Sistemas Solares de Aire

Los sistemas solares operados por aire son comparables a los sistemas solares en los que el medio de transferencia de calor es un líquido. Sin embargo, el aire como medio de transferencia de calor en los sistemas solares tiene propiedades físicas muy diferentes a las del agua, lo que tiene efectos marcados en los sistemas solares de aire tales como:

■ El aire se calienta más rápido que el agua, debido a su capacidad calorífica mucho menor. Esto significa que en los colectores solares de aire se pueden alcanzar temperaturas útiles incluso con bajos niveles de irradiación.
■ El almacenamiento de energía en los sistemas de aire es más caro y solo se puede hacer indirectamente, ya que el medio de transferencia de calor, el aire, no es adecuado para el almacenamiento de energía.
■ La transferencia de calor del absorbedor al medio de transferencia de calor es peor para un colector solar de aire que para un colector solar de tamaño similar que utiliza un medio líquido, principalmente debido a la menor conductividad térmica del aire.
■ El transporte de energía por medio del aire requiere mayores flujos de masa o volumétricos en comparación con el transporte de energía en medios líquidos de transferencia de calor. Por lo tanto, los sistemas de aire siempre requieren una planificación e instalación minuciosas para minimizar el uso de energía auxiliar.

Como medio de transferencia de calor, el aire ofrece las siguientes ventajas y desventajas.
La estructura simple del sistema puede considerarse una ventaja. A diferencia de los sistemas basados ​​en líquidos, no existen problemas con respecto a la seguridad del sistema con aire como medio de transferencia de calor debido a las propiedades del aire. El aire no puede congelarse ni hervir: por lo tanto, no son necesarias medidas de protección contra las heladas, ni se requieren precauciones para la situación de estancamiento. Además, el aire es significativamente menos corrosivo que los líquidos. Esto también aumenta la vida útil de los colectores. Una ventaja general de utilizar colectores de aire (solares) cuando se calientan espacios habitables es el nivel de temperatura más bajo del aire de alimentación en las habitaciones, en comparación con la temperatura de alimentación más alta necesaria de la calefacción de espacios por vía húmeda clásica. Por lo tanto, es posible diseñar para temperaturas más bajas, lo que tiene un efecto positivo en la eficiencia del colector. Además, no se incurre en algunas de las pérdidas por transferencia de calor involucradas en el calentamiento de agua clásico.
Una desventaja es que, debido a la menor capacidad calorífica y la peor conductividad térmica en comparación con las de los líquidos, se requieren mayores diámetros de conducto y superficies de intercambio para la transferencia de calor a otros medios.
En general, estas propiedades permiten un diseño de sistema muy simple para el calentamiento solar directo de edificios, ya que no se requiere un circuito separado para esta tarea. El aire que fluye a través de los colectores se puede conducir directamente al edificio. Además, el aire de reposición de los edificios se puede calentar con energía solar, lo que permite mayores volúmenes de aire fresco y mejora la calidad del aire interior al tiempo que reduce o elimina las necesidades energéticas adicionales.

Para la integración sensata de un sistema de aire solar en un edificio, es ventajoso si ya está instalado un sistema de ventilación controlada (mecánica); si no es así, entonces debería instalarse dicho sistema en el edificio. Con los bajos requisitos de energía de los edificios nuevos y las paredes de edificios necesariamente gruesas, la ventilación controlada también se instala con mayor frecuencia en la construcción de viviendas del sector público. La disminución de pérdidas, y la recuperación de calor, pueden conducir a un consumo de energía aún menor. Por medio de una combinación cuidadosa con sistemas de aire solar, también es posible ingresar la ganancia solar además del ahorro de energía. Tanto los sistemas de ventilación como los sistemas de aire solar funcionan con el mismo medio, es posible integrar un sistema de este tipo sin grandes gastos pero incluso cuando no existe la instalación de un sistema de ventilación mecánica, es posible hacer uso de un sistema de calefacción de aire solar.

Ejemplo de Sistema Solar de Aire