Agua caliente solar

Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/Vakuumroehrenkollektor_01.jpg/800px-Vakuumroehrenkollektor_01.jpg

Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/ca/Vakuumroehrenkollektor_01.jpg/800px-Vakuumroehrenkollektor_01.jpg

En el barrio no hay gas de red, por lo que uno tiene que proveerse del medio para calentar el agua de consumo (lavar los platos y ducha) y calefaccionar la casa.
Así, alrededor de Agosto 2013 averiguamos los precios de las distintas opciones y sacamos el costo de la Kilocaloria relativa al precio de la Kilocaloria pagada al comprar gas de red.
Si tomamos el Gas natural (GN) de red como energía valor 1:
El GLP cuesta 31,75 veces el GN.
La garrafa de 10Kg: 22,3
Electricidad subsidiada: 16,51
Electricidad sin subsidio: 42,58
Madera: 30,97 (la madera tiene un poder calorífico que ronda las 4000 Kcal/Kg, valor bastante constante. Lo que varía es la densidad, según la especie de arbol. Una madera dura supera los 0.65 Kg/dm3)
Acá está el excel para quien quiera ver las cuentas:
GLP PabloK

Así, decidimos que no habrá instalación de gas en la casa (la chancha/Zepelin es costosa y cada recarga es mucha plata. La garrafa social, bueno, supongo que hay gente que la necesita más, además del engorro de andar cambiando garrafas, o tener varias garrafas llevando y trayendo al comercio para la recarga + pico del petróleo). Nos quedan la madera y la electricidad de red. Por la madera, ya estamos plantando árboles, pero para cosechar falta mucho, asique lo inmediato es la electricidad. Está incluida en el proyecto una estufa eficiente con sistema de piso radiante incluido, pero es otro post.
Entonces, todo ahorro en energía eléctrica es menos dinero que sale de la casa.
Una pieza del sistema de agua caliente es el colector solar.
Va la última versión del circuito de agua de la casa:
circuito general agua r1.0

+Funcionamiento
El colector solar calienta agua exponiendola a la radiación solar y almacenándola en un tanque. El tanque está por encima de la zona de exposición, por lo que aprovechando la convección del agua, se almacena sólo agua caliente.

+Variantes
Hay dos variantes principales en cuanto al diseño de la parte de exposición solar:
Placa de vidrio y tubos de cobre con pintura negra. La cara expuesta al sol está cubierta por un vidrio muy fino, mientras que las cinco caras restantes son opacas y están aisladas térmicamente.
Dentro de la caja, expuesta al sol, hay una placa metálica. Esta placa está unida o soldada a una serie de conductos por los que fluye un caloportador (generalmente agua, glicol, o una mezcla de ambos). A dicha placa se le aplica un tratamiento superficial selectivo para que aumente su absorción de calor, o simplemente se la pinta de negro, o mejor, con una pintura selectiva en desarrollo por el INTI. Actualización del 01/2014.
Tubos de vidrio al vacío, ya sea de flujo directo o con tubo de calor (con circuito secundario). En el caso de tubos de vidrio al vacío de flujo directo, cada pieza del colector está compuesta por dos tubos de vidrio, uno dentro del otro. Entre ambos hay vacío, para evitar fugas de calor por conducción. Sólo hay una boca de conexión, en un extremo. El agua fría entra en el tubo, se calienta y por convección sube y sale del mismo.
En este doc del INTI se puede aprender mucho mejor que el texto reducido que ofrezco yo en este post.

+Comparativa técnica-económica.
Para comparar técnicamente, cada proveedor debería poder acompañar sus cotizaciones con informes técnicos acerca de:
-Factor de conversión. Indica qué porcentaje de los rayos solares que penetran en la cubierta transparente del olector (la transmisión) es absorbido.
-Factor de pérdidas térmicas. Indica cuanta energía se escapa, por m2 de superficie de intercambio, por ºC de de salto térmico. Por esto se aplica el doble vidriado en la zona de intercambio, así como la gruessa aislación en el tanque.
Hay muchos proveedores, varios nacionales que los fabrican, y mucho importado. Lo nacional suele ser de placa, y lo importado (de china) suele ser de tubo al vacío. Lo nacional suele duplicar en costo a lo importado.
Al inicio de la selección esperaba que cada proveedor me ofreciese la info técnica, que junto con el costo me ayudara a seleccionar el equipo.
Como conclusión, tuve que conformarme con elegir por volumen total de agua que almacena el equipo o “a cuantas personas abastece de agua caliente” y el precio.
Adjunto la comparativa de colectores solares que armé. Es de Octubre 2013. Finalmente nos quedamos con GoodEnergy, pues están en La Plata, vinieron para una instalación anterior, dan buen soporte técnico y por haber hecho una compra en cantidad dieron un descuento.
El artículo de wikipedia en inglés por el tema plantea el mismo problema de la información “Unfortunately, power output is not given for thermal collectors as it is for PV panels. This makes it difficult for purchasers and engineers to make informed decisions.”

+Detalles de instalación.
1.- El tanque del colector tiene que estar unos 10 cm por debajo del fondo del tanque de agua que lo alimenta.
2.- El colector tiene que tener un venteo. Un caño vertical vuya altura es unos 20 cm mayor a la tapa superior del tanque de agua que lo alimenta. Esto tiene que ser un caño recto que salga del colector hacia arriba. Evitar cualquier otra resolución de esto, pues genera problemas de succión de los tubos al vacío.

+Links adicionales
http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_thermal_collector
-Notas del INTI relacionadas al laboratorio de energía solar:
http://www.inti.gob.ar/e-renova/erSO/er09.php
http://www.inti.gob.ar/e-renova/erSO/er29.php
http://www.inti.gob.ar/e-renova/erSO/er32.php
http://inti.gov.ar/noticiero/2014/noticiero382.htm
http://www.inti.gob.ar/e-renova/pdf/colectores_solares_aguacaliente.pdf
-Normas que estandarizan los ensayos de los colectores solares:
ISO 9806:2013
ISO 9459:2013

EDIT 18/01/2016 Preguntas frecuentes de colectores solares:
1.- Luis de barrio Arana: “Hola Pablo. Estoy por comprarme un calefon solar, vos tenes un xxxxenergy? les escribi y me mandaron algo de info, pero te queria preguntar cual te compraste vos y si te funciona bien.”
Mi respuesta: Compré un xxxxenergy y lo terminé de instalar en Diciembre 2014.  De 15 tubos, y 150 litros. Sin resistencia eléctrica. En serie con ese colector solar tengo un termotanque eléctrico (pues cuando me mudé no tenía donde instalar el colector solar, asique aranqué solo con el termotanque eléctrico).
Con el sistema como está hoy, en invierno, el colector solar precalienta al agua, y el termotanque eléctrico (de 55 litros) le da el toque final de temperatura.
En verano, apago el termotanque eléctrico y lo saco del circuito (con unas válvulas y un bypass).
Si pudiera hacer las cosas de vuelta, y de manera ordenada, compraría el colector solar de 150 litros, y que traiga una resistencia eléctrica a bordo. Si tuviera unos pesos más, le agregaría un controlador que no permita que ingrese agua fría de noche (porque en invierno el agua fría nueva te enfría la caliente almacenada). Y no pondría el termotanque eléctrico, pues no haría falta.

Leave a Reply

Your email address will not be published.