Un sistema combinado solar proporciona calefacción y refrigeración solar , así como agua caliente a partir de un conjunto común de colectores solares térmicos , generalmente respaldados por una fuente de calor auxiliar no solar.
Los sistemas combinados solares pueden variar en tamaño, desde los que se instalan en propiedades individuales hasta los que dan servicio a varias de ellas en un sistema de calefacción de bloques. Los que dan servicio a grupos más grandes de propiedades se suelen denominar sistemas de calefacción central solar .
Se producen muchos tipos de sistemas combinados solares: en la primera encuesta internacional, realizada como parte de la Tarea 14 de la IEA SHC [1] en 1997, se identificaron más de 20. Sin embargo, los sistemas que se comercializan en un país determinado pueden ser más limitados, ya que en los distintos países han ido evolucionando sistemas diferentes. Antes de los años 90, estos sistemas solían fabricarse a medida para cada propiedad. Desde entonces, se han desarrollado paquetes comercializados que ahora se utilizan de forma generalizada.
Dependiendo del tamaño del combisistema instalado, la contribución anual a la calefacción de espacios puede variar entre el 10% y el 60% o más en edificios de tipo Passivhaus de consumo energético ultrabajo ; incluso hasta el 100% cuando se utiliza un gran acumulador térmico interestacional o calor solar térmico de concentración. El requerimiento de calor restante se suministra mediante una o más fuentes auxiliares para mantener el suministro de calor una vez que se agota el agua calentada por energía solar. Dichas fuentes de calor auxiliares también pueden utilizar otras fuentes de energía renovables (cuando se utiliza una bomba de calor geotérmica , el combisistema se denomina geosolar) [2] y, a veces, baterías recargables .
En 2001, aproximadamente el 50% de los colectores solares domésticos instalados en Austria , Suiza , Dinamarca y Noruega se destinaron a sistemas combinados, mientras que en Suecia la proporción fue mayor. En Alemania , donde la superficie total de colectores instalada (900.000 m2) fue mucho mayor que en los demás países, el 25% se destinó a instalaciones de sistemas combinados. En Canadá también se han instalado sistemas combinados desde mediados de los años 1980.
Algunos sistemas combinados pueden incorporar refrigeración solar térmica en verano. [3]
Siguiendo el trabajo de la IEA SHC Task 26 (1998 a 2002), los sistemas combinados solares se pueden clasificar según dos aspectos principales: en primer lugar, por la categoría de almacenamiento de calor (o frío) (la forma en que se añade y se extrae agua del tanque de almacenamiento y su efecto sobre la estratificación ); en segundo lugar, por la categoría de gestión del calor (o frío) auxiliar (la forma en que los calentadores o refrigeradores auxiliares no solares térmicos se pueden integrar en el sistema).
Mantener la estratificación (la variación de la temperatura del agua desde más fría en la base de un tanque a más cálida en la parte superior) es importante para que el sistema combinado pueda suministrar agua caliente o fría y agua para calefacción y refrigeración de espacios a diferentes temperaturas.
Por lo tanto, un sistema combinado solar puede describirse como de tipo B/DS, CS, etc.
Dentro de estos tipos, los sistemas pueden configurarse de muchas maneras diferentes. Para una casa individual, pueden tener (o no) los tanques de almacenamiento, los controles y el calentador y el refrigerador auxiliares integrados en un solo paquete prefabricado . Por el contrario, también existen grandes sistemas centralizados que dan servicio a varias propiedades.
Los sistemas combinados más sencillos, los del tipo A, no tienen ningún "dispositivo de almacenamiento controlado", sino que bombean agua caliente (o fría) desde los colectores solares a través de tuberías de calefacción central por suelo radiante empotradas en la losa de hormigón del suelo. La losa del suelo se engrosa para proporcionar masa térmica y para que el calor y el frío de las tuberías (en la parte inferior de la losa) se liberen durante la noche.
El tamaño y la complejidad de los sistemas combinados, así como la cantidad de opciones disponibles, hacen que comparar alternativas de diseño no sea una tarea sencilla. Se pueden realizar aproximaciones útiles del rendimiento con relativa facilidad, pero sigue siendo difícil realizar predicciones precisas.
Existen herramientas para diseñar sistemas solares combinados, que varían desde pautas del fabricante hasta nomogramas (como el desarrollado para la Tarea 26 del SHC de la IEA) y varios programas de simulación por computadora de diversa complejidad y precisión.
Entre los programas y paquetes disponibles se encuentran CombiSun (publicado gratuitamente por el equipo de Task 26 [4] , que se puede utilizar para dimensionar el sistema básico) y el programa gratuito SHWwin (Austria, en alemán [5] ). También hay otros sistemas comerciales disponibles.
Los sistemas combinados solares generalmente utilizan calefacción y refrigeración por suelo radiante [1].
Se puede utilizar tecnología solar térmica de concentración para hacer que los colectores sean lo más pequeños posible.
Los sistemas combinados solares utilizan tecnologías similares a las utilizadas para el agua caliente solar , la calefacción central convencional y la calefacción por suelo radiante , así como a las utilizadas en los sistemas auxiliares ( tecnologías de microgeneración o de otro tipo).
El elemento exclusivo de los combisistemas es la forma en que se combinan estas tecnologías y los sistemas de control utilizados para integrarlas, además de cualquier tecnología de estratificador que pueda emplearse.
A finales del siglo XX, los sistemas de agua caliente solar eran capaces de satisfacer una parte importante de las necesidades de agua caliente sanitaria en muchas zonas climáticas . Sin embargo, fue solo con el desarrollo de técnicas de construcción de bajo consumo de energía fiables en las últimas décadas del siglo que la extensión de estos sistemas para la calefacción de espacios se volvió realista en zonas climáticas templadas y más frías .
A medida que se reduce la demanda de calor, se reduce el tamaño y el coste total del sistema, y las temperaturas del agua más bajas típicas de la calefacción solar se pueden aprovechar con mayor facilidad, especialmente cuando se combinan con calefacción por suelo radiante o calefacción por pared. El volumen que ocupa el equipo también se reduce, lo que también aumenta la flexibilidad de su ubicación.
Al igual que otros sistemas de calefacción en edificios de bajo consumo energético, el rendimiento del sistema es más sensible al número de ocupantes, la temperatura ambiente y las tasas de ventilación, en comparación con los edificios normales, donde dichos efectos son pequeños en relación con la mayor demanda energética general.
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