Hogar y Ocio

¿Qué calentador opta por apartamentos para la temporada de frío?

Por Nancy M. Better

    2 de mayo de 2003

A principios de abril, justo antes de embarcarse en un viaje a las Bahamas, Jack y Carol Davis llamaron a Ray López, que presta servicios a su piscina en Weston, Connecticut. "Le dijimos que la abriera, cuanto antes mejor". Dijo Davis.

A su regreso, la piscina estaba en funcionamiento, aunque la temperatura del aire era inferior a 40 grados, el patio estaba embarrado con nieve derretida y los árboles aún estaban desnudos. El Sr. Davis, un ejecutivo de atención médica retirado, no se inmutó ante los elementos. "Cuando abres la piscina, es como si estuvieras declarando el comienzo del verano", dijo Davis. "Estás anunciando que el invierno ha terminado".

Los Davis se han unido a un grupo creciente de propietarios que quieren ignorar lo que el calendario les dice, extendiendo la temporada de piscina por el mayor tiempo posible. No es suficiente para estas personas proporcionar un oasis fresco para familiares y amigos durante los días de verano del perro. Quieren ser los primeros en la cuadra para abrir su piscina, tentando a los vecinos con columnas de vapor saliendo del agua, incluso si eso significa usar suéteres y pantalones largos mientras se acurrucan en las tumbonas junto a la piscina.

Desde 1996, la temporada promedio de piscinas enterradas en el noreste ha aumentado de 3.5 meses a 4.4 meses, según un estudio reciente de P. K. Data, una firma de investigación de mercado del área de Atlanta. En algunos casos, los propietarios apuntan a duplicar la temporada tradicional de Memorial Day a Labor Day. "Esta es una tendencia impulsada en gran medida por la tecnología", dijo Suzanne Barrows, portavoz del National Spa & Pool Institute, un grupo comercial en Washington. '' Los calentadores son más baratos y más eficientes que nunca, y eso los pone al alcance de más personas. Ahora no tiene que esperar el clima cálido antes de abrir su piscina ''.

De hecho, los teléfonos están sonando en las oficinas de las compañías de servicios de piscinas mientras el suelo aún está congelado. López, el cuidador de la piscina de los Davis, dijo que abrió una docena de piscinas durante la primera semana de abril a pesar de dos tormentas de nieve que cerraron las escuelas del área. "Definitivamente estamos recibiendo más solicitudes para abrir antes", dijo. "Pero mucha gente no está usando sus piscinas, solo quieren que la propiedad se vea impecable, y la cubierta no es una vista bonita".

Kevin Vevante, propietario de Piscinas Aquacade en Hicksville, Nueva York, dijo que muchos de sus clientes abren sus piscinas uno o dos meses antes de que planeen nadar. Esto es en parte para aprovechar al máximo su inversión. El Sr. Vevante estima que una nueva piscina de concreto enterrada revestida con gunita, sin incluir los gastos de patio, paisajismo o cercado, cuesta de $ 75,000 a $ 100,000. El mantenimiento profesional de dicho grupo puede costar entre $ 2,000 y $ 4,000 anualmente. "Si va a gastar ese tipo de dinero, querrá abrir la piscina el mayor tiempo posible", dijo.

Los nadadores acérrimos a menudo se preocupan más por la temperatura del agua que por la estética. Henry Singer, un abogado de Manhattan con una casa de fin de semana en Pound Ridge, Nueva York, intenta calentar su piscina a 80 grados a principios de mayo. "Es mi ejercicio de verano", dijo. "Probablemente nado 200 vueltas todos los fines de semana". Para conservar energía, el Sr. Singer calienta su piscina al comienzo y al final de la temporada, y deja que el sol haga el trabajo en el medio.

En algunas comunidades, las facturas de calefacción son un precio que vale la pena pagar si se trata de bajas de temporada. Chris Hollander, el gerente de servicio en Piscinas de Jack Anthony, que da servicio a más de 250 piscinas en los Hamptons, estima que el 90 por ciento de sus clientes tienen calentadores de piscina. Su compañía comenzó a abrir piscinas en marzo para los propietarios de fin de semana. "Algunas personas quieren salir para Semana Santa o el Día de la Madre y tener lista la piscina", dijo.

Hollander dijo que hay ventajas prácticas para abrir temprano. Debido a que el calor hace que las algas florezcan, es más fácil limpiar el agua y equilibrar los productos químicos en climas más fríos. Y la reparación o reemplazo del equipo significa que puede tomar de dos a cuatro semanas para que una piscina esté completamente operativa.

Algunos propietarios optan por abrir otras funciones antes de la piscina principal. Bill Evanson, director financiero de Anthony & Sylvan Pools de Mayfield Village, Ohio, dijo que los clientes están construyendo o agregando spas con calentadores separados que pueden operar independientemente de la piscina principal. Algunos también están colocando cascadas para un atractivo visual y sonidos relajantes. Evanson lo atribuye a lo que él llama el fenómeno de "recocooning".

"Las familias viajan menos y se quedan más en casa", dijo. "La piscina es un centro social, no solo un lugar para nadar".

La compañía del Sr. Evanson, que construyó e instaló alrededor de 4,000 piscinas en todo el país en 2002, también está haciendo un buen negocio en las llamadas piscinas recreativas, las piscinas grandes y poco profundas que son populares para jugar voleibol y baloncesto, o hacer aeróbicos en el agua y Otros ejercicios acuáticos. "El énfasis ya no está en nadar", dijo Evanson. "Hay tantos usos diferentes para un grupo".

Muchos propietarios son cada vez más reacios a cerrar sus piscinas después del Día del Trabajo. "He recibido solicitudes para permanecer abierto hasta el Día de Acción de Gracias", dijo López. '' Parece un poco loco. Pero en esta economía, tenemos que ser un poco más indulgentes. Dejaremos que la gente permanezca abierta más tarde si realmente quieren seguir pagando ''.

Los costos de calefacción aumentan rápidamente a medida que los días se acortan y las temperaturas caen. Para evitar obstruir las tuberías con hojas y otros desechos, los propietarios de piscinas también deben mantener los filtros y los skimmers funcionando constantemente. Singer, el abogado, estima que gasta $ 2,000 adicionales para mantener su piscina utilizable hasta octubre.

"Hemos ido tan lejos como podemos", dijo William Kennedy, presidente de P. K. Data, la firma de investigación de mercado. "Nadie en el noreste puede mantener una piscina abierta los 365 días del año, a menos que sea miembro vitalicio del Polar Bear Club".

Los sistemas de calefacción varían desde gas hasta electricidad y hasta lánguido solar

ANTES de elegir un sistema de calefacción para una piscina, puede obtener una auditoría de calefacción de un distribuidor local de equipos de calefacción. Según los datos meteorológicos de su región, este informe computarizado le proporcionará el costo mensual aproximado de varios sistemas. O pruebe la calculadora en línea de Florida Power and Light Company (www.fpl.com). Ejemplo: si calienta una piscina de 20 pies por 40 pies en el área metropolitana de Nueva York a 80 grados todos los días en mayo, su factura de calefacción para el mes será de aproximadamente $ 330.

Hay tres tipos básicos de sistemas de calefacción de piscinas. El mejor sistema para sus necesidades está determinado por el tamaño, la forma y la ubicación de su piscina, así como por su presupuesto. Cualquier sistema se beneficiará de la adición de una cubierta de piscina térmica, ya que el 95 por ciento de la pérdida de calor de una piscina se produce por evaporación.

CALENTADORES DE GAS: los calentadores a gas son efectivos para elevar las temperaturas rápidamente, pero su funcionamiento es relativamente costoso.

BOMBAS DE CALOR: las bombas de calor son de acción más lenta que las bombas de gas, pero menos costosas. Las bombas de calor usan electricidad para operar, extraen calor del aire y lo transfieren al agua de la piscina. Últimamente, el costo de las bombas de calor ha bajado. Una piscina que usa $ 1,500 por año para calefacción de gas solo puede requerir $ 500 para una bomba de calor.

CALENTADORES SOLARES: lo mejor para usar en regiones más cálidas, los calentadores solares también se pueden usar para extender la temporada en climas más fríos. Los calentadores usan paneles, generalmente ubicados en el techo de su casa, para calentar el agua que circula por la bomba de su piscina existente. Los costos operativos mensuales son insignificantes.

Los costos del sistema varían. Pero las bombas de calor son típicamente de $ 3,000 a $ 3,500, los sistemas de gas son de $ 2,800 a $ 3,000 y los solares son de $ 5,000 a $ 10,000. NANCY M. MEJOR

Ventajas de los enfriadores de aceite:

  • Los calentadores de aceite pueden funcionar durante varios días, con el elemento de calentamiento no se quema,
  • Tal dispositivo es incombustible,
  • Estos calentadores no queman oxígeno y polvo y, por lo tanto, no producen olores desagradables.
  • Funciona en silencio

1 respuesta

Estuvimos allí durante el verano y no recuerdo qué tipo de calefacción, si es que hay alguna, está disponible en el apartamento. Nuestro apartamento no se limpiaba todos los días, pero eso es lo que preferimos. Internet wi-fi gratis y abundante!

Jagg Xaxx

Jagg Xaxx ha estado escribiendo desde 1983. Sus principales áreas de escritura incluyen el surrealismo, la iconografía budista y los problemas ambientales. Xaxx trabajó como ebanista durante 12 años, además de construir y renovar varias casas. Xaxx tiene un Doctorado en Filosofía en historia del arte de la Universidad de Manchester en el Reino Unido.

Construya su propio calentador de agua solar para proporcionar agua caliente para uso doméstico, así como calefacción de espacios dentro de su hogar. El principal desafío al construir un calentador de agua solar que se utilizará en un clima frío es la amenaza de congelación del agua dentro del sistema. La forma más común de superar este problema es instalar un circuito de glicol, con todos los componentes exteriores del sistema circulando una solución anticongelante de glicol, que transfiere calor al agua dentro de la casa a través de un intercambiador de calor.

Historia

Los registros de colectores solares en los EE. UU. Datan de antes de 1900, involucrando un tanque pintado de negro montado en un techo. En 1896, Clarence Kemp, de Baltimore, encerró un tanque en una caja de madera, creando así el primer 'calentador de agua por lotes' como se les conoce hoy en día. Frank Shuman construyó la primera estación de energía solar térmica del mundo en Maadi, Egipto, utilizando canales parabólicos para alimentar un motor de 60-70 caballos de fuerza que bombeaba 6,000 galones de agua por minuto desde el río Nilo a los campos de algodón adyacentes.

Los colectores de placa plana para el calentamiento solar de agua se usaron en Florida y el sur de California en la década de 1920. El interés creció en América del Norte después de 1960, pero especialmente después de la crisis petrolera de 1973.

Calentadores domésticos modernos para apartamentos: ventajas y desventajas

Convectores: calentadores domésticos, conocidos desde los años 80 del siglo pasado. Trabajan gasto especial tena. El aire frío cae debajo de un convector y se calienta en la parte superior. Tal dispositivo prov>

Mediterráneo

Israel, Chipre y Grecia son los per cápita líderes en el uso de sistemas solares de calentamiento de agua que soportan del 30% al 40% de los hogares.

Los sistemas solares de placa plana se perfeccionaron y se utilizaron a gran escala en Israel. En la década de 1950, la escasez de combustible llevó al gobierno a prohibir> El 20% de la población utilizó calentadores de agua solares en 1967. Después de la crisis energética en la década de 1970, en 1980 Israel exigió la instalación de calentadores de agua solares en todas las casas nuevas (excepto torres altas con área de techo insuficiente). Como resultado, Israel se convirtió en el líder mundial en el uso de energía solar. per cápita con el 85% de los hogares que utilizan sistemas termosolares (3% del consumo nacional primario de energía), que se estima le ahorran al país 2 millones de barriles (320,000 m 3) de petróleo al año.

En 2005, España se convirtió en el primer país del mundo en requerir la instalación de generación de electricidad fotovoltaica en nuevos edificios, y el segundo (después de Israel) en requerir la instalación de sistemas solares de calentamiento de agua, en 2006.

Paso 1

Construya una caja aislada con una tapa de vidrio o plexiglás. Los paneles solares de agua caliente fabricados comercialmente cuentan con tuberías de circulación que se colocan en una lámina de cobre, pero esto está más allá de las habilidades técnicas de la mayoría de los aficionados al bricolaje. Cree un efecto similar colocando bobinas de manguera flexible de PVC negro dentro de la caja. Pinte las superficies internas de la caja con pintura negra plana para maximizar la retención de calor.

Pros convector doméstico:

  • incombustible,
  • Los instrumentos modernos tienen un termostato incorporado, por lo que pueden ajustar la temperatura usted mismo. Esto significa que no es necesario apagar el convector,
  • Trabajo silencioso,
  • Tiene una buena apariencia estética.

Asia

Después de 1960, los sistemas se comercializaron en Japón.

Australia tiene una variedad de regulaciones nacionales y estatales para la energía solar térmica que comienza con MRET en 1997.

Los sistemas solares de calentamiento de agua son populares en China, donde los modelos básicos comienzan en alrededor de 1,500 yuanes (US $ 235), alrededor de un 80% menos que en los países occidentales para un tamaño de colector dado. Al menos 30 millones de hogares chinos tienen uno. La popularidad se debe a los tubos evacuados eficientes que permiten que los calentadores funcionen incluso bajo cielos grises y a temperaturas muy por debajo del punto de congelación.

Paso 2

Taladre dos orificios en el costado de la caja que tengan el mismo diámetro que la manguera de PVC. Pase ambos extremos de la manguera por el costado de la caja y dentro de la casa. Aísle bien la manguera con aislamiento de tubo de espuma.

Galleta

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Ventajas de los calentadores:

  • La sala se calienta muy rápido,
  • No requiere apagado ya que el termostato regula automáticamente la temperatura,
  • En el caso de apagar la caída solo,
  • Protegido contra el sobrecalentamiento.

Requerimientos de diseño

El tipo, la complejidad y el tamaño de un sistema solar de calentamiento de agua están determinados principalmente por:

  • Cambios en la temperatura ambiente y la radiación solar entre verano e invierno.
  • Cambios en la temperatura ambiente durante el ciclo día-noche.
  • Posibilidad de sobrecalentamiento o congelación del agua potable o del fluido colector

Los requisitos mínimos del sistema generalmente se determinan por la cantidad o temperatura de agua caliente requerida durante el invierno, cuando la salida del sistema y la temperatura del agua entrante son típicamente más bajas. La salida máxima del sistema está determinada por la necesidad de evitar que el agua en el sistema se caliente demasiado.

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Gastos de funcionamiento de los calentadores infrarrojos domésticoslámparas de cuarzoUbicado en una vivienda de metal. A diferencia de otros modelos, este no es el aire que calienta el dispositivo y los objetos por los cuales fue enviado. El calentador infrarrojo es>

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Paso 3

Conecte los extremos de la manguera a los accesorios de entrada y salida de un sistema de calefacción radiante en el piso, si está creando calefacción. Conecte la manguera a un intercambiador de calor autónomo si está creando agua caliente. Un intercambiador de calor es un colector aislado en el que las tuberías de agua doméstica y las tuberías de las muestras de la azotea se colocan juntas. El calor de la solución de glicol que circula a través del sistema de techo se transfiere al agua por convección. Instale el intercambiador de calor en la línea de agua justo antes de su entrada en su calentador de agua caliente de gas o eléctrico convencional, funcionará como precalentador para el otro calentador.

Protección contra congelamiento

Las medidas de protección contra congelamiento evitan daños al sistema debido a la expansión del fluido de transferencia de congelamiento. Los sistemas de drenaje drenan el fluido de transferencia del sistema cuando la bomba se detiene. Muchos sistemas indirectos usan anticongelante (por ejemplo, propilenglicol) en el fluido de transferencia de calor.

En algunos sistemas directos, los colectores se pueden drenar manualmente cuando se espera la congelación. Este enfoque es común en climas donde las temperaturas de congelación no ocurren con frecuencia, pero puede ser menos confiable que un sistema automático, ya que depende de un operador.

Un tercer tipo de protección contra la congelación es la tolerancia a la congelación, donde las tuberías de agua a baja presión hechas de caucho de silicona simplemente se expanden al congelarse. Uno de estos coleccionistas ahora tiene la acreditación europea Solar Keymark.

Protección contra el sobrecalentamiento

Cuando no se ha usado agua caliente durante uno o dos días, el fluido en los colectores y el almacenamiento puede alcanzar altas temperaturas en todos los sistemas sin drenaje. Cuando el tanque de almacenamiento en un sistema de drenaje alcanza la temperatura deseada, las bombas se detienen, finalizando el proceso de calentamiento y evitando que el tanque de almacenamiento se sobrecaliente.

Algunos sistemas activos enfrían deliberadamente el agua en el tanque de almacenamiento haciendo circular agua caliente a través del colector en momentos en que hay poca luz solar o por la noche, perdiendo calor. Esto es más efectivo en tuberías de almacenamiento directo o térmico y es prácticamente ineficaz en sistemas que usan colectores de tubos evacuados, debido a su aislamiento superior. Cualquier tipo de colector aún puede sobrecalentarse. Los sistemas termosolares sellados de alta presión dependen en última instancia del funcionamiento de las válvulas de alivio de presión y temperatura. Los calentadores de baja presión con ventilación abierta tienen controles de seguridad más simples y confiables, generalmente una ventilación abierta.

Sistemas

Los diseños simples incluyen una simple caja aislada con tapa de vidrio con un absorbedor solar plano hecho de chapa metálica, unida a tubos de cobre de intercambiador de calor y de color oscuro, o un conjunto de tubos de metal rodeados por un cilindro de vidrio evacuado (casi vacío). En casos industriales, un espejo parabólico puede concentrar la luz solar en el tubo. El calor se almacena en un tanque de almacenamiento de agua caliente. El volumen de este tanque debe ser mayor con sistemas de calefacción solar para compensar el mal tiempo. aclaración necesaria y porque la temperatura final óptima para el colector solar aclaración necesaria es inferior a un típico calentador de inmersión o combustión. La gripe por transferencia de calor>

Otro concepto de menor mantenimiento es el 'drenaje de retorno'. No se requiere anticongelante, en cambio, todas las tuberías están inclinadas para hacer que el agua regrese al tanque. El tanque no está presurizado y funciona a presión atmosférica. Tan pronto como la bomba se apaga, el flujo se invierte y las tuberías se vacían antes de que se pueda congelar.

Res> puede permitir que un sistema de agua caliente funcione durante todo el año en climas más fríos, sin el requisito de calor adicional de un sistema de calentamiento solar de agua que se cumpla con combustibles fósiles o electricidad.

Cuando un sistema de calentamiento solar de agua y de calefacción central de agua caliente se usan juntos, el calor solar se concentrará en un tanque de precalentamiento que alimenta al tanque calentado por la calefacción central, o el intercambiador de calor solar reemplazará el elemento de calentamiento inferior y el elemento superior permanecerá para prov>

Directo

Directo o lazo abierto Los sistemas circulan agua potable a través de los colectores. Son relativamente baratos. Los inconvenientes incluyen:

  • Ofrecen poca o ninguna protección contra el sobrecalentamiento a menos que tengan una bomba de exportación de calor.
  • Ofrecen poca o ninguna protección contra la congelación, a menos que los recolectores sean tolerantes a la congelación.
  • Los colectores acumulan incrustaciones en áreas de agua dura, a menos que se use un suavizante de intercambio iónico.

La llegada de los diseños tolerantes a la congelación expandió el mercado de SWH a climas más fríos. En condiciones de congelación, los modelos anteriores se dañaban cuando el agua se convertía en hielo, rompiendo uno o más componentes.

Indirecto

Indirecto o bucle cerrado Los sistemas utilizan un intercambiador de calor para transferir el calor del fluido del "fluido de transferencia de calor" (HTF) al agua potable. El HTF más común es una mezcla de anticongelante / agua que generalmente usa propilenglicol no tóxico. Después de calentar en los paneles, el HTF viaja al intercambiador de calor, donde su calor se transfiere al agua potable. Los sistemas indirectos ofrecen protección contra congelamiento y típicamente protección contra sobrecalentamiento.

Pasivo

Pasivo Los sistemas se basan en convección de calor o tubos de calor para hacer circular el fluido de trabajo. Los sistemas pasivos cuestan menos y requieren poco o ningún mantenimiento, pero son menos eficientes. El sobrecalentamiento y la congelación son las principales preocupaciones.

Activo

Activo Los sistemas utilizan una o más bombas para hacer circular agua y / o fluido calefactor. Esto permite una gama mucho más amplia de configuraciones del sistema.

Los sistemas bombeados son más caros de comprar y operar. Sin embargo, operan con mayor eficiencia y pueden controlarse más fácilmente.

Los sistemas activos tienen controladores con características tales como interacción con un calentador de agua eléctrico o de gas de respaldo, cálculo y registro de la energía ahorrada, funciones de seguridad, acceso remoto y pantallas informativas.

Sistemas pasivos directos

Un almacenamiento colector integrado El sistema (ICS o calentador por lotes) utiliza un tanque que actúa como almacenamiento y colector. Los calentadores discontinuos son tanques delgados rectilíneos con un lado de vidrio orientado hacia el sol al mediodía. Son simples y menos costosos que los colectores de placas y tubos, pero pueden requerir refuerzos si se instalan en un techo (para soportar 400–700 lb (180–320 kg) lb de agua), sufren una pérdida de calor significativa por la noche desde el costado mirar hacia el sol no está aislado en gran medida y solo es adecuado en climas moderados.

UNA unidad de almacenamiento de calor por convección El sistema (CHS) es similar a un sistema ICS, excepto que el tanque de almacenamiento y el colector están físicamente separados y la transferencia entre ambos se realiza por convección. Los sistemas CHS generalmente usan colectores estándar de tipo placa plana o tubos evacuados. El tanque de almacenamiento debe ubicarse sobre los colectores para que la convección funcione correctamente. El principal beneficio de los sistemas CHS sobre los sistemas ICS es que se evita en gran medida la pérdida de calor ya que el tanque de almacenamiento puede estar completamente aislado. Dado que los paneles están ubicados debajo del tanque de almacenamiento, la pérdida de calor no causa convección, ya que el agua fría permanece en la parte más baja del sistema.

Sistemas indirectos activos

Anticongelante a presión Los sistemas utilizan una mezcla de anticongelante (casi siempre propilenglicol de baja toxicidad) y una mezcla de agua para HTF para evitar daños por congelación.

Aunque son efectivos para prevenir el daño por congelamiento, los sistemas anticongelantes tienen inconvenientes:

  • Si el HTF se calienta demasiado, el glicol se degrada en ácido y luego no proporciona protección contra la congelación y comienza a disolver los componentes del circuito solar.
  • Los sistemas sin tanques de drenaje deben hacer circular el HTF, independientemente de la temperatura del tanque de almacenamiento, para evitar que el HTF se degrade. Las temperaturas excesivas en el tanque causan una mayor incrustación y acumulación de sedimentos, posibles quemaduras graves si no se instala una válvula de templado y, si se usa para almacenamiento, posible falla del termostato.
  • El HTF de glicol / agua debe reemplazarse cada 3 a 8 años, dependiendo de las temperaturas que haya experimentado.
  • Algunas jurisdicciones requieren intercambiadores de calor de doble pared más caros a pesar de que el propilenglicol es poco tóxico.
  • Aunque el HTF contiene glicol para evitar la congelación, hace circular agua caliente desde el tanque de almacenamiento hacia los colectores a bajas temperaturas (por ejemplo, por debajo de 40 ° F (4 ° C)), lo que provoca una pérdida de calor considerable.

UNA sistema de drenaje es un sistema indirecto activo donde el HTF (generalmente agua pura) circula a través del colector, impulsado por una bomba. La tubería del colector no está presurizada e incluye un depósito abierto de drenaje que está contenido en un espacio acondicionado o semi-acondicionado. El HTF permanece en el depósito de drenaje a menos que la bomba esté funcionando y regrese allí (vaciando el colector) cuando se apaga la bomba. El sistema colector, incluidas las tuberías, debe drenarse por gravedad en el tanque de drenaje. Los sistemas de drenaje no están sujetos a congelamiento o sobrecalentamiento. La bomba funciona solo cuando es apropiado para la recolección de calor, pero no para proteger el HTF, lo que aumenta la eficiencia y reduce los costos de bombeo.

Hágalo usted mismo (bricolaje)

Los planes para sistemas solares de calentamiento de agua están disponibles en Internet. Los sistemas DIY SWH suelen ser más baratos que los comerciales, y se utilizan tanto en el mundo desarrollado como en el mundo en desarrollo.

Comparación

CaracterísticaICS (lote)TermosifónDirecto activoActivo indirectoDrainbackBomba de burbuja
Bajo perfil-discreto Y Y Y Y
Colector ligero Y Y Y Y
Sobrevive al clima helado Y Y Y Y
Bajo mantenimiento Y Y Y Y Y
Simple: sin control auxiliar Y Y Y
Potencial de actualización a la tienda existente Y Y Y Y
Ahorro de espacio: sin tanque de almacenamiento adicional Y Y
Comparación de sistemas SWH. Fuente: Conceptos básicos de calentamiento solar de agua—homepower.com

Coleccionista

Los colectores solares térmicos capturan y retienen el calor del sol y lo usan para calentar un líquido> Dos principios físicos importantes rigen la tecnología de los colectores solares térmicos:

  • Cualquier objeto caliente finalmente regresa al equilibrio térmico con su entorno, debido a la pérdida de calor por conducción, convección y radiación. La eficiencia (la proporción de energía térmica retenida durante un período de tiempo predefinido) está directamente relacionada con la pérdida de calor de la superficie del colector. La convección y la radiación son las fuentes más importantes de pérdida de calor. El aislamiento térmico se usa para disminuir la pérdida de calor de un objeto caliente. Esto sigue la segunda ley de la termodinámica (el "efecto de equilibrio").
  • El calor se pierde más rap> (el delta-t efecto).

Placa plana

Los colectores de placas planas son una extensión de la mayoría de los colectores de placas planas tienen dos tubos horizontales en la parte superior e inferior, denominados cabezales, y muchos tubos verticales más pequeños que los conectan, denominados elevadores. Los elevadores están soldados (o conectados de manera similar) a las aletas del absorbente delgadas. El fluido de transferencia de calor (agua o mezcla de agua / anticongelante) se bombea desde el tanque de almacenamiento de agua caliente o el intercambiador de calor al cabezal inferior de los colectores, y sube por los tubos ascendentes, recogiendo el calor de las aletas del absorbedor y luego sale del colector. del encabezado superior. Los colectores serpentinos de placa plana difieren ligeramente de este diseño de "arpa", y en su lugar usan una sola tubería que sube y baja por el colector. Sin embargo, dado que no se pueden drenar adecuadamente el agua, los colectores de placa plana serpentina no se pueden usar en los sistemas de drenaje.

El tipo de vidrio utilizado en los colectores de placa plana es casi siempre vidrio templado con bajo contenido de hierro. Tal vidrio puede soportar granizo significativo sin romperse, que es una de las razones por las cuales los colectores de placa plana se consideran el tipo de colector más duradero.

Los colectores sin esmaltar o formados son similares a los colectores de placa plana, excepto que no están térmicamente aislados ni físicamente protegidos por un panel de vidrio. En consecuencia, este tipo de colectores son mucho menos eficientes cuando la temperatura del agua excede la temperatura ambiente. Para aplicaciones de calefacción de piscinas, el agua a calentar es a menudo más fría que la temperatura ambiente del techo, momento en el que la falta de aislamiento térmico permite que se extraiga calor adicional del entorno.

Tubo evacuado

Los colectores de tubos evacuados (ETC) son una forma de reducir la pérdida de calor, inherente a las placas planas. Dado que la pérdida de calor debido a la convección no puede atravesar el vacío, forma un mecanismo de aislamiento eficiente para mantener el calor adentro. Dado que dos láminas de vidrio plano generalmente no son lo suficientemente fuertes como para resistir el vacío, el vacío se crea entre dos tubos concéntricos. Por lo general, la tubería de agua en un ETC está rodeada por dos tubos concéntricos de vidrio separados por un vacío que admite calor del sol (para calentar la tubería) pero que limita la pérdida de calor. El tubo interior está recubierto con un absorbedor térmico. La vida útil del vacío varía de un colector a otro, de 5 a 15 años.

Los colectores de placa plana son generalmente más eficientes que ETC en condiciones de pleno sol. Sin embargo, la producción de energía de los colectores de placa plana se reduce ligeramente más que los ETC en condiciones nubladas o extremadamente frías. La mayoría de los ETC están hechos de vidrio recocido, que es susceptible al granizo, fallando debido a las partículas del tamaño de una pelota de golf. Los ETC hechos de "vidrio de coque", que tiene un tinte verde, son más fuertes y menos propensos a perder su vacío, pero la eficiencia se reduce ligeramente debido a la transparencia reducida. Los ETC pueden reunir energía del sol durante todo el día en ángulos bajos debido a su forma tubular.

Bomba fotovoltaica

Una forma de alimentar un sistema activo es a través de un panel fotovoltaico (PV). Para garantizar el rendimiento y la longevidad adecuados de la bomba, la bomba (CC) y el panel fotovoltaico deben coincidir adecuadamente. Si bien una bomba fotovoltaica no funciona por la noche, el controlador debe asegurarse de que la bomba no funcione cuando sale el sol, pero el agua del colector no está lo suficientemente caliente.

Las bombas fotovoltaicas ofrecen las siguientes ventajas:

  • Instalación y mantenimiento más simples / económicos
  • El exceso de producción fotovoltaica se puede utilizar para el uso de electricidad en el hogar o volver a colocarlo en el gr>
  • Puede funcionar durante un corte de energía.
  • Avo> Bomba de burbujas

Una bomba de burbujas (también conocida como bomba de géiser) es adecuada para paneles planos y sistemas de tubos de vacío. En un sistema de bomba de burbujas, el circuito cerrado de HTF está bajo presión reducida, lo que causa que el líquido> El HTF llegue típicamente al intercambiador de calor a 70 ° C y regrese a la bomba de circulación a 50 ° C. El bombeo generalmente comienza a aproximadamente 50 ° C y aumenta a medida que sale el sol hasta alcanzar el equilibrio.

Controlador

UNA controlador diferencial detecta diferencias de temperatura entre el agua que sale del colector solar y el agua en el tanque de almacenamiento cerca del intercambiador de calor. El controlador enciende la bomba cuando el agua en el colector está suficientemente a unos 8-10 ° C más caliente que el agua en el tanque, y la detiene cuando la diferencia de temperatura alcanza los 3-5 ° C. Esto asegura que el agua almacenada siempre gana calor cuando la bomba funciona y evita que la bomba se encienda y apague excesivamente. (En los sistemas directos, la bomba puede activarse con una diferencia de alrededor de 4 ° C porque no tienen intercambiador de calor).

Tanque

El colector más simple es un tanque de metal lleno de agua en un lugar soleado. El sol calienta el tanque. Así funcionaban los primeros sistemas. Esta configuración sería ineficiente debido al efecto de equilibrio: tan pronto como comienza el calentamiento del tanque y el agua, el calor obtenido se pierde en el medio ambiente y esto continúa hasta que el agua en el tanque alcanza la temperatura ambiente. El desafío es limitar la pérdida de calor.

  • El tanque de almacenamiento se puede ubicar más bajo que los colectores, lo que permite una mayor libertad en el diseño del sistema y permite el uso de tanques de almacenamiento preexistentes.
  • El tanque de almacenamiento puede ser h> Tanque aislado

Los colectores ICS o por lotes reducen la pérdida de calor al aislar térmicamente el tanque. Esto se logra al encerrar el tanque en una caja con tapa de vidrio que permite que el calor del sol llegue al tanque de agua. Las otras paredes de la caja están aisladas térmicamente, lo que reduce la convección y la radiación. La caja también puede tener una superficie reflectante en el interior. Esto refleja el calor perdido desde el tanque hacia el tanque. De una manera simple, se podría considerar un calentador de agua solar ICS como un tanque de agua que se ha encerrado en un tipo de 'horno' que retiene el calor del sol, así como el calor del agua en el tanque. El uso de una caja no elimina la pérdida de calor del tanque al medio ambiente, pero reduce en gran medida esta pérdida.

Los colectores ICS estándar tienen una característica que limita fuertemente la eficiencia del colector: una pequeña relación superficie-volumen. Dado que la cantidad de calor que un tanque puede absorber del sol depende en gran medida de la superficie del tanque directamente expuesta al sol, se deduce que el tamaño de la superficie define el grado en que el sol puede calentar el agua. Los objetos cilíndricos como el tanque en un colector ICS tienen una relación superficie-volumen inherentemente pequeña. Los coleccionistas intentan aumentar esta proporción para un calentamiento eficiente del agua. Las variaciones en este diseño básico incluyen colectores que combinan contenedores de agua más pequeños y tecnología de tubos de vidrio evacuados, un tipo de sistema ICS conocido como colector de lotes de tubos evacuados (ETB).

Piscinas

Los sistemas flotantes de cobertura de piscinas y los STC separados se utilizan para calentar piscinas.

Los sistemas de cobertura de piscinas, ya sean láminas sólidas o discos flotantes, actúan como aislamiento y reducen la pérdida de calor. Se produce mucha pérdida de calor por evaporación, y el uso de una cubierta ralentiza la evaporación.

Los STC para uso no potable de agua de piscina a menudo están hechos de plástico. El agua de la piscina es ligeramente corrosiva debido al cloro. El agua circula a través de los paneles utilizando el filtro de piscina existente o la bomba suplementaria. En ambientes templados, los colectores de plástico sin esmaltar son más eficientes como sistema directo. En ambientes fríos o ventosos, se utilizan tubos evacuados o placas planas en una configuración indirecta junto con un intercambiador de calor. Esto reduce la corrosión. A fairly simple differential temperature controller is used to direct the water to the panels or heat exchanger either by turning a valve or operating the pump. Once the pool water has reached the required temperature, a diverter valve is used to return water directly to the pool without heating. Many systems are configured as drainback systems where the water drains into the pool when the water pump is switched off.

The collector panels are usually mounted on a nearby roof, or ground-mounted on a tilted rack. Due to the low temperature difference between the air and the water, the panels are often formed collectors or unglazed flat plate collectors. A simple rule-of-thumb for the required panel area needed is 50% of the pool's surface area. This is for areas where pools are used in the summer season only. Adding solar collectors to a conventional outdoor pool, in a cold climate, can typically extend the pool's comfortable usage by months and more if an insulating pool cover is used. When sized at 100% coverage most solar hot water systems are capable of heating a pool anywhere from as little as 4 °C for a wind-exposed pool, to as much as 10 °C for a wind-sheltered pool covered consistently with a solar pool blanket.

An active solar energy system analysis program may be used to optimize the solar pool heating system before it is built.

Producción de energía

The amount of heat delivered by a solar water heating system depends primarily on the amount of heat delivered by the sun at a particular place (insolation). In the tropics insolation can be relatively high, e.g. 7 kWh/m² per day, versus e.g., 3.2 kWh/m² per day in temperate areas. Even at the same latitude average insolation can vary a great deal from location to location due to differences in local weather patterns and the amount of overcast. Calculators are available for estimating insolation at a site.

Below is a table that gives a rough indication of the specifications and energy that could be expected from a solar water heating system involving some 2 m 2 of absorber area of the collector, demonstrating two evacuated tube and three flat plate solar water heating systems. Certification information or figures calculated from those data are used. The bottom two rows give estimates for daily energy production (kWh/day) for a tropical and a temperate scenario. These estimates are for heating water to 50 °C above ambient temperature.

With most solar water heating systems, the energy output scales linearly with the collector surface area.

Daily energy production (kWth.h) of five solar thermal systems. The evac tube systems used below both have 20 tubes.
Tecnología Flat plateFlat plateFlat plateETCETC
Configuración Direct activeThermosiphonIndirect activeIndirect activeDirect active
Overall size (m 2 ) 2.491.981.872.852.97
Absorber size (m 2 ) 2.211.981.722.852.96
Maximum efficiency 0.680.740.610.570.46
Energy production (kWh/day):
– Insolation 3.2 kWh/m 2 /day (temperate)
p.ej. Zurich, Switzerland
5.33.93.34.84.0
– Insolation 6.5 kWh/m 2 /day (tropical)
p.ej. Phoenix, USA
11.28.87.19.98.4

The figures are fairly similar between the above collectors, yielding some 4 kWh/day in a temperate climate and some 8 kWh/day in a tropical climate when using a collector with a 2 m 2 absorber. In the temperate scenario this is sufficient to heat 200 litres of water by some 17 °C. In the tropical scenario the equivalent heating would be by some 33 °C. Many thermosiphon systems have comparable energy output to equivalent active systems. The efficiency of evacuated tube collectors is somewhat lower than for flat plate collectors because the absorbers are narrower than the tubes and the tubes have space between them, resulting in a significantly larger percentage of inactive overall collector area. Some methods of comparison calculate the efficiency of evacuated tube collectors based on the actual absorber area and not on the space occupied as has been done in the above table. Efficiency is reduced at higher temperatures.

Costos

In sunny, warm locations, where freeze protection is not necessary, an ICS (batch type) solar water heater can be cost effective. In higher latitudes, design requirements for cold weather add to system complexity and cost. This increases inicial costs, but not life-cycle costs. The biggest single cons > Offsetting this expense can take years. The payback period is longer in temperate environments. Since solar energy is free, operating costs are small. At higher latitudes, solar heaters may be less effective due to lower insolation, possibly requiring larger and/or dual-heating systems. In some countries government incentives can be significant.

Cost factors (positive and negative) include:

  • Price of solar water heater (more complex systems are more expensive)
  • Eficiencia
  • Installation cost
  • Electricity used for pumping
  • Price of water heating fuel (e.g. gas or electricity) saved per kWh
  • Amount of water heating fuel used
  • Initial and/or recurring government subsidy
  • Maintenance cost (e.g. antifreeze or pump replacements)
  • Savings in maintenance of conventional (electric/gas/oil) water heating system

Payback times can vary greatly due to regional sun, extra cost due to frost protection needs of collectors, household hot water use etc. For instance in central and southern Flor >

Costs and payback periods for residential SWH systems with savings of 200 kWh/month (using 2010 data), ex maintenance costs, subsidies and installation costs
PaísMonedaSystem costSubsidy(%)Effective costElectricity cost/kWhElectricity savings/monthPayback period(y)
BrasilBRL2500 025000.25504.2
SudáfricaZAR1400015 119000.91805.5
AustraliaAUD5000 40 30000.18 366.9
BélgicaEUR4000 50 20000.1 208.3
Estados UnidosDólar estadounidense5000 30 35000.1158 23.1612.6
Reino UnidoGBP4800 048000.11 2218.2

The payback period is shorter given greater insolation. However, even in temperate areas, solar water heating is cost effective. The payback period for photovoltaic systems has historically been much longer. Costs and payback period are shorter if no complementary/backup system is required. thus extending the payback period of such a system.

Energy footprint

The source of electricity in an active SWH system determines the extent to which a system contributes to atmospheric carbon during operation. Active solar thermal systems that use mains electricity to pump the flu > However, low power pumps operate with 1-20W. Assuming a solar collector panel delivering 4 kWh/day and a pump running intermittently from mains electricity for a total of 6 hours during a 12-hour sunny day, the potentially negative effect of such a pump can be reduced to about 3% of the heat produced.

However, PV-powered active solar thermal systems typically use a 5–30 W PV panel and a small, low power diaphragm pump or centrifugal pump to circulate the water. This reduces the operational carbon and energy footprint.

Alternative non-electrical pumping systems may employ thermal expansion and phase changes of liquids and gases.

Life cycle energy assessment

Recognised standards can be used to deliver robust and quantitative life cycle assessments (LCA). LCA considers the financial and environmental costs of acquisition of raw materials, manufacturing, transport, using, servicing and disposal of the equipment. Elements include:

  • Financial costs and gains
  • Energy consumption
  • CO2 and other emissions

In terms of energy consumption, some 60% goes into the tank, with 30% towards the collector (thermosiphon flat plate in this case). In Italy, some 11 giga-joules of electricity are used in producing SWH equipment, with about 35% goes toward the tank, with another 35% towards the collector. The main energy-related impact is emissions. The energy used in manufacturing is recovered within the first 2–3 years of use (in southern Europe).

By contrast the energy payback time in the UK is reported as only 2 years. This figure was for a direct system, retrofitted to an existing water store, PV pumped, freeze tolerant and of 2.8 sqm aperture. For comparison, a PV installation took around 5 years to reach energy payback, according to the same comparative study.

In terms of CO2 emissions, a large fraction of the emissions saved is dependent on the degree to which gas or electricity is used to supplement the sun. Using the Eco-indicator 99 points system as a yardstick (i.e. the yearly environmental load of an average European inhabitant) in Greece, a purely gas-driven system may have fewer emissions than a solar system. This calculation assumes that the solar system produces about half of the hot water requirements of a household. But because methane (CH4) emissions from the natural gas fuel cycle dwarf the greenhouse impact of CO2, the net greenhouse emissions (CO2e) from gas-driven systems are vastly greater than for solar heaters, especially if supplemental electricity is also from carbon-free generation. cita necesaria

A test system in Italy produced about 700 kg of CO2, cons >

In Australia, life cycle emissions were also recovered. The tested SWH system had about 20% of the impact of an electrical water heater and half that of a gas water heater.

Analysing their lower impact retrofit freeze-tolerant solar water heating system, Allen et al. (qv) reported a production CO2 impact of 337 kg, which is around half the environmental impact reported in the Ardente et al. (qv) study.

System specification and installation

  • Most SWH installations require backup heating.
  • The amount of hot water consumed each day must be replaced and heated. In a solar-only system, consuming a high fraction of the water in the reservoir implies significant reservoir temperature variations. The larger the reservoir the smaller the daily temperature variation.
  • SWH systems offer significant scale economies in collector and tank costs. Thus the most economically efficient scale meets 100% of the heating needs of the application.
  • Direct systems (and some indirect systems using heat exchangers) can be retrofitted to existing stores.
  • Equipment components must be insulated to achieve full system benefits. The installation of efficient insulation significantly reduces heat loss.
  • The most efficient PV pumps start slowly in low light levels, so they may cause a small amount of unwanted circulation while the collector is cold. The controller must prevent stored hot water from this cooling effect.
  • Evacuated tube collector arrays can be adjusted by removing/adding tubes or their heat pipes, allowing customization during/after installation.
  • Above 45 degrees latitude, roof mounted sun-facing collectors tend to outproduce wall-mounted collectors. However, arrays of wall-mounted steep collectors can sometimes produce more useful energy because gains in used energy in winter can offset the loss of unused (excess) energy in summer.

Australia

  • Renewable Energy (Electricity) Act 2000
  • Renewable Energy (Electricity) (Large-scale Generation Shortfall Charge) Act 2000
  • Renewable Energy (Electricity) (Small-scale Technology Shortfall Charge) Act 2010
  • Renewable Energy (Electricity) Regulations 2001
  • Renewable Energy (Electricity) Regulations 2001 - STC Calculation Methodology for Solar Water Heaters and Air Source Heat Pump Water Heaters
  • Renewable Energy (Electricity) Amendment (Transitional Provision) Regulations 2010
  • Renewable Energy (Electricity) Amendment (Transitional Provisions) Regulations 2009

All relevant participants of the Large-scale Renewable Energy Target and Small-scale Renewable Energy Scheme must comply with the above Acts.