viernes, 31 de enero de 2014

Calefacción solar de bajo coste. Construyendo un intercambiador agua-agua de cobre tipo serpentín

Para llevar el agua caliente desde el depósito ubicado en el sótano hasta la primera o segunda planta de la casa unifamiliar, necesitamos construir un intercambiador de calor. La diferencia de altura entre las plantas provoca que la bomba empleada, procedente del desgüace de una caldera de gas, no tenga suficiente fuerza para elevar el agua sino es bajo un circuito presurizado.


Una regla para el dimensionamiento de intercambiadores de cobre dice que hay que calcular la vigésima parte de la superficie de captador por cada metro de intercambiador, es decir, si tengo 20 m2 de captacion necesito 1 m² de superficie de intercambio. En mi caso tengo 8 m² de captador, aproximadamente, por lo que con 0,5 m² tendría suficiente. No es muy científica esta regla, y de hecho, navegando por Internet me topé con esta otra más teórica:

La relación W/K por metro (coeficiente de conductividad térmica por metro, W/K.m) mínimo del intercambiador debe ser 50, e igual al de los colectores.

La superficie de los colectores (m²) es de 8 m², por tanto su coeficiente mínimo necesario nos da 400 W/K.m.
Como la conductividad térmica del cobre es de 400 W/m.K (coincide), la superficie del tubo de cobre necesaria es muy fácil de despejar:    1 m².
Al aportarnos cada metro lineal de tubería de cobre de 12 0,0377 m², necesitamos 26,52519894 metros lineales de tubería de cobre, y nos van a caber 2,095 litros de agua dentro de dicha tubería...

Parece que no coincide mucho con la otra regla menos "científica"...Me decanté por esta última y la verdad es que me ha ido muy bien. Quizá me haya pasado, pero también es cierto que tengo pensado ampliar la capacidad "colectora", así que no me preocupó mucho...

Aunque los cálculos también los hice para tubería de 15, al final he empleado tubo de cobre de 12 mm de diámetro, del recocido que se vende en tiras de unos 25 metros, empleándolo en su totalidad. Cada metro lineal de tubo de 12 me aporta 0,0377 m2 de superficie. Con 25 m tendré 0,94 m2 de superficie de intercambio. Con la ayuda de un manguito de PVC de 160 mm se enrrolla el tubo, como se ve en las fotos.


Aquí se observa en qué se quedan los 25 metros una vez hecho un "helicoide".

Lo siguiente es realizar una especie de patas-separador, cuyas funciones van a ser dos: Por un lado nos permitirán en un futuro poder jugar con la altura a la que se colocan, añadiéndoles a través de manguitos, los suplementos de tubo de PVC necesarios. En este caso se han dejado unos 10 cm de altura. Por otro lado mantienen en su sitio las espiras de cobre, con una separación para poder tener un 100 % de contacto con el agua circundante.


Con una pistola de aire caliente se aplasta el extremo por el que se pasarán las espiras. Después se realizan los taladros por donde se pasarán las mismas. La separación entre taladro y taladro es tal que entre espira y espira hay una separación de su diametro, esto es, unos 12 mm.


Los espaciadores se van pasando a través de las espiras...


Hasta que llegamos al último espacio.


Procedemos de igual manera hasta construir cuatro piezas iguales.


Ya solo queda unirlas, a una ida y a un retorno comunes, pero eso lo veremos en el siguiente capítulo. ¡ Hasta entonces !

4 comentarios:

  1. Hola,
    Muy buen trabajo!
    tenía entendido que pretendes calentar el agua al paso, pero al leer tu comentario sobre la poca fuerza de la bomba creo que me he perdido un poco.
    Por lo que sé la propia presión de la red es capaz de circular el agua por los serpentines y subirlo hasta cualquier grifo de agua caliente, ya que lo único que haces es intercalar 25 metros de tubería en medio del circuito de agua caliente, empleando la bomba únicamente para circular el agua del primario. Así es como tenía entendido que lo ibas a hacer y es como lo estoy planteando yo. ¿Es correcto?
    Por otro lado, en mi comentario anterior te comentaba lo del alto precio del cobre. Donde vivo el metro de tubo de 15 de diámetro no baja de 4,5€, por eso te comenté la posibilidad de hacerlo con PEX.

    Saludos

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  2. buenos días,
    ¿los 4 serpentines que has fabricado son para calentar el ACS al paso? es que tu comentario sobre la poca fuerza de la bomba me ha despistado. Entiendo que la bomba la usas para recircular el agua del primario o para el sistema de calefacción por aire.
    Por cierto, ¿estás usando ya el ACS con estos serpentines?¿Te proporcionan suficiente cantidad de agua a buena temperatura para baños/duchas?
    Gracias. Saludos

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  3. Salemcillo,¿ has visto el esquema que he añadido ayer al inicio de este artículo (tras tu primera pregunta) para que quede claro la parte que he hecho, resaltándola ? Has leído el título del artículo ? No, no estoy haciendo uso del ACS, hablamos de calefacción, como reza el título...
    En un día como ayer, soleado, con apenas tres horas y media se calentaron 250 l de agua hasta casi 60 ºC (desde los 28ºC). Luego los utilicé para calentar el salón de mi casa durante toda la tarde...

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  4. Muchas gracias por tu respuesta. Siento el malentendido.
    Un saludo

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