17 mar. 2008

Precalentar el agua con energía solar utilizando tubo de PE (6)

Como hemos visto anteriormente, podemos aprovechar las energías renovables como la madera o el sol para precalentar el agua y calentar la casa, ahorrando hasta un 80% de la factura del gas a la vez que contribuimos a reducir el cambio climático. En esta entrada voy a comentar cómo aprovechar la energía gratuíta del sol para precalentar el agua (ACS), lo que denominan Energía Solar Térmica.

Tras valorar las diferentes opciones en cuanto a durabilidad, economía y rendimiento, me he decantado por poner un tubo de PE no demasiado grueso directamente en el tejado, con lo que el sol lo calentará (es negro, con lo que se recoge muy bien la energía solar), y cuando detectemos con el termostato que la diferencia de temperaturas del tubo con el depósito de agua es superior a 5ºC haremos funcionar la bomba que liberará el calor en el depósito de agua mediante el serpentín de cobre de 5 mts.
Este calor se transmitirá después al agua fría de entrada al calentador con otro serpentín, en este caso he utilizado uno procedente de un calentador estropeado, de gran rendimiento.


Ventajas de este sistema:

  • Muy económico. 200 mts de tubo de PE de diám. 20 que aguanta 5 Bares (el de uso agrícola, de baja presión) cuestan 60 euros. El mayor desembolso lo supone el calentador para energía solar térmica (400 €), pero si dispones de una caldera o calentador de calidad, hoy en día la mayor parte modulan la llama automáticamente (infórmate de sus características). Coste del resto de accesorios: Bomba circuladora 60 euros, serpentín de cobre diám. 15 y accesorios, 25 euros. Termostato AKO con dos sondas: 65 euros.
  • Duradero. Todos los elementos pueden estar 15 años funcionando sin dar ningún problema; la bomba que he colocado estuvo 15 años funcionando y todavía funciona correctamente (le cuesta arrancar en la 1ª marcha, por lo que le pongo la 2ª). El tubo de polietileno, al no aguantar muy bien la presión puede que con los años pierda un poco en algún punto (es poco fiable en este sentido), pero como está en un tejado no hay peligro de inundación). No hay depósitos a presión y el sistema no alcanzará los 3 Kgrs. de presión en ningún momento, por lo que es mucho más fiable. Tan sólo requerirá un poco de mantenimiento para mantener la presión, pero será mínima ya que las temperaturas es probable que no suban de 80ºC.
  • Eficiente. El plástico transmite mal el calor, pero como voy a poner tubo de diám. 20 de PE de pared fina (agrícola), la energía se transmitirá mas rápidamente. Por otro lado al estar al aire parte de la energía también se perderá, y esta pérdida será mayor cuanto mayor sea la diferencia de la tubería con la tª ambiente, pero esto nos servirá para evitar que el agua del tubo suba de 90º, ya que el PE aguanta menos presión a temperaturas elevadas.
Esquema de la instalación:

1. Doblar el serpentín

Compré 5 mts. de tubo de 15 mm. recocido que ya viene en rollo, por lo que fué fácil hacer el serpentín doblándolo más con unos guantes (mejor calentarlo un poco con el soplete para facilitar la tarea).
El resultado es el siguiente:

Suficiente para que nos entre por la abertura que practiqué en el depósito para introducir el otro serpentín que traía el calor de la caldera de leña:

En la imagen se puede apreciar el ramalillo conectado al agua fría, para llenar la instalación accionando la llave y el manómetro para controlar la presión de este circuito independiente.


(Imagen sup.) Detalle de conexiones a los 3 serpentines del depósito. Mediante ramalillos flexibles podemos soltar y poner los elementos apretando las tuercas simplemente con la mano.

En la imagen superior se puede apreciar la conexión al agua fría para llenar el circuito con la llave roja, y el manómetro para comprobar la presión.



(Imagen sup.) Termómetro indicando la tº del depósito de 16ºC.


Agujeros practicados en el tejado en la parte sup. (importante) de la aerolita de fibra de vidrio y sellados con silicona.


2. Preparar el tubo como captador solar.

A falta de una idea mejor, para hacer una superficie uniforme sin tuberías montadas una sobre otra, he sujetado el plástico a un tubo con cuerdas y bridas de electricista, desenrrollando poco a poco el tubo a la vez que lo amarraba en su sitio. Para esta tarea lo mejor es ayudarse de otra persona, ya que el tubo al venir ya enrollado, puede ser complicado llevarle a su sitio sin tener que forzarle, por eso es importante ir desenrrollando según se amarra.




Aspecto final de los 90 mts. de tubería amarrados, ya en el tejado.

(Imagen sup.) Los 90 mts. de tubería. El purgador de la imagen no es el definitivo, ya que éste era antiguo y perdía. Luego lo coloqué en otro sitio.

90 Mts. de tubería de diám. 20 nos dan 2 mts. cuadrados de superficie. La ventaja que tenemos con este sistema es que podemos añadir metros y metros de forma en que con poco sol se nos caliente rápidamente el agua, sin peligro que la temperatura suba demasiado al estar al aire y enfriarse por sí misma.
Cuando llegue el verano tendremos que valorar si es conveniente aislarla todavía más con cristal o mejor aún, colocando una o dos aerolitas de fibra de vidrio transparente.
Gracias al elevado coeficiente de dilatación de este tipo de tubería, nos evitaremos tener que colocar un depósito o vaso de dilatación, cuya capacidad aumentaría según los litros de agua del circuito.

3. Accesorios necesarios.

Para un óptimo funcionamiento de la instalación necesitaremos un purgador automático, una válvula de retención, otra se seguridad, un manómetro y la llave de llenado.


Purgador automático: Colocar en vertical y más elevado que el resto de la instalación para que elimine el aire acumulado de la forma más eficiente posible.


Recomendación: Si no te importa gastar algo más y es imprescindible conseguir la mejor estanqueidad, es recomendable utilizar elementos de latón en empalmes, manguitos, etc en la tubería de PE.

Válvula de seguridad tarada a 3 Kgs. de presión. También me permite vaciar el circuito girando la tapa roja (aprovechada de una caldera estropeada).


(Imagen sup.) Válvula de retención: Colocando 2, una en cada lado del serpentín, evitaremos que el agua caliente del depósito suba al tejado en los dias frios. Importante comprobar la dirección en que nos moverá la bomba el agua.

(Imagen sup.) Manómetro con la lectura de 1 Bar a la que queda la instalación (1,5 kgs aprox.)


(Imagen superior). El motor y la lectura del termostato de la tª de la tubería del tejado a las 10:30 de la mañana (sin haber accionado en ningún momento la bomba).


A las 11:30 de la mañana la tª de los tubos llegaría a alcanzar los 40ºC (la bomba seguía sin funcionar), ésto en un día nuboso con rachas de sol y nubes, tras dos horas de sol. Todavía no ha salido un día seguido de sol desde que llené la instalación, pero no me extrañaría que subiera la temperatura de los 200 lts del depósito a más 40ºC en verano (el calentador sólo tendrá que aportar el calor necesario para llegar a 60ºC, e incluso se mantendrá apagado si la temperatura supera los 60ºC).



(Imagen sup.) Temperatura del circuito de tubo PE

Una vez que la bomba ha estado un rato en marcha la diferentia de temperaturas bajando hasta pararse (P11=2,5 y P13=2,5) cuando la diferencia es menor a P11. (Consultar esta entrada para saber cómo configurar el termostato AKO).


(Imagen sup.) Conexión del tubo de PB gris al tubo de PE negro.

He colocado tubo de PB hasta el tejado porque aguanta mucho mejor las altas presiones y la temperatura (hasta 110ºC), y no quiero arriesgarme a tener posibles pérdidas de agua en el tramo desde el depósito al tejado. Actualmente es bastante más barato que el cobre y muy fiable si se instala correctamente.


(Imagen sup.) La sonda S1 del termostato la sujeto con una brida atornillable de diam. 20-30 mm. al tubo para que no se mueva.

4. Notas y conclusiones.

Si hubiera sabido antes lo que se ahorra con este sistema, antes lo habría puesto. No hay duda que los captadores profesionales, que aislan los colectores del frío exterior son mucho más eficientes, pero el problema que tienen es tener que regular el exceso de calor del verano con radiadores y ventiladores, además de que son mucho más caros.


Si dispones de unos metros de tejado o superficie soleada accesible y libre para utilizar, no hay mejor inversión que instalar un circuito como éste para llevar el calor gratuíto del sol a nuestra casa. Y mejor si queda inclinado a 35/45º para aprovechar mejor los rayos solares de todo el día (depende de la latitud del País y de la estación del año, pero si es fijo lo mejor es dejar unos 40º de inclinación).
Además, con el cambio climático, el tiempo está cada vez más loco, alternando días de extremo calor con otros de intenso frío incluso en invierno, con lo que el aprovechamiento del calor del sol será óptimo. Sin ir más lejos hace una semana teníamos días soleados casi de verano, y a la semana siguiente se ha puesto a nevar.


5. Por hacer.

En la siguiente entrada completaré los 90 mts. de tubería de PE con otros 100 (sumando un total de 4 mts. cuadrados para una casa de 5 habitantes), y aislaré el depósito rodeándolo un poco con espuma de poliuretano para evitar las pérdidas de calor.
Si el sistema funciona bien, es probable que ponga un depósito más grande (o doble), si es de fibra de vidrio evitaremos el óxido. Además, para compensar la evaporación del agua del depósito, podemos colocar una tapa para condensar la humedad y una boya (como las que tienen las cisternas en los baños) para el rellenado automático del depósito.
En verano ajustaré mejor el termostato para que se ponga en marcha la bomba lo menos posible. Lo ideal es ajustarla en la 1ª marcha, que gasta sólo 35W y le da más tiempo al serpentín para liberar el calor en el depósito, por lo que el rendimiento será el mismo; además evitaremos que la bomba esté arrancando intermitentemente.

¡Estad al tanto!


Si observas un error o quieres aportar tus conocimientos por favor deja un comentario. Gracias.

7 comentarios:

  1. si puedo pedir un credito igual me lio la manta a la cabeza y lo hago

    saludos

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  2. Ánimo, ya sabes que si necesitas ayuda o asesoramiento en lo que sea cuenta conmigo. Aunque yo me esperaría unos meses a ver qué tal me va a mí y cuáles son las pegas reales de utiliar tubo PE (en verano el sistema pasará su prueba de fuego, pero pinta muy bien la cosa).
    A ver si convertimos a unos cuantos a la energía "verde".

    La verdad es que España, con tantas horas de sol como tiene, es una verguenza que tire el dinero (y el planeta) a la basura y no se hayan obligado antes a hacer este tipo de instalaciones (se supone que a partir del 2008 es de aplicación la ley de nuevas construcciones).
    Con la de puestos de trabajo que se crearían.


    Por cierto, me ha gustado mucho tu blog, muy buena selección de fotografías. Me encantan los paisajes.

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  3. Hola Excelente el blog!
    Pasaron dos años, te preguntaria como se a comportado el tubo de PE sobre todo en verano.
    Y tambien en que parte de la tuberia se deberia poner la valvula de seguridad.
    Un saludo desde Argentina

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  4. Rafa Martell28/12/12 13:32

    David, una pregunta, la sonda S1, cogida con una brida metálica al tubo... ¿no le afecta también la incidencia directa del sol? En mi sistema de ACS muy parecido al tuyo estoy haciendo mejoras, que implican termostatos digitales, pero pensaba colocar la sonda de una manera similar a la tuya pero cubierto (dentro de un tubo o similar) para el que el sol no incida directamente en la sonda.... creo que de esa manera la temperatura de la sonda será más "real" al del interior del agua... aunque siempre se puede ajustar el termostato (el mío lo permite) para que tenga un coeficiente corrector... aun así, por durabilidad creo que la protegeré del sol directo la sonda y el cable.

    Saludos

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    Respuestas
    1. Aupa Rafa, efectivamente la sonda dará un valor medio entre la temperatura del tubo y el calor que la rodea, por lo que se falsea un poco el valor, pero lo evitaba teniendo en cuenta que la temperatura real podía ser 5ºC menos, como comentas se puede corregir, no creo que el sol la dañe pero lo mejor es aislarla como se pueda, con cinta o espuma alrededor. Saludos!

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    2. Hola David, ¿cómo estás?Hace meses estuvimos hablando por el tema de la adaptación de un hogar de leña para calentar con un serpentín. Finalmente estuve contemplando distintas alternativas y me pareció un poco complicado hacerlo sobretodo por las soldaduras y los agujeros que había que hacer. Creo que lo que voy a hacer es modificar la caldera de gasoil Ferrolli, cambiando el quemador de gasoil por uno de pellets. El problema está en el agua caliente, que en verano te obliga a encender la caldera, y no es muy recomendable con el pellet ya que es combustible más sólido y tarda más tiempo en calentar el agua si estaba apagada, con el consiguiente desperdicio de agua. Total, que para solucionar el tema me han recomendado un termo con apoyo eléctrico, pero estoy viendo que una solución mejor y más económica y ecológica es hacerlo con la tubería de PE en el tejado, como lo haces tú, de esta forma, en un depósito se precalienta el agua y luego llega prácticamente caliente a la caldera, sobretodo en verano. Estaba pensando en aislar un poco más los tubos, metiéndolos en una caja acristalada o algo así, con aislante en la base.
      Muchas gracias por tus valiosas aportaciones al mundo del "calor".
      Un abrazo.
      David.

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    3. Hola tocayo, olvídate de la tubería de PE a menos que realmente estés muy mal de dinero; y mírate el resto de artículos porque este sistema lo mejoré mucho utilizando planchas de policarbonato celular, y calentamos el agua mucho mejor que con este sistema. Saludos!

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