Paneles solares calefactados para invierno | tutorial completa

La energía solar puede ser aprovechada y aplicada de diversas formas, no solo a través de los paneles solares fotovoltaicos que convierten la luz en electricidad. Existen otros métodos para aprovechar la energía solar, como los sistemas de calefacción solar. Estos sistemas se diseñan e integran en el hogar, utilizando ventanas orientadas al sur que capturan el sol cuando está bajo en el cielo durante el invierno y dirigen la energía térmica hacia masas térmicas, como paredes y pisos gruesos que retienen el calor durante largos períodos. En verano, el diseño evita que entre el exceso de sol en la casa y las masas térmicas se mantienen frescas durante todo el día.

Los sistemas de calefacción solar no son algo nuevo, ya que los seres humanos hemos aplicado este concepto durante milenios. Los antiguos griegos, por ejemplo, tenían solarios o espacios interiores que se mantenían cálidos gracias a la captura y almacenamiento eficiente de la energía solar.

Hoy en día, cerca de un tercio de todos los hogares tienen dificultades para pagar sus facturas de energía. Por lo tanto, los hogares pueden beneficiarse investigando las diferentes formas en que los paneles o sistemas de calefacción solar pueden mantenernos calientes y reducir drásticamente esas facturas exorbitantes.

Por supuesto, los propietarios pueden necesitar subsidios para poder costear las mejoras. Actualizar la fuente de calor puede no ser la opción más económica si lo que tienes actualmente es demasiado caro. Sin embargo, si descubres que mejorar tu sistema es factible, los sistemas de calefacción solar son una excelente opción.

¿Qué son los sistemas de calefacción solar activos y pasivos?

Existen dos métodos de calefacción solar que pueden utilizarse para calentar tu hogar: calefacción solar pasiva y calefacción solar activa.

Calefacción solar pasiva

La calefacción solar pasiva se refiere a la técnica de utilizar la abundante energía solar disponible para mantener tu casa caliente durante el invierno. En este enfoque, las paredes, ventanas y pisos de la casa deben diseñarse cuidadosamente para recolectar y almacenar el calor del sol durante el día y distribuirlo gradualmente en cada habitación.

En la calefacción solar pasiva, no se utilizan mecanismos activos para recolectar o distribuir el calor solar a través de los espacios habitables. En cambio, implica:

• Construir habitaciones con ventanas grandes orientadas al sol para permitir que la energía solar entre en las habitaciones.
• Utilizar pisos de concreto y mampostería de masa térmica para capturar y almacenar calor.
• Aplicar un aislamiento grueso y hermético en las paredes exteriores para retener el calor.
• Abrir y cerrar ventanas y respiraderos para regular la temperatura.
• Utilizar persianas, cortinas o contraventanas aisladas para atrapar el calor en condiciones de clima frío.

Existen varias ventajas del diseño de calefacción solar pasiva:

• La calefacción solar pasiva no agrega mucho al costo de una casa de nueva construcción.
• Puede reducir el consumo de energía en un 25% o más en comparación con los diseños estándar de viviendas.
• Incluso si tu casa no es adecuada para paneles solares fotovoltaicos, la calefacción solar pasiva puede ayudarte a ahorrar dinero en electricidad.
• El diseño de edificios de apartamentos para utilizar calefacción solar pasiva puede reducir drásticamente el consumo de energía para muchas personas al mismo tiempo.

Sin embargo, también hay algunas desventajas del diseño de calefacción solar pasiva:

• La ingeniería necesaria para diseñar una casa con calefacción solar pasiva requiere un trabajo profesional e instalación, lo que puede aumentar los costos de construcción.
• La adaptación de sistemas existentes generalmente no es rentable y las casas más antiguas pueden no tener el aislamiento adecuado necesario para almacenar la energía térmica capturada durante el día. Recomendamos encarecidamente realizar una auditoría energética en el hogar antes de actualizar a calefacción solar pasiva o instalar paneles solares.
• Si tu casa está rodeada de árboles grandes y/o colinas empinadas, es posible que no reciba la cantidad suficiente de luz solar para marcar una gran diferencia, por lo que no se recomienda eliminar árboles que ya brindan otros beneficios.

Calefacción solar activa

A diferencia de los sistemas pasivos, los sistemas de calefacción solar activa utilizan dispositivos mecánicos como bombas, colectores y tanques de almacenamiento para circular el calor en toda la casa.

En un sistema de calefacción solar activa, un colector (compuesto por paneles de placa plana) recoge la energía solar del sol. El aire y el líquido dentro de una tubería se calientan por el calor transferido por el colector. Este calor se lleva directamente al espacio interior mediante una bomba o un mecanismo de ventilación, o se almacena en un sistema de almacenamiento.

Tanto los sistemas de calefacción solar activa como pasiva complementan el sistema de calefacción de tu hogar al proporcionar calor exactamente donde lo necesitas. Con la calefacción solar, puedes evitar pagar las enormes facturas de electricidad que vienen con los calentadores convencionales. La energía natural del sol actúa como un complemento económico para tu sistema de calefacción actual.

Las principales diferencias entre la calefacción solar activa y pasiva son:

• En la calefacción solar activa, se utilizan bombas, colectores, tanques de almacenamiento y otros mecanismos para circular el calor en los hogares.
• En los sistemas de calefacción solar pasiva, los colectores se utilizan para captar energía y el calor se atrapa y circula de forma natural.
• Los sistemas pasivos suelen ser menos costosos que los sistemas de calefacción solar activa.
• Los sistemas pasivos funcionan mejor en edificios nuevos, mientras que los sistemas activos se pueden usar tanto en viviendas nuevas como en viviendas renovadas.
• Los sistemas de calefacción pasiva solo se pueden implementar de manera económica en viviendas nuevas, por lo que solo es relevante para aquellos que están a punto de construir una casa nueva. Por otro lado, la calefacción activa se puede adaptar en viviendas existentes con sistemas de calefacción tradicionales.

Dado que la calefacción solar activa es una opción más práctica para la mayoría de nosotros, veamos más de cerca cómo podemos utilizarla en nuestros hogares.

¿Cuáles son las diferentes formas de utilizar la calefacción solar activa en los hogares?

Existen dos tipos básicos de sistemas de calefacción solar activa: sistemas de calefacción de aire solar y sistemas de calefacción de agua solar, también conocidos como sistemas hidrónicos.

Calefacción de aire solar

La calefacción de aire solar calienta directamente el espacio habitable utilizando calentadores de aire en la habitación. Un calentador de aire montado en el techo o en la pared succiona el aire frío hacia un colector solar donde se calienta. El aire caliente se sopla de nuevo hacia la habitación.

Con los calentadores de techo, se utilizan conductos para empujar el aire caliente hacia la habitación. En el caso de los calentadores de pared montados en muros orientados al sur, se hacen agujeros en la pared para que el aire pase hacia la habitación.

Sistemas de calefacción de agua solar

Los sistemas de calefacción de agua solar tienen colectores solares que absorben la radiación solar y la convierten en calor. Un líquido no tóxico de glicol anticongelante o agua fluye a través de los colectores solares y luego la energía térmica de los colectores se transfiere al fluido.

A medida que el líquido pasa rápidamente a través del colector solar, su temperatura aumenta entre 10° y 20°F (6°–11°C). El fluido caliente luego fluye hacia un intercambiador de calor o un tanque de almacenamiento de agua.

Existen 3 tipos principales de sistemas de calefacción de agua líquida: sistemas de suelo radiante, sistemas de radiadores de agua caliente y sistemas centrales de aire forzado. Veamos cómo funcionan estos sistemas.

A) Calefacción de agua solar: sistemas de suelo radiante

En un sistema de calefacción de suelo radiante, el líquido calentado circula a través de un sistema de tuberías que están incrustadas en un suelo de concreto delgado. El líquido calentado por energía solar de las tuberías irradia calor en cada una de las habitaciones.

Ten en cuenta los siguientes factores con la calefacción de suelo radiante:

• La eficiencia del sistema de suelo radiante puede verse comprometida si el suelo está cubierto con alfombras o moquetas gruesas.
• El suelo idealmente debería tener baldosas.
• Si el suelo radiante está diseñado cuidadosamente, se puede eliminar la necesidad de un tanque de almacenamiento de calor separado.
• Se puede utilizar una caldera convencional o incluso un calentador de agua doméstico estándar como respaldo de calor.
• Para calentar un espacio desde un punto de partida frío, los sistemas de losa radiante tardan más que otros sistemas de distribución de calor. Sin embargo, una vez en funcionamiento, proporcionan calefacción constante en todo el hogar.

Imagen: Sistema de calefacción solar de suelo radiante.

B) Calefacción de agua solar: sistemas de radiadores de agua caliente

Los sistemas de radiadores de agua caliente se instalan en el rodapié o en un punto cercano al suelo. Esto permite que el calor suba naturalmente y se distribuya de manera uniforme por todo el espacio.

Un sistema de tuberías instalado en el rodapié bombea agua caliente, transfiriendo el calor del agua a la habitación.

Para calentar una habitación de manera efectiva, los radiadores o radiadores de agua caliente requieren que la temperatura del agua esté entre 160° y 180°F (71° a 82°C). Como los colectores de placa plana pueden calentar el líquido entre 90° y 120°F (32° y 49°C), se utiliza un sistema de calefacción de respaldo (o colectores de tubos evacuados) para aumentar la temperatura del líquido calentado por energía solar.

C) Calefacción de agua solar: sistemas centrales de aire forzado

Un sistema de calefacción líquida se convierte en un sistema de calefacción de aire forzado colocando una bobina de calefacción (intercambiador de calor líquido-a-aire) en el conducto de retorno de aire de una habitación. A medida que el aire es aspirado en el conducto desde una habitación, se calienta con el líquido calentado por energía solar en el intercambiador de calor. El horno suministra calor adicional si es necesario.

La bobina de calefacción debe ser lo suficientemente grande como para transferir la cantidad de calor requerida a la habitación, incluso a la temperatura de funcionamiento más baja del colector. Los sistemas de energía solar térmica líquida funcionan mejor para la calefacción central en hogares.

¿Son buenos los paneles de calefacción solar para tu hogar?

Existen varias razones para creer que los sistemas de calefacción solar activa y pasiva son buenos para tu hogar:

• Tanto los sistemas de calefacción solar activa como pasiva reducen significativamente tus facturas eléctricas en climas fríos.
• Reemplazan los combustibles fósiles dañinos, como el gas natural, el propano, el carbón, el petróleo, etc.
• Ayudan a eliminar la contaminación del aire y proporcionan un ambiente de vida limpio.
• Puedes reclamar créditos fiscales por energía solar en tus sistemas de calefacción solar activa, y posiblemente obtener subvenciones, incentivos y subsidios financieros en tus sistemas de energía solar.
• La mayoría de los hogares en los Estados Unidos utilizan calefacción que funciona con combustibles fósiles, y si instalar un sistema de calefacción solar activa o pasiva no tiene sentido para tu casa, practicar la eficiencia energética puede ayudarte a ahorrar en las facturas de calefacción.
• Si tienes calefacción eléctrica, los paneles solares pueden alimentar la calefacción de tu hogar y ahorrarte dinero todos los días. Cuántos paneles solares necesita tu hogar para mantener tu electricidad funcionando.

Consultas habituales

¿Cuál es la diferencia entre la calefacción solar activa y la pasiva?

La calefacción solar activa utiliza dispositivos mecánicos, como bombas y colectores, para circular el calor en el hogar, mientras que la calefacción solar pasiva se basa en el diseño de la casa para capturar y almacenar el calor del sol utilizando ventanas y masas térmicas.

¿Cuáles son las ventajas de la calefacción solar pasiva?

La calefacción solar pasiva no agrega mucho al costo de una casa de nueva construcción, reduce el consumo de energía en un 25% o más en comparación con los diseños estándar de viviendas, y puede ahorrarte dinero en electricidad incluso si tu hogar no es adecuado para paneles solares fotovoltaicos.

¿Cuáles son las desventajas de la calefacción solar pasiva?

La calefacción solar pasiva requiere ingeniería y trabajo profesional, lo que puede aumentar los costos de construcción. No es rentable para viviendas existentes y puede no funcionar correctamente si tu casa está rodeada de árboles grandes o colinas empinadas que bloquean la luz solar.

¿Cuáles son los diferentes tipos de sistemas de calefacción de agua solar?

Los diferentes tipos de sistemas de calefacción de agua solar incluyen sistemas de suelo radiante, sistemas de radiadores de agua caliente y sistemas centrales de aire forzado.

¿Por qué los sistemas de calefacción solar son buenos para tu hogar?

Los sistemas de calefacción solar reducen las facturas eléctricas, reemplazan los combustibles fósiles, ayudan a eliminar la contaminación del aire y pueden ofrecer beneficios financieros como créditos fiscales y subvenciones.

¿Qué pasa si mi casa no es adecuada para la calefacción solar pasiva o activa?

Si tu casa no es adecuada para la calefacción solar pasiva o activa, puedes practicar la eficiencia energética para reducir el consumo de energía y ahorrar en las facturas de calefacción.

¿Cuántos paneles solares necesito para alimentar la calefacción de mi casa?

La cantidad de paneles solares necesarios para alimentar la calefacción de tu casa depende del consumo de energía de tu sistema de calefacción y de la cantidad de energía solar disponible en tu ubicación. Es recomendable consultar a un instalador profesional para determinar el tamaño adecuado del sistema solar.