Tema: Calefacción solar por aire

Bueno, pues me he aventurado a hacer unos cálculos (so pena de hacer el ridículo, claro), con estas premisas y teniendo en cuenta lo observado durante todo el tiempo que lleva funcionando el panel.

Calor específico del aire = 0.238 Kcal/kg x ºC
Masa específica del aire = 1.18 Kg/m3
1 Kcal = 0.001163 Kwh
Caudal turbina = 400 m3h (460 según el fabricante)
Q(Kcal)= ce·M·∆t

He considerado cálculos por horas completas de funcionamiento con una temperatura de admisión del aire constante de 19ºC (la del salón).

La variación de temperatura dentro del colector será de +9ºC/h hasta las 14:00h y de -9ºC/h desde las 16:00h. Temperatura inicial a las 11:00h de 19ºC. La puedo variar en función de la exterior para alcanzar los máximos que he observado.

Por lo que estando tarado el termostato a 27ºC serían 6 h de funcionamiento, introduciendo un total de 12.130 Kcal, o lo que es lo mismo unos 14 kwh por día de funcionamiento. La temperatura máxima en el colector a las 14:00 sería de 46ºC, que se corresponde más o menos por lo observado por mí.

Si considero un incremento de 11ºC/h (porque haga mejor tiempo, por ejemplo) serían 14.800 kcal (17 Kwh) y temperatura máxima de 52ºC en el colector.

Lo he montado en una Excel.

Ale, sacadme los colores.

Saludos.

Soundmuller

Perdón, olvidé adjuntar la Excel

Soundmuller

Para Soundmuller.
Te envio los parámetros para que no vayas dando tumbos.
Saludos

Me olvidé, no se que colector estas haciendo, debo decirte que el absorbedor debe ir aleteado y con cortes en las aletas para que el aire circule en regimen turbulento, debe ser estanco el espacio entre el vidrio y el absorbedor.
Debes disponer del equipo de medición solar, al hablar de masa de aire, debes tener en cuenta la humedad, ya que incrementa la masa circulante, tambien el ventilador debe tener ajuste de velocidad a voluntad y saber el caudal que impulsas, en fin tu mismo.

Saludos

Perdona pulsé el de agua, ahí vá el de aire.

Saludos

Hola Joan:

Gracias por esos documentos. Yo te pongo en situación y luego sacamos conclusiones si es posible.

Después de releer muchísima información sobre colectores solares de aire, decido construir uno. En este enlace puedes ver fotos del mismo y te haces una idea del mismo sin tener que leer todo el post.

Panel Solar - a set on Flickr

Partimos de que estoy satisfecho con el resultado del mismo y, podríamos decir, que me da igual saber si es rentable o no, pues ya está construido, pagado y funcionando. Pero quiero ir un poco más allá e intentar calcular su rendimiento, sea teórico o real, para por lo menos saberlo y además tener una fuente de datos para todos los amigos interesados en este proyecto.

Así que estoy tratando de encontrar la forma de medirlo, con las herramientas que tengo a mi disposición. Es decir, sin tener que comprar un aparato que me cueste más que el propio panel y tener que estudiar una carrera de ingeniería para poder usarlo e interpretar los datos. Estoy convencido que es posible hacerlo de forma al menos teórica. Ya sabré que tendré menos rendimiento.

Así que los datos que puedo medir son la temperatura de entrada al colector, la de salida, el tiempo de funcionamiento y el caudal de aire. Bueno, este último aproximado, pues solo sé el dato de caudal teórico que da el fabricante. Podría comprar un anemómetro en eBay por 30 eur y así tendría la velocidad de salida del aire en la entrada y salida, pero para tirar esos 30 eur (solo lo usaré una vez) mejor me hago unas tablas e intento compararlo con algún otro ventilador de alguna manera.

Está claro que habría que tener en cuenta todos los parámetros de humedad del aire, variaciones de temperatura (si pasa una nube, por ejemplo) y demás, pero creo que con una estimación media podría ser suficiente para hacernos una idea de lo que dan de sí estos sistemas. De paso encontramos una forma relativamente fácil y fiable de medir el rendimiento para todo aquel que se construya uno.

Mientras escribía este mensaje he tenido confirmación por un amigo de que mis cálculos son correctos, salvo el caudal de aire. Una vez solventado eso, se puede hacer una Excel donde se metan los datos básicos y salga el rendimiento obtenido, de forma que antes de fabricar alguien alguno similar sepa qué puede obtener por lo que gaste en ello y así tener un dato más para tomar la decisión.

Saludos.

Soundmuller

Ahora que dices, para pasar el rato sobre lo que estas haciendo, te contaré y de esto no hace más de un año, son cosas que se hacen y no se deben publicar en un foro como este, sigo el colector era para un gallinero reducido en la sierra de Madrid, con un bastidor de embalaje, aluminio albal con negro de humo (ahumado), formando aletas, film de polietileno para cerrarlo, entrada de aire por abajo y salida por arriba convección natural, sellando algo el gallinero donde estaba el colector, por abajo y arriba recirculando el aire del recinto, los pollitos estaban como Dios, costo el rollo de polietileno y la cinta americana, hasta ahora y no lo he puesto en la web.

Hola a todos:

Puessssssss desdiciéndome de mi anterior mensaje y tras una árdua búsqueda, me he agenciado un anemómetro y un par de termómetros usb, por lo que podré monitorizar el sistema durante todo su rango de funcionamiento y obtener el rendimiento correcto de los paneles.

Solo queda esperar a que lleguen y lo pueda medir todo.

Saludos.

Soundmuller

Muy bueno lo del gallinero.

Coincido contigo con lo de no gastar en medidores(ya llevas buena suma gastada), pero si te los pueden prestar nunca estan de más.

Lo que te decían de la humedad ya me parece casi rizar el rizo, puedes hacer solo una medición con un conjunto de datos (al fin y al cabo es una estimación)o dos diferentes, ambiente seco Vs ambiente húmedo. Ya lo habrás pensado pero si no tienes higrometro(algunos anemometros lo tienen incorporado) o termometro de vulvo húmedo para la húmedad relativa lo puedes sacar de alguna web de meteorología de alguna estación meteorologica cercana(está actualiza bastante los datos, Welcome to Weather Underground : Weather Underground)

Felicidades por el foro, lo sigo ansiosamente.

Hola a todos:

Ya tengo el anemómetro, ahora solo hay que saber dónde medir

Lo he probado con la turbina que tengo suelta y empiezan las dudas, pues la boca de expulsión-aspiración tiene 100 mm de diámetro y depende de donde ponga el anemómetro puede variar bastante la medida.

Es decir, no es lo mismo poner el anemómetro justo en el centro que en el filo de la boca de salida.

No es lo mismo poner el anemómetro "solo" delante de la boca que tapar el resto de la boca (con un embudo o la mano por ejemplo) y dejar que salga solo el aire por el anemómetro.

Así que..... ¿dónde y cómo mido?

Saludos

Soundmuller

Hola,

Cuanto menos diametro tenga el canuto mas velocidad o presion, yo probaria con un embudo que a la salida sea mas o menos igual de gordo que el medidor. Es lo que me dice el sentido comun pero no estoy muy seguro de como se hace para que la medida sea exacta.

Saludos,

Buenas,

A veces en pruebas de climatización se obtura la rejilla con un cajón de climaver y un agujero adaptado al tamaño del anemómetro. De ese modo consigues saber la presión exacta que le llega a esa rejilla

Respecto a la velocidad se hacen varias mediciones, por ejemplo una cada 5cm, y luego se hace una media.

De todos modos eso es rizar bastante el rizo.

Saludos,

Hola:

Gracias por la ayuda. También consulté a un buen amigo "que sabe una hartá" y aunque no es su campo en concreto, básicamente coincide con vosotros.

Si reduzco el agujero para adaptarlo al anemómetro consigo más velocidad, pero al disminuir la sección, pues el caudal es el mismo-similar.

Vamos, que el ventilador no acelera o frena conforme se tapa o abre la salida, así que el caudal que arroja, con todas las pérdidas por rozamientos y demás a través de las latas y panel.... es lo que hay. Y no es otro que 2.35 m/s o lo que es lo mismo, unos 67 m3h. Una ridiculez, pero es lo que hay.

Bueno, hoy recibido las 2 sondas de temperatura usb. Ahora mismo las estoy probando para saber como tomar datos, exportarlos y calcular rendimientos. Son prácticas, pues exportan a Excel, así que con un mínimo tratamiento obtendré los cálculos necesarios.

Además me permitirá probar con otras turbinas para intentar aumentar el rendimiento.

Estas mediciones me están haciendo dudar bastante de los resultados y rendimientos que publicitan los productos comerciales, sobre todo de los que incorporan un simple ventilador de pc.

Ahora a esperar que pase la ciclogénesis esta para seguir midiendo.

Por cierto, el anemómetro lo he probado en la azotea y las rachas de viento no han pasado por aquí (en el ratillo que he estado) de 40 km/h. Y otro por cierto, la placa calienta (poco) incluso con la radiación difusa (así creo que se llama), pues con el cielo cubierto y el calor ambiente (22ºC) ha comenzado a funcionar. Incluso más temprano que otros días.

Saludos.

Soundmuller

Hola a todos:

Ya estoy en condiciones de ofrecer unos datos medianamente fiables (aunque me sigo sin fiar del caudal de aire medido, pero bueno) una vez que he medido dos días el rendimiento de las placas.

Así que, para esos dos días, estos son los datos, con un caudal de 66,44 m3h

28/2/2010
Tiempo de funcionamiento: 6:12 h
T Max: 62 ºC
Incremento máximo de T: 41,81ºC
kWh introducidos: 2177
kWh consumidos por motor: 0,378
Rendimiento medio por m2: 77,75 W
Rendimiento máximo por m2: 205,28W
Potencia media del colector: 343,65 W
Potencia máxima del colector: 907,36 W


01/3/2010
Tiempo de funcionamiento: 9:28 h
T Max: 62,13 ºC
Incremento máximo de T: 40,50ºC
kWh introducidos: 4294
kWh consumidos por motor: 0,577
Rendimiento medio por m2: 102,63 W
Rendimiento máximo por m2: 198,85W
Potencia media del colector: 453,60 W
Potencia máxima del colector: 878,93 W

Es decir, que dispongo de una “estufa” de unos 450 W que solo consume 61W, que es el consumo del motor y control del mismo. ¿Alguien puede calcular el COP?

Todavía no he podido convencerme del caudal correcto del ventilador. Si logro confirmarlo y calcularlo correctamente ya haré las oportunas correcciones.

Saludos.

Soundmuller

felicidades por tu proyecto
he intentado leerme el post entero pero no he podido. pero si te sirve de algo el tema del aislante si vuscas fibra de vidrio prensada una opcion puede ser el panel que se utiliza para los conductos de climatizacion otra cosa para medir el caudal de aire siempre tienes que hacerlo en la rejilla de impulsion porque depende de los metros de conducto que tengas tendras unas perdidas. cuando me hacen alguna inspeccion me hacen tomar varias lecturas de la misma rejilla y hacer una media. por ultimo porque no pruebas a meter un retorno de la misma habitacion a la entrada del panel

Hola Tocomosho:

Gracias por tus comentarios. Te aclaro tus cuestiones.

Ya tomé nota del cambio de aislante. Seguramente, en los próximos que realice sí use algo similar a lo que comentas de los paneles de los conductos. La toma de aire está también en el salón, por lo que es una recirculación contínua.

Y gracias por la forma de medir el caudal. Efectivamente, en la impulsión siempre me da más velocidad.

Por otro lado, en la propia web de S&P, en los ejemplos que tienen de aplicación de sus productos, siempre consideran como "real" el caudal que indican en las características de sus modelos, de manera que si para algún supuesto necesitan "x" renovaciones para "y" volumen y sale un cuadal determinado, pues proponen algún modelo con ese caudal o algo superior. Incluso indicando que tiene la instalación los metros de conducto que sea.

Así que si siguiera su propia forma de hacer los cálculos, tendría que considerar el caudal que especifica para la turbina que tengo y saldrían unos rendimientos muy muy superiores. En fin.

Por ahora, llevo midiendo desde el 28/2 y tan solo el 2/3 no funcionó ni un momento, el resto de días sí ha funcionado, a pesar de los temporales que tenemos.

En total, lleva inyectados 14878 Wh y consumidos 2840 Wh

Saludos.

Soundmuller

hola!!! luego de unos meses sin dar señales de vida en el foro, vuelvo a la carga!!!. aqui en argentina es verano, y con la ayuda de todos uds fabrique 2 paneles que estoy usando para entibiar el agua de la piscina. siii ya lo se.. es una barbaridad usar 2 paneles para calentar agua de la piscina... pero sabia que alli en el parque, serian mucho mas utiles que en el techo de mi casa.... en un mes, cuando ya este fresco para la pileta, los subire al techo para que sean usados como dios manda....
pero aqui no hablamos de calentar agua, sino aire. Soundmuller ha hecho un gran trabajo, y lo felicito!!!. en cada post nuevo que escribe, me da mas ganas de armarme algo asi para mi casa... es un proyecto que tenia en mente hace tiempo, pero luego por diversas situaciones no pude llevar a cabo. pero ahora volvi con mas ganas que antes!!!
Buscando diversos metodos para calentar aire, me interesé por el que usa la empresa SolarWall. Esta usa una chapa cribada, al menos aqui en Arg se la conoce asi... digamos una chapa con agueros, que se calienta al sol. el aire entra a un recinto, donde supongo seguira calentandose, y luego pasa a las cañerias, y de las cañerias al ambiente a climatizar.
SolarDuct - Un sistema modular de calefacción por aire para azoteas

yo pensaba en utilizar mi version de este este sistema, es decir, tomar la idea de la chapa agujereada... pero cambiarle algunas cosas
primero, quiero utilizar el mismo sistema que los colectres planos. Una caja similar a la de soundmuller, pero en vez de que el aire pase por dentro de los tubos, que el aire ingrese por un abertura entre el policarbonato, y la chapa cribada. es decir... el sistema Nº1 de esa imagen...

http://forums.futura-sciences.com/at...desoleil_1.jpg
(la imagen, la tome del post Nº46, de Joanet.)

Pensaba ponerle otra chapa lisa, por debajo... para reducir perdidas de carga...

que les parece??. A mi me parece que es una idea bastante sencilla de llevar a cabo... que opinan del rendimiento??

Hola Rastita:

Sobre tu idea de colector decirte que es muy parecida al que ha usado el amigo Lasfargues (colectores solares de aire) y que nos presentó en este mismo hilo páginas atrás.

Por cierto, a ver si nos actualizas la web

Asi que creo que te dará buenos resultados. El rendimiento, por mi experiencia, es difícil calcularlo y dependerá mucho del caudal de aire que puedas mover. Mi consejo, pues que pongas una turbina de unos 1000 m3h y si fuera necesario porque es mucho caudal, un regulador o dimmer para bajar su potencia y adecuar el caudal con la temperatura.

Si erez capaz de hacerlo automático como el amigo Lasfargues, perfecto. Yo por ahora no sé hacerlo, le voy a tener que copiar .

Ayer fue un día "perfecto" para el panel.... totalmente despejado, algo frío pero sale una parábola de temperatura que da gusto mirarla. Temperatura máxima de casi 67º. A ver si la puedo colgar luego aquí.

Saludos.

Soundmuller

PD: Añado gráfico de ayer y de los días con menos sol, por comparar

Hola Soundmuller. Muchas gracias por toda la info que nos has enseñado hasta ahora. Entrada ya la primavera, ¿puedes hacernos un resumen de cómo han ido tus colectores durante este invierno, cuánto han producido, ahorros que has tenido (de consumo respecto a otros años), etc.?
En cualquier caso muchísimas gracias por lo que ya nos has aportado.

Hola Juanitoke:

Pues lamento muchísimo, pero muchísimo eh, el no poder dar todos los datos que pides y que a mi me gustaría poder ofrecer, pues hay algunos factores que han influido en no poder darlos, que son los siguientes.

- El pasado febrero de 2009 cambié mi calefacción de radiador de aceite por la bomba de calor y solo la usé unos 5 días de febrero y en marzo seguramente nada o 3-4 días. El consumo eléctrico fue en 2010 de unos 60 kWh menos durante febrero, pero es imposible saber si es debido al clima, a la bomba de calor o a la placa.

- El sistema de medición fiable y más certero solo lo tengo desde el 28/2/10, así que solo he podido medir de la forma más aproximada posible desde entonces.

- No he podido instalar el medidor de consumos a la bomba de calor, por lo que no sé qué ha gastado realmente la bomba y poderlo comparar en días que ha funcionado bien la placa y en días en los que no ha funcionado casi nada.

Así que solo puedo comentar los consumos eléctricos medidos desde los meses de noviembre a marzo en 2009 y 2010, pero ahí va incluido el benévolo mes de noviembre pasado que tuvimos, la bomba de calor y la placa, por lo que la única conclusión que se saca es que la bomba gasta muchísimo menos que los radiadores , pero eso ya lo sabemos todos.

En definitiva, durante esos meses he gastado unos 650 kWh menos que el año anterior. Centrados básicamente en diciembre y enero donde he gastado casi la mitad que el año anterior.

Con todo ello, solo me queda ofreceros la valoración subjetiva del sistema, que no es otra que de total satisfacción con su funcionamiento. Ha resultado muy gratificante ver en días que ha amanecido lloviendo, que escampe, se despeje un poco y empiece a calentar alcanzando los 50º.

O días que aparecen nubladillos, pero con bochornillo y empieza a funcionar casi 1 hora antes que en días soleados, aunque con temperaturas de entre 30-40º máximo.

De seguir la primavera así, dentro de unos días tendre que desconectar la salida de aire caliente al salón, pues se empieza a alcanzar ya temperaturas de 24-26º dentro y eso ya es calor para nosotros. Recordar que la bomba la hemos tenido tarada todo el invierno a 19º y hemos estado muy bien, salvo un par de días de extremo frío que se notaba algo de más frío.

Como resumen del rendimiento desde que lo estoy midiendo, comentar que había cometido un error en el cálculo de la sección del tubo, pues estaba midiendo el conducto de 100 mm de diámetro a 2,35 m/seg y en realidad la boca es rectangular de 175x125 mm con una velocidad media de 2m/seg, por lo que el caudal definitivo es de 157 m3h, lo que aumenta el rendimiento de la placa a unos 500 W/m2.

Es decir, tengo un calentador de unos 2400 W max, con un promedio entre 800-1500 W, que funciona unas 7-8 horas. En 16 días (me falta calcular algunos días aún) ha inyectado 125 kWh y ha consumido 7, lo que arroja un COP de casi 18. Así que cojonudo (con perdón )

Como es el primer año que funciona y han sido pruebas, para el año que viene lo volveré a medir para tener los datos que ahora me faltan, además de intentar conseguir más caudal (luego más rendimiento) con la adición de otra turbina.

Y si me animo lo mismo lo pongo a calentar agua a ver qué ocurre, aunque solo sea como experimento. El intercambiador de calor que tengo pensado será un simple tubo de espiroflex sumergido en un depósito, aunque a ver como lo dejo en el fondo si está lleno de aire jejejeje.

Bueno, pues eso es todo, creo.

Saludos.

Soundmuller

Hola Soundmuller.
Muchas gracias por tu rápida contestación. ¡Tenemos que darte más tiempo para obtener mediciones "objetivas"... que te agradecemos desde ya...! Estás haciendo un trabajo c*j*n*d*, de verdad.
Me parece espectacuar que tu colector de, ¿4 metros cuadrados aprox.?, tenga una potencia pico de 2.400 w, 600 w por m2, con lo que el rendimiento óptico de tu colector, descontando pérdidas, tiene que superar el ¡70%!
Me parece buena idea que aproveches el colector para producir agua caliente, aunque yo lo haría al revés: en vez de hacer pasar el aire caliente "dentro" del agua, haría que el agua "pasara" por el aire caliente del colector, lógicamente funcionando recirculando el aire, mediante una caja intercambiadora de calor aire/agua en la que insertaría un amplio serpentin, resistente al calor viendo el éxito de tus colectores, desde el que se vertería el agua en un depósito, acumulador o al consumo que quieras. En este supuesto al ser el aire el que calienta al agua dentro del intercambiador, la instalación puede funcionar directamente en circuito abierto siendo el agua directamente consumible aunque, complicándola, el serpentín también podría ser el circuito primario que calentara un acumulador...
Ya nos contarás cómo te va el experimento.
Saludos.
Juanitoke

Hola:

Vaya, me acabas de dar una idea para el intercambiador de calor aire-agua . En un principio estuve barajando el agenciarme un radiador de coche o similar y meterlo en una caja por donde pase el aire. Pero la descarté por no encontrar ninguno "barato".

La idea consiste en un tubo de PVC o chapa de unos 4m largo (igual que los paneles) y meter dentro varios metros de cobre por donde pase el agua. Luego canalizar el aire caliente por ese tubo y recircularlo.

De todos modos, lo de producir agua caliente es solo una prueba, pues con el colector tendría que gastar electricidad para calentar agua (turbina y/o bomba circuladora) cuando con una placa solar normal (termosifó) no consumiría nada.

Y además en la ubicación del colector, en verano estará a la sombra, pues siempre pongo un toldo en toda la azotea. Aunque seguro que por la temperatura ambiente se calentará bastante.

Las medidas del colector son 4,42 m2, aunque de latas solo son 3m2. No sé cómo se calcula ese rendimiento óptico que dices. Creo que comenté que en septiembre pasado alcanzó sobre 90º de punta (cuando se fundió parte del poliestireno)

Saludos.

Soundmuller

Hola Soundmuller,

Si no recuerdo mal querías automatizar o mejorar el control electrónico de tu sistema. Gracias a un enlace que puso 6volts he estado chafardeando con las placas de control Arduino, llevan microcontrolador Atmel y son muy faciles de usar. Valen unos 20 euros. Yo he estado haciendo pruebas pero no he comprado ninguna todavia. Este verano me pondre a fabricar el panel y lo montare con una de estas placas, ahora mismo no tengo tiempo y tampoco le daria uso.

Si me dices que temperaturas mides y la lógica que sigue te puedo pasar el programilla hecho. Sera algo asi como que cuando la diferencia sea de 5 grados activar el extractor(diferencia entre temperatura del colector y temperatura interior), tienes mas sensores?

De momento te pongo un enlace para que veas lo facil que es. Si te animas a comprar una placa ya me diras, sino yo me pondre en verano.

Transmitir la temperatura con Arduino (I) enerzuul

Saludos,

Hola:

Disculpa la tardanza en constestar...... muchas cosas por hacer.

Puesssss, ojalá supiera programar para mejorar el control de mi sistema. En cuanto veo que hay que programar algo, lo descarto, pues no he aprendido nunca ni se me ha dado bien siquiera lo más simple. En fin.

Así que con esta carencia, al menos este invierno ha funcionado mejor de lo que me esperaba, como ya comenté.

La lógica que sigo es que meta calor en cuanto hay una diferencia entre mi salón y la placa de 6-7º (bomba de calor tarada a 19º y termostato de placa sobre 27º). Aunque la temperatura de admisión rondaba los 21-22º, una vez que se iba calentando el salón.

Solo tengo un sensor, situado justo en la boca de salida de la placa, que es el que manda arrancar o parar el extractor.

Aparte he usado unos sensores de un accesorio de informática para medir-ver las temperaturas y, desde febrero, unas sondas USB que he usado para registrar las temperaturas de admisión y expulsión para calcular el rendimiento de las placas. Ninguna de estas sondas sirven para controlar el sistema.

Así que te rogaría me tuvieras al tanto de este sistema que has encontrado por si pudiera implementarlo el próximo invierno.

Gracias y saludos.

Soundmuller

Hola a todos:

Actualizo el post solo para comentar que hoy por fin he cubierto el colector, para intentar evitar que cosuma electricidad la turbina para evacuar el calor del verano.

La solución final (eso espero) para cubrirlo ha sido emplear lo siguiente, desde el exterior hasta el policarbonato del colector:

-Rafia azul-blanca
-papel aluminio de cocina adherido con cola de carpintero
-poliestireno expandido de 2cm
-Aislante reflectivo: aluminio-burbuja 4mm-aluminio
-Rafia azul-blanca

Con esto he conseguido rebajar la temperatura desde los más de 70º que alcanza a los 35º que he medido hoy sobre las 17.00.

Así que como reajusté el termostato para que arrancara a los 40º aprox. pues por ahora no consume electricidad.

Cuando llegue el invierno puedo quitar la cubierta y plegarla o desmontarla para guardarla, por lo que no es muy engorrosa la operación.

Os dejo fotillo del resultado final y un detalle de la misma.



Saludos.

Soundmuller