto invernadero. La conversión se realiza mediante una placa metálica que transfiere la energía térmica a un líquido en contacto con la placa. Otros elementos del colector son:
- Cubierta transparente– Permite aprovechar más energía mediante el conocido efecto invernadero. Impide que la radiación infrarroja emitida por el absorbedor se pierda, posibilitando que la misma vuelva a la placa absorbedora y sea aprovechada. Proporciona la estanquidad necesaria para evitar la entrada de agua o aire. Se debe prestar especial atención a su resistencia mecánica, pues debe soportar la fuerza del viento o la presión de la nieve acumulada. Los materiales más empleados son el vidrio – La transmisión energética debe ser elevada y depende del espesor, del ángulo de incidencia y del tipo de vidrio. Suelen ser recocidos o templados, lo que mejora sus propiedades mecánicas sin empeorar la óptica. Deben soportar las posibles presiones externas, así como las dilataciones o enfriamientos rápidos (debido a tormentas). Plástico – Presentan propiedades ópticas similares al vidrio, facilitando también el efecto invernadero. Pesan poco y son poco frágiles, además tienen baja conductividad térmica. Como inconvenientes está el posible abombamiento al dilatarse y que son inestables a la luz ultravioleta reduciéndose con el tiempo su transmisión energética. Doble vidrio – Aumentan el efecto invernadero y reducen las pérdidas por convección. Aumentan la temperatura de la placa absorbedora y la del fluido caloportador. Sin embargo, son elevados en precio y las pérdidas ópticas con lo que serán de aplicación exclusiva en condiciones ambientales frías.
- El absorbedor – Recibe la radiación solar y la convierte en calor que se transmite al fluido caloportador. Las formas son diversas: placas metálicas separadas unos milímetros, una placa metálica con tubos soldados o embutidos o dos placas metálicas con una circuito en su interior. La cara expuesta al sol debe captar la mayor cantidad de rayos de sol por lo que se suele pintar de color negro u oscuro para conseguir una superficie selectiva (muy absorbente a la radiación y baja emitividad).En cuanto a la transmisión del calor desde la placa al líquido es muy buena en absorbedores de doble lámina y algo peor con tubos adosados. Es importante evitar los puentes térmicos entre el absorbedor y la carcasa, debiendo estar bien aislados térmicamente (calorifugados).
- Aislamiento posterior – Se emplea para reducir las pérdidas térmicas en la parte trasera del absorbedor que debe ser de baja conductividad térmica. Los materiales pueden ser lana de vidrio, lana de roca, corcho, poliestireno o poliuretano. Se suele incluir una lámina reflectante (aluminio) tras la placa absorbedora que refleja la radiación posterior reenviándola a la placa.
- La carcasa – Protege y soporta los elementos de colector, permitiendo además anclar y sujetar el colector al edificio. Debe resistir los cambios de temperatura (dilataciones) sin perder la estanquidad. Debe resistir la corrosión. Se hacen colectores completamente estancos al aire, si bien pueden realizarse estancos al agua pero no al aire (orificios en la parte baja).
Colectores de vacío
Son convertidores solares térmicos que permiten obtener mayores temperaturas. Aplicados a temperaturas medias pueden emplearse para producir aire caliente y en procesos industriales. Son capaces de aprovechar la radiación difusa y también funcionan con tiempo frío.
El elemento colector se encuentra insertado en un tubo al que se le ha practicado vacío, este reduce las pérdidas y los riesgos de corrosión y deterioro, con lo que la durabilidad es mayor y también el rendimiento. Existen dos tipos de colectores tubulares de vacío:
- Flujo directo – Tienen en su interior una placa absorbedora a la que hay adherido un tubo coaxial. Por este tubo circula el líquido caloportador.
- Con tubo de calor – Consiste en un tubo hueco cerrado en sus extremos y en el que hay una pequeña cantidad de fluido vaporizante. Al calentarse el tubo, el líquido absorbe el calor y se evapora, subiendo hacia la parte alta del tubo. El líquido retorna a la parte baja del tubo por la gravedad, repitiéndose de nuevo el ciclo evaporación-condensación
