El subconjunto de captación está formado por los colectores y sus elementos de sujeción y accesorios, y se encarga de captar la energía solar incidente y transformarla en energía térmica. El campo de colectores comprende el espacio físico en el que se instalan, contando las zonas que deben quedar libres para evitar sombras sobre estos y para facilitar su mantenimiento.
Los colectores pueden conexionarse de tres formas: en paralelo, en serie y en conexionado mixto (serie-paralelo).
Conexiones en Paralelo, Serie y Mixto
El subconjunto de captación está formado por los colectores y sus elementos de sujeción y accesorios, y se encarga de captar la energía solar incidente y transformarla en energía térmica.
El campo de colectores comprende el espacio físico en el que se instalan, contando las zonas que deben quedar libres para evitar sombras sobre estos y para facilitar su mantenimiento.
Los colectores pueden conexionarse de tres formas: en paralelo, en serie y en conexionado mixto (serie-paralelo).
CONEXIONADO EN PARALELO
Lo normal es disponer los colectores acoplados entre sí en paralelo, formando filas o baterías que a su vez se interconectan entre sí también en paralelo. Esta solución es la más utilizada en aplicaciones de ACS y climatización de piscinas.
El conexionado de colectores en paralelo se podrá realizar en aquellos colectores que dispongan de cuatro manguitos de conexión. Este se hará de forma directa entre ellos, permitiendo la entrada del fluido caloportador frío por el extremo inferior del primer colector de la batería o fila de colectores y la salida del fluido caliente por el extremo superior del último colector.
El conexionado de colectores en paralelo se podrá realizar en colectores con dos manguitos de conexión (instalados en diagonal). Estos manguitos se utilizarán conectándolos a dos tuberías exteriores y paralelas, los manguitos superiores a la tubería superior y los inferiores a la tubería inferior.
El fluido caloportador frío entrará por la tubería inferior a los colectores y la salida será por la superior.
Todas las filas o baterías tendrán el mismo número de colectores, debiendo ser estas paralelas, horizontales y estar bien alineadas. En la canalización de entrada y en la de salida de cada batería se instalarán sendas válvulas de corte con el objeto de que las baterías se puedan aislar durante las operaciones de mantenimiento.
También se colocará una válvula de seguridad tarada a una presión inferior a la del régimen normal de funcionamiento del modelo de colector seleccionado en la canalización de entrada de cada batería.
Debido a la mecánica de fluidos que se da en cualquier red de tuberías, se buscará, para simplificar los posibles cálculos, que el caudal se distribuya de una forma constante. Para conseguirlo será necesario que la instalación se ejecute o diseñe como sigue:
- Las baterías de colectores tendrán un mismo número de estos, para que la pérdida de carga en cada una sea igual.
- Existirá un diseño de tuberías de retorno invertido, para posibilitar que el circuito sea hidráulicamente equilibrado (caudal bien distribuido).
- Se instalarán válvulas de equilibrado (asiento recto o inclinado) para regular el caudal por la red de tuberías que llega a los colectores, esto se hace así si no se puede realizar el retorno invertido.
El retorno invertido consiste en llevar en primer lugar al fluido caloportador hasta el último colector, ya que es el más alejado de la bomba.
En la figura A tenemos un campo de colectores de una instalación solar formada por 15 colectores dispuestos en 3 baterías en paralelo, con 5 colectores por batería conectados también en paralelo. Vemos que los 3 recorridos entre A y B (en discontinuo) tienen la misma longitud desde que el fluido caloportador se bifurca hasta que vuelve a juntarse, produciéndose de esta forma una pérdida de carga igual en todos ellos y un caudal de circulación idéntico en cada batería.
El conexionado de los colectores en paralelo proporciona un mayor rendimiento, pero también incrementa la longitud y diámetro de las tuberías, al ser el caudal total la suma de los caudales de todos los colectores, con lo que la potencia de la bomba a instalar es mayor, al igual que la cantidad de fluido caloportador en el circuito, aumentando consecuentemente las pérdidas térmicas. También aumenta el número de accesorios, por lo que el coste de la instalación se incrementa.
La disposición en el montaje de colectores conocida como retorno invertido asegura que el recorrido sea totalmente equivalente en cuanto a pérdida de carga, por lo que el caudal tenderá a equilibrarse, alcanzando el mismo valor en todas las baterías de colectores.
CONEXIONADO EN SERIE
En la figura B se indica cómo se realiza el conexionado en serie.
En este tipo de conexionado la salida caliente de fluido caloportador del colector anterior se conecta con la entrada fría de fluido caloportador del siguiente.
La entrada del fluido en la batería se producirá por la entrada del primer colector y, la salida, por la salida del último.
El acoplamiento en serie de dos o más colectores, o baterías de colectores, conduce a un aumento de la temperatura del fluido, producido al entrar este al siguiente colector o batería previamente calentado por el anterior colector o batería, por lo que esta solución solo es adecuada si se requieren temperaturas de fluido más altas que las utilizadas para calentamiento de ACS, por ejemplo el calentamiento de agua para procesos industriales.
La conexión en serie permite menores caudales que la conexión en paralelo, secciones de tuberías más pequeñas y recorridos más cortos, lo que reduce los costes de instalación y mantenimiento. La bomba que habrá que instalar también será de menor potencia al ser menor el caudal.
El inconveniente en el conexionado en serie de los colectores es la pérdida de rendimiento en los últimos elementos de la batería. Esto es así por que el fluido colector se va calentando al ir pasando de un colector o batería a otro, por lo que la diferencia de temperatura a la entrada y a la salida de los últimos colectores es menor, lo que implica una bajada en la eficacia global (los últimos colectores apenas calientan si hay muchos). Debido a esta bajada en la eficacia se aconseja instalar, como mucho, tres colectores o baterías de colectores en serie.
CONEXIONADO MIXTO
El conexionado en paralelo de grupos de colectores en serie o de grupos en serie de grupos de colectores en paralelo se llama mixto. Este sistema no es nada común y únicamente se utiliza en instalaciones con una superficie de captación muy grande y en las que adicionalmente los requerimientos de temperatura sean altos, ya que reduce el diámetro de las tuberías que hay que montar disminuyendo así el coste de las mismas.
