Mejorar el rendimiento del calentador solar

Mejorar el rendimiento del calentador solar

Un día me dio por pensar, estaba preocupado por estar usando una bomba a todas horas todo el día.
Y estaba obsesionado con el tema de la velocidad del flujo, como ajustar la velocidad para que el sistema consiga la mejor temperatura.

El último punto es bastante delicado.
Porque si circula más despacio de lo ideal desaprovecharemos calor, será mayor la energía captada del sol que la recogemos con el agua.
Porque si circula más rápido de lo ideal el agua llegará al depósito sin llevarse todo el calor del colector por no haber tenido tiempo suficiente de contacto.

¿Pero como calcular la velocidad optima más adecuada en cada condición climática?
Este es el problema, y más abajo expongo la solución, y será la solución definitiva para mejorar el rendimiento del calentador solar, de forma rápida, eficaz, y super económica.

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Pero vamos a meditar primero los efectos de este desajuste en la velocidad de flujo, para asegurarnos que entendemos lo que estamos haciendo y para darnos cuenta de como vamos a mejorar el rendimiento del calentador solar.
La velocidad de flujo de agua se lleva o se deja tanta temperatura según sea su velocidad de paso, puede parecer que no es algo crítico, pero nos puede subir o bajar más de 10ºC el depósito al final del día.

Para entender y analizar mejor el rendimiento del sistema, NO vamos a basarnos por el calentamiento del agua, porque eso realmente no me dice nada, voy a basarme y fijarme en la refrigeración de la placa, si la placa con el colector está a alta temperatura y no baja, es que no estamos refrigerando el colector, eso sería un mal rendimiento, y sinónimo de que hay mucha mucha más calor que podemos extraer para nuestra agua, en otras palabras, algo debemos hacer para mejorar el rendimiento del calentador solar.

Si el colector no baja de temperatura puede ser significativo de que el agua circula muy despacio, eso significa que es mucho más rápido el calentamiento por el sol, que la refrigeración por el agua que pasa.
Si el colector no baja de temperatura también puede ser significativo de que el agua circula muy rápido, y eso significa que el agua va tan rápido que no le da tiempo a recoger el calor del colector.
Este 2º caso es peor que el 1º, porque podemos generar desgastes por fricción y estamos castigando a la bomba para hacer un mal trabajo.

 

Para entender esta situación, podemos plantear el ejemplo de la mano pasando encima de una vela, o una mano pasando por encima de una barbacoa.

pasando la mano por la barbacoa

pasando la mano por la barbacoa

 

¿Quien no ha pasado alguna vez una mano encima de las brasas de una barbacoa en invierno para aprovechar la energía residual y experimentar con el confort gratuito?

Y nos damos cuenta que tenemos que pasar la mano rápida, para no quemarnos, pero si la pasamos muy rápida no atrapamos la calor.

mano en la vela

mano en la vela

¿Quien no ha jugado alguna vez pasando la mano o un dedo encima de una vela o un mechero?

La misma situación, podemos pasar un dedo por encima de la vela infinita veces, si lo hacemos suficientemente rápido.
Aún así cuando el dedo a pasado a gran velocidad, notamos el calor excesivo en la piel y como se desaparece la sensación de ese exceso cuando ya ha salido el dedo de la vela y se dispone a volver a pasar.

 

Para refrigerar nuestro colector (que es directamente proporcional a obtener la máxima temperatura para nuestro depósito de agua), y mejorar el rendimiento del calentador solar, debemos pensar y entender esto.

SOLUCIÓN para mejorar el rendimiento del calentador solar -> CAMBIAR EL CONCEPTO DE CONTROL DE VELOCIDAD POR FLUJO INTERMITENTE:
Esa es mi idea, y no es solamente una teoría, si no que está aplicado en mi sistema desde hace más de 1 año, y desde entonces consigo temperaturas muy superiores y mi bomba de agua trabaja muchísimo menos, no puedo calcular cuanto tiempo de bombeo estoy ahorrando, porque no sólo los ciclos donde hay pausas ahorra el tiempo de bombeo, además tengo mucho menos ciclos porque este método me ha permitido subir la diferencia en el termostato diferencial, podría casi asegurar que ahorro entre el 50 y 70% de tiempo total de bomba.

¿QUE ES EL FLUJO INTERMITENTE?
Pues como indica su nombre, es una técnica que yo he aplicado basada en una creencia teórica, en que el agua en reposo es capaz de captar más energía calórica que el agua en circulación.
Pero obviamente, el agua estanca sin circular no nos aporta nada si no llega al depósito.
De aquí sale entonces la idea del flujo intermitente, es aplicar una forma en que el bombeo se realiza con momentos de circulación y momentos de pausa.
En mi caso yo tengo configurado mi sistema para hacer funcionar la bomba durante 5 segundos, y permanecer 10 segundos parada, vuelve a funcionar 5 segundos, y vuelve a hacer la pausa, y así de forma reiterada hasta finalizar el ciclo. (Se entiende que el final del ciclo es cuando la placa está a igual o inferior temperatura que el depósito)

ESTIMACIÓN DE COSTES para mejorar el rendimiento del calentador solar:
Coste totalmente irrisorio, con poco más de 10 euros.

COMPLEJIDAD PARA APLICAR ESTE MÉTODO de mejorar el rendimiento del calentador solar:
5 minutos para los que tienen conceptos de electricidad o electrónica, puede que 30 minutos como mucho para los más novatos.
Se aplica un pequeño circuito en la alimentación eléctríca de la bomba, ni siquiera necesito subir a la azotea para tocar nada en el colector o el depósito.

AMORTIZACIÓN DE COSTES E INSTALACIÓN del mejorar el rendimiento del calentador solar:
Amortizable desde el primer día, pero no hay mucho que amortizar, el coste es irrisorio y la instalación es muy sencilla, ni siquiera necesitamos acceder a la placa ni al colector.

Circulación constante

Circulación constante

 

Este es el método tradicional.

El bombeo es constante trata de captar la energía del colector, y por ende, refrigerarlo (ambas cosas es lo mismo)
Según la velocidad puede no ser eficaz para refrigerar optimamente nuestro colector.
Sacar el máximo rendimiento del colector ajustando la velocidad del flujo de la bomba, es tan difícil como impredecible dependiendo de muchas circunstancias en cada momento.
Otro dilema para este caso, es encontrar una buena bomba de agua de buena calidad y económica, y que además tenga algún regulador de velocidad.

 

 

Circulación Intermitente

Circulación Intermitente

 

Este es mi nuevo método para mejorar el rendimiento del calentador solar.
El flujo de agua circula para transportar el agua hacia al depósito, y de repente se detiene durante unos segundos, y luego vuelve a circular y a repetir la misma pausa.Cada una de estas pausas hace que el agua absorba gran cantidad de calor del colector.
Como estos lapsos de circulación y pausas son a intervalos cortos, hay partes de esa agua que se detiene varias veces dentro del colector, así que cuando se va a derramar en el depósito ha estado mucho tiempo en contacto directo con el interior de los colectores.Otra ventaja añadida, y no menos importante, la bomba necesita menos tiempo de funcionamiento, y si lo hacemos bien y este rendimiento es bueno, el termostato diferencial enviará menos etapas para intercambiar las temperaturas entre placas y depósito.
El motivo de este último efecto es porque el serpentín se enfriará mucho y tardará más en vovler a calentarse y solicitar otra nueva etapa de intercambio.

Instalar el circuito para convertir la circulación de agua en circulación intermitente.
El circuito es muy sencillo y sin misterios, es un circuito temporizador con 2 potenciómetros y un relé.
Los 2 potenciometros son 2 instrumentos que se giran de un lado a otro, lo que antes teníamos en los antiguos aparatos para baja o subir el volumen de audio.
El relé es un instrumento eléctrico que hace de interruptor gestionado, cuando el circuito cierra el relé es como si activara un interruptor, y viceversa.

Ese circuito se puede comprar hecho en muchas tiendas de electrónica, se venden con propósitos de aprendizaje.

También lo podemos hacer nosotros mismos en casa, o pidiendo ayuda a algún entendido en el tema.

Montaje estandard antes de mejorar el rendimiento del calentador solar

Montaje estandard antes de mejorar el rendimiento del calentador solar

 

 

 

    ANTES de mejorar el rendimiento del calentador solar

 

 

 

 

Montaje con circulación intermitente para mejorar el rendimiento del calentador solar

Montaje con circulación intermitente para mejorar el rendimiento del calentador solar

 

 

 

 DESPUÉS, adaptación para mejorar el rendimiento del calentador solar

 

 

 

 

 

El circuito es éste: (coste aproximado 10€)

circuito temporizador calentador solar

circuito temporizador calentador solar

 

Este es el circuito responsable de mejorar el rendimiento del calentador solar de forma notable.
Los potenciómetros son esas piezas circulares donde podemos hacerlos girar con un destornillador fino.
Uno ajusta el tiempo de cada ciclo ON, y el otro el tiempo de cada ciclo OFF.
ON es el estado del relé cerrado, es el estado en que la bomba recibirá la corriente y bombeará el agua.
OFF es el estado inverso, será como el interruptor desconectado o como tener la bomba de agua desenchufada.

 

¿Cual es la configuración óptima para mejorar el rendimiento del calentador solar?
Pues es fácil aplicar varias pruebas, yo he configurado el ciclo ON para 5 segundos, y el ciclo OFF para 10 segundos.
Podemos probar y variarlo, lo importante es que este método no necesita tanta precisión, aunque no sea el ajuste perfecto sí nos va a mejorar el rendimiento del calentador solar de forma inmediata desde el primer segundo.

Acerca de apachebcn

Entusiasta de la informática y la electrónica, pequeño emprendedor y fabricante de ideas.

8 comentarios

  1. hola, felicidades por el blog. Una consulta, yo tengo un termo electrico de 150 l conectado a placas solares, tiene una bomba recirculatoria que no la tengo enchufada porque no veo que me vaya a mejorar el rendimiento del termo y tampoco se muy bien para que sirve extacmente.

    Queria que me aconsejaras para poder mejorar el rendimiento de mi termo. Ahora en verano lo tengo apagado y el agua sale caliente pero creo que pierdo energia y no le doy todo el uso

    Gracias

    • Hola waingunga, me resulta confusa tu explicación, más que confusa escasa.
      Si no estás usando la bomba de circulación, debe ser que tu placa y ese calentador están instalados en posición de termosifón ¿no?
      Se puede mejorar según sea esa circulación, la clave está en que la circulación empiece y termine en el momento apropiado.
      ¿Quien gestiona esa bomba de agua? un termostato diferencial? una placa fotovoltaica, un temporizador.
      Es difícil concluir con los datos que me das.

  2. Y que el corte lo haga una válvula electrónica que funcione dejando pasar Agua con el mando del sistema intermitente? Muchas gracias por su gran ayuda!!

    • Sí, lograrías el efecto intermitente, pero sería sería otro gasto energético por la electro válvula, y la bomba de agua sin parar.
      La intermitencia que yo sugiero puede hacer pausas de entre 6 y 12 segundos en la bomba de agua, es un descanso para la misma, y un ahorro de energía.
      Ahora, que si tienes una electro válvula a mano, te puede servir para hacer el experimento y comparar los rendimientos de circulación normal o circulación intermitente.
      Yo lo he notado muchísimo, no hace falta ni tomar datos, se nota.

  3. Hola y muchas gracias por su respuesta !! Ahora si lo entiendo por tu explicación..
    Tengo otra duda que de antemano le agradezco su ayuda y por compartir sus conocimientos.
    Me pregunto si la presión de agua que trae la red principal no es suficiente para hacer que el agua valla hacia el colector y d!el colector llegue al depósito y que esa misma presión la saque de ahí hacia la red de agua caliente. Me pregunto esto porque conozco tanques de agua eléctricos que tienen una entrada y una salida caliente y que ese paso o empuje lo realiza el agua que entra por la presión que trae….ósea que el empuje lo realiza el agua fría que llega de la red principal y que el corte

    • Es difícil que el agua de la red no llegue al colector, no hay resistencia, sólo tiene que vencer la altura.
      Pero comprobarlo es fácil, prolongando una mangera hasta la altura donde vayas a instalar el colector, si el agua sale por la manguera, no tendrás problemas.
      El resto de las preguntas no logro entender que quieres decir.
      Teneis que repasar lo que escribís y usar los puntos y las comas, se hace difícil imaginar que piensa cada uno si no expresa bien la escritura.

  4. Hola Mi pregunta es la siguiente y de antemano lo felicito por su trabajo y le agradezco que comparta con todos sus conocimientos.
    El sistema intermitente que expones para mejorar el flujo de agua siembre va a funcionar respetando el termostato diferencial? Ósea el va a actuar de esa manera cada vez que empiece a bombear por la señal que le da el termostato diferencial?

    • Pero por supuesto que sí!
      De lo contrario no tendría ningún tipo de sentido y eficiencia.
      Lo que hago es quitar la bomba de agua, y reemplazarla con este circuito, de manera que es ahora ese circuito quien se gestiona con el relé del termostato, y la bomba de agua se conecta a la salida de este circuito.
      Este circuito tiene su propio relé para gestionar la bomba.
      Recordemos que un relé es como un interruptor automático, que hace “cleck” cada vez que cambia de estado, como las luces intermitentes de los coches/autos/carros.

      Entonces antes funcionaba así:
      – Termostato controla la bomba

      Y ahora funciona así:
      – Termostato controla el circuito, circuito controla la bomba

      La forma de ahora es como un efecto dominó, si el termostato esta en modo OFF todo está apagado, si está en modo ON será el siguiente elemento quien controla al siguiente elemento.
      ¿se entiende no?

      Gracias Julio, por exponer la duda.
      No te pierdas la oportunidad de probar esta idea de la circulación intermitente, te va a sorprender gratamente, porque no sólo disipas mucho más rápido el calor de las placas, si no que además la bomba se usa mucho mucho mucho menos, y eso también supone menos consumo y menos desgaste.

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