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Nuevo colector solar térmico ‘Mediterráneo Slim’ de Baxi

El panel más delgado y ligero del mundo

Redacción Interempresas01/09/2016

Baxi, referente en sistemas de climatización, ha presentado el colector solar Mediterráneo Slim, de muy bajo espesor y peso reducido, que consigue superar los inconvenientes actuales en la instalación de los paneles solares.

Un diseño avanzado

Diseñado en España por el Centro de Referencia Europeo en Energía Solar del grupo BDR Thermea, al que pertenece Baxi, el Mediterráneo Slim significa un nuevo concepto de panel solar. El diseño del colector ‘Slim’ se basa en la fabricación de un colector de perfil muy bajo. El espesor habitual de un colector solar plano convencional suele estar entre los 85 y 90 mm. y el colector ‘Slim’ solo tiene 46 mm, lo que supone prácticamente la mitad.

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Figura 1. Comparación de espesores entre un colector convencional y uno de bajo espesor.

La reducción del espesor del colector implica un importante desafío de ingeniería que debe solucionar una serie de inconvenientes. Los aspectos a tener en cuenta son:

  • Reducir el espesor del aislamiento sin perder eficiencia en el colector.
  • Tener una distancia entre el absorbedor y el vidrio muy reducida sin que el absorbedor se dañe durante el transporte o funcionamiento del equipo.
  • Asegurar una ventilación adecuada en el interior del colector que evite condensaciones en el vidrio.

Si tenemos en cuenta una sección de este nuevo colector podemos observar lo siguiente:

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Figura 2. Descripción de los elementos de un colector solar de bajo espesor.

Para reducir el espesor del aislamiento, sin perder eficiencia con el colector, se ha utilizado como aislamiento lana de fibra de vidrio compresible. Ésta admite hasta un 35% de deformación, y admite la colocación de los tubos que componen el circuito hidráulico del colector. El espesor del aislamiento se reduce a 20 mm, cuando lo habitual son espesores de hasta 40 mm.

Ventajas y desventajas de reducir la distancia entre el absorbedor y el vidrio

La distancia habitual entre el absorbedor y el vidrio es de 25 mm, mientras que con el Mediterráneo Slim se reduce a tan solo 13 mm. La principal ventaja de estos cambios es un mejor comportamiento del colector ante la radiación solar incidente con ángulos bajos. Este comportamiento de los colectores solares se caracteriza a través del parámetro IAM (Modificador del ángulo de incidencia). La reducción de la distancia entre el vidrio y el absorbedor mejora notablemente este parámetro.

Las curvas de rendimiento de un colector solar se calculan suponiendo una radiación perpendicular al cristal del captador. Si un rayo incide perpendicularmente sobre la superficie de un vidrio, no habrá apenas reflexión y toda la radiación pasará al vidrio. En cambio, cuanto más rasante sea el ángulo de incidencia, mayor será la parte reflejada. Si la radiación es paralela al vidrio, la transmitancia será cero y se comportará como un espejo.

La norma EN-12975 tiene en cuenta este comportamiento, por lo que se ensaya el captador a diferentes ángulos de incidencia y se observa cuál es el porcentaje de radiación reflejada. Se toma como referencia el ángulo de 50º, y se define el parámetro K50º como la proporción de radiación que atraviesa el vidrio con ese ángulo (suele tener valores en torno a 0,90).

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Figura 3. Coeficiente del ángulo de incidencia.
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Figura 4. Descripción distancia recorrida por la radiación solar con un ángulo de incidencia inferior a los 90º.

Por otro lado, reducir la distancia entre el absorbedor y vidrio aumenta el riesgo de que la lámina absorbedora haga contacto con el vidrio y se deteriore el tratamiento altamente selectivo que lo recubre.

Para evitar este problema, se han diseñado unos separadores, que aseguran la separación mínima entre ambos elementos. Estos separadores no están en continuo contacto, ya que eso supondría hacer un puente térmico que aumentaría las pérdidas del colector. Los separadores, sólo entran en contacto en caso de que se desplace el absorbedor durante el transporte o al dilatarse durante el funcionamiento del equipo.

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Figura 5. Ubicación de los separadores en el absorbedor de un colector ‘Slim’.

El reducido espacio que existe entre el absorbedor y el cristal, permite una cantidad de aire muy reducida dentro del captador. Poco aire, supone poca humedad, por lo que la circulación de aire necesaria para evitar los condensados basta que sea muy reducida.

Para conseguir la circulación de aire necesaria, basta con permitir cierto paso de aire en los propios pasa-muros de los tubos del colector.

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Figura 6. Entrada de aire por los pasa-muros de los tubos del colector.

Resumen técnico del Solar Slim

El colector solar desarrollado tiene las siguientes características:

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Tabla I. Características dimensionales del colector de bajo espesor testeado.

Se trata de un colector con sólo 46,5 mm de espesor y 26 kg de peso, muy ligero y fácil de integrar arquitectónicamente en cualquier tejado. La curva de rendimiento referenciada al área de apertura es:

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Figura 7. Curva de rendimiento del colector ‘Slim’ con G=1000 W/m2.

Uno de los parámetros más importantes es el alto IAM (Modificador del ángulo de incidencia). Hay que tener en cuenta que la mayor parte del día el ángulo de incidencia de la radiación solar es menor de 90º, por lo que un alto IAM maximiza la captación solar a lo largo de todo el año. Por ejemplo, si comparamos la potencia anual del colector en condiciones climáticas de Atenas a un salto térmico de 50°C con diferente IAM:

  • Potencia anual (IAM 0,90), ΔT(50°C), Athens = 1.437 kWh/año
  • Potencia anual (IAM 0,95), ΔT(50°C), Athens = 1.526 kWh/año

Es decir, con el IAM del colector ‘Slim’ aumentamos el rendimiento en estas condiciones un 6%.

Por último y a modo de conclusión, se resaltan las características que se consiguen alcanzar con este colector de perfil bajo:

  • Reducir el espesor con respecto a paneles tradicionales más de un 45% (de 87 a 46 mm)
  • Reducir el peso con respecto a paneles tradicionales más de 30% (de 37 a sólo 26 kg)
  • Mantener una curva de rendimiento similar a colectores tradicionales.
  • Mejorar el IAM (mejorando la captación solar a lo largo del día)
  • Mejorar la integración arquitectónica.
  • Facilitar la instalación

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