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A la hora de calcular la eficiencia de un captador solar es necesario el cálculo de una serie de magnitudes que vienen dadas por las siguientes que se presentan a continuación.

Rendimiento de un captador solar por unidad de tiempo

Es la relación existente entre la potencia útil aportada por el captador solar y el producto de la radiación solar total que incide sobre el captador. Dicha magnitud se calcula mediante la siguiente expresión:

η = Q_u / (l · A)

Donde:

1 η = Es el rendimiento por unidad de tiempo

2 A = Área del captador (m2)

3 I = Radiación solar que incide sobre el captador (W/m2)

4 Qu = Potencia térmica útil generada (W)

Potencia térmica útil generada

Es la diferencia existente entre la potencia térmica total absorbida por el captador solar y las pérdidas térmicas del captador. Dicha potencia se calcula mediante la siguiente expresión:

Q_u = A · l_abs − Qt

Donde:

1 Qu = Es la potencia térmica útil generada

2 A = Área del captador

3 Iabs = Radiación disponible en el absorbedor (W/m2)

4 Qt = Pérdidas térmicas (W)

La radiación disponible en el absorbedor “Iabs” se calcula mediante la expresión:

l_abs = l · t · α

Donde:

1 I = La irradiancia incidente sobre el captador

2 t = Transmisividad de la cubierta

3 α = Absortancia del absorbedor

Las pérdidas térmicas se calculan con la siguiente fórmula:

Q_t = K1 · Δt · A

Donde:

1 K1 = Coeficiente lineal de pérdidas térmicas (W/(m2 · K))

2 ΔT = Diferencia de temperatura entre el absorbedor y el ambiente

3 A = Área del captador

Sustituyendo todo lo anterior en la ecuación del rendimiento de un captador solar por unidad de tiempo, η = Qu / (l · A), se obtiene finalmente la siguiente expresión:

η = ((A · I · t · α) − (K1 · ΔT · A)) / (I · A)

Que finalmente se expresa de la siguiente manera:

η = η_o – (K1 · ΔT / I)

Recuerde

El rendimiento de una instalación solar es una de las magnitudes más importantes a tener en cuenta a la hora de evaluar si una instalación solar es eficiente o no.

Curvas de rendimiento de captadores solares

En la siguiente figura se muestra la curva características de rendimiento de los distintos tipos de captadores solares:

Sabía que...

En la mayoría de los casos, tanto en viviendas unifamiliares, como en edificios, las instalaciones de energía solar térmica proporcionan entre un 50 y un 70 % del agua caliente demandada, por lo que siempre necesitan un apoyo de sistemas convencionales de producción de agua caliente (caldera de gas, caldera de gasóleo, etc.).