Tema: Calentar ACS y suelo radiante con fotovoltaica - electricidad 220v

Buenas.


Hace tiempo que tengo esta pregunta, y no sabia donde preguntarlo, pero creo que este es el sitio más indicado. Os cuento un poco y me decis que os parece.


Me gustaria calentar el ACS y el suelo radiante de una casa mediante calentador electrico.


El motivo es tener una instalacion fotovoltaica unica (sin termica) para aprovechar la máxima captacion y versatilidad de la energía electrica, y contar con toda la superficie disponible para fotovoltaica (esperando que sea mucha). Ya que si se usan placa solares termicas, cuando hay excedente de ACS en verano, no se puede dedicar esa energia a otras cosas, y se tiene que disipar. Además ya he leido que los termos de solar termica que van apoyados por resistencias electricas no son eficientes y no van bien, y aunque la mejor solucion fuera algo mixto, me gustaría saber si existe viabilidad.

Cuando hay nubes o baja radiacion, se resiente mucho la captacion fotovoltaica y por eso los sistemas se sobredimensionan notablemente, el hecho de estar pensados para funcionar con excedente hace que normalmente se este despreciando energia ya que los reguladores de carga la limitan al quedar llenos los acumuladores, por lo tanto, el objetivo que se ha desarrollado en el foro de fotovoltaica es destinar este excedente a resistencias que calienten el agua, por tanto son kwh "gratis" que de otra forma estarían perdidos. De esta forma, si pudieramos sobre-potenciar la captacion fotovoltaica para garantizar el suministro aun en días de baja radiacion sabiendo que cuando tengamos toda la potencia disponible podremos almacenarla en algun sitio (aunque sea en forma de agua caliente o calefaccion) es una ventaja importante para desarrollar esta idea (aunque parezca algo disparatada).


Mi idea pasa por tener un termo "pequeño" alrededor de 50L siempre conectado a una temperatura moderada, 45-50º y siempre de servicio. Este termo se alimentaria de un segundo termo de precalentamiento de 1.000 L, que podría estar tarado a 80ºC y que se calentara exclusivamente con la producción excedente fotovoltaica, es decir, una vez llenos los acumuladores quimicos, que desviara la potencia al termo grande.


Supongo que no se necesitaría controlar la temperatura caliente de salida, porque aunque llegara a 80º (quizas en verano puntualmente) el termo grande, al mezclarse con el agua a 45º del termo pequeño bajaría considerablemente la temperatura de servicio y no habría riesgo de quemarse.


Paralelamente, me gustaría saber como integrar el calentamiento del agua de la calefaccion por suelo radiante (desde donde o cómo), para intentar que se llevara a cabo principalmente con el excedente fotovoltaico, aunque tambien se pudiera calentar directamente si fuera necesario. Lo digo para no tener un intercambiador en el termo electrico continuo y otro en el acumulador de excedente, precalentamiento o como lo queramos llamar.


Por ultimo, me gustaría saber, a ojo, cuantos kwh podria almacenar el termo de excedente, es decir, cuanto gastaría en calentar 1000L de agua de 20º a 80º, por ejemplo... la ultima vez que mire las formulas por internet me salieron unos 60-70 kwh, por lo que creo que es un "pozo sin fondo" de energía excedente bastante considerable y relativamente economico en relacion a lo que cuesta una acumulacion efectiva de 60 kwh en acumuladores quimicos.


Saludos y gracias

Y si además de producir agua caliente, con los excedentes se genera frío (bomba de calor para calefacción por suelo radiante en invierno y aire acondicionado en verano)

Yo siempre he considerado que (el Tanden) Placas fotovoltaicas alimentando directamente bomba de calor(cop de 4) a 48 voltios en continua es la bomba.. valga la rebundancia. Las placas ya son baratas... ahora lo que tiene que bajar son las bombas de calor de estas caracteristicas.
Yo tengo un termo con bomba de calor que calienta 100 litros de agua a 55ºC con un consumo de 300W y no os digo como está funcionando actualmente porque estoy tramitando la patente.

Vaya, me alegra saber que la idea no es demasiado loca, o que al menos alguien le parece interesante.

Mis principales dudas operativas pasan por saber como integrar el "calentado" del suelo radiante en el sistema de ACS descrito, ya que éste me parece muy sencillo.

Y también, si alguien me puede calcular de forma correcta, aunque sea muy a ojo, los kwh necesarios para calentar 1000L 20º a 80ºC, supongo que con una resistencia de 3000 - 4000W (no se como ira el standar de termos grandes).

Gracias

Por otro lado, quizas como solucion mixta, se pueda poner un termo que vaya por termosolar forzada, pero montar todas las conducciones para poca potencia instalada, por no desecharla en verano, creo que es mejor centralizar toda la produccion fotovoltaica, a pesar del menor rendimiento de paneles y peor rendimiento calentando agua.

A ver que me podeis decir los más atrevidos a probar cosas diferentes.

Saludos!

Iniciado por mblade

Y también, si alguien me puede calcular de forma correcta, aunque sea muy a ojo, los kwh necesarios para calentar 1000L 20º a 80ºC, supongo que con una resistencia de 3000 - 4000W (no se como ira el standar de termos grandes).

Saludos!

Si no me equivoco:

Pues en calorías, para calentar 1º 1 litro de agua se necesita 1 cal.
Para aumentar 60 (80-20), 1000 L, pues calcula...

60.000 cal.

En watios: 60.000/0,86 o sea, unos 70 KW.

Con lo que algo que sea capaz de generar 70 Kwh te calentaria esa cantidad a esa temperatura en una hora.
O algo de 35 KW, te haria lo mismo en 2 horas, o 7 Kw en 10 horas...

Sin contar rendimientos ni pérdidas, siempre será algo peor.

Saludos.

Un solución a lo que propones (que habrá varias), podrías ser:

- Depósito de 1000 l, con sus resistencias eléctricas alimentadas por el excedente solar fotovoltaico. Pero un depósito de acero "negro" para el circuito cerrado, que son más económicos. A partir de ese depósito, una salida por la parte superior hacia el serpentín interior del pequeño depósito de ACS, con una pequeña bomba de circulación activada por el termostato del depósito de ACS.

- Para el circuito de suelo radiante, una válvula termostática en la parte superior del depósito de 1000 l., con su correspondiente bomba de circulación, de tal forma que se mantenga el circuito de suelo radiante a la temperatura adecuada(creo que está sobre los 30 ºC). Y su correspondiente vaso de expansión.

Ahora....prepara paneles a manta...

Iniciado por aicanduit

Si no me equivoco:

Pues en calorías, para calentar 1º 1 litro de agua se necesita 1 cal.
Para aumentar 60 (80-20), 1000 L, pues calcula...

60.000 cal.

En watios: 60.000/0,86 o sea, unos 70 KW.

Con lo que algo que sea capaz de generar 70 Kwh te calentaria esa cantidad a esa temperatura en una hora.
O algo de 35 KW, te haria lo mismo en 2 horas, o 7 Kw en 10 horas...

Sin contar rendimientos ni pérdidas, siempre será algo peor.

Saludos.

Gracias por la aproximacion, entonces no iba demasiado perdido.

La idea es que un día soleado sin mucho consumo se desperdicia un 20-30% de la produccion como minimo, asi que ir "guardando" en algun sitio siempre es un alivio saber que aunque se caliente el agua a lo burro, el usar energia excedente no supone problema.

La idea es que pueda admitir desde 1W hasta 5 o 6kw, a cambio de que cuando se necesite ACS no se tenga que calentar, porque ya esta caliente.

Ahora tengo otra duda, como sucede en los termos grandes, cuando estan calientes, aguantan muchisimo calientes por la inercia y debido a que no se consume toda el agua en dias, pero por contra, cuando estan frios, como podria ser este caso, por mucho que metas 5 o 15 o 15kwh, el termo seguria frio igual. ¿sería mas conveniente tener 2 termos de acumulacion de 500L, por lo que siempre se usaría el agua más caliente del termo más frio para cebar el intermedio, que a su vez daría el agua más caliente disponible para alimentar el termo de servicio?

A ver que os parece, porque he leido con instalaciones con termos muy grandes la energia necesaria para variar su temperatura interior es muy importante, para lo bueno y para lo malo.

Saludos!

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Iniciado por carlos6025

Un solución a lo que propones (que habrá varias), podrías ser:

- Depósito de 1000 l, con sus resistencias eléctricas alimentadas por el excedente solar fotovoltaico. Pero un depósito de acero "negro" para el circuito cerrado, que son más económicos. A partir de ese depósito, una salida por la parte superior hacia el serpentín interior del pequeño depósito de ACS, con una pequeña bomba de circulación activada por el termostato del depósito de ACS.

- Para el circuito de suelo radiante, una válvula termostática en la parte superior del depósito de 1000 l., con su correspondiente bomba de circulación, de tal forma que se mantenga el circuito de suelo radiante a la temperatura adecuada(creo que está sobre los 30 ºC). Y su correspondiente vaso de expansión.

Ahora....prepara paneles a manta...

Creo que no lo he comprendido bien.

Yo digo que el agua de la calle fria entre a un termo de 1000L (o 2 de 500L seriados para evitar inercias y tener agua caliende disponible antes), que luego pase al termo de 50L y de ahi a consumo.

El deposito de acero negro para el circuito cerrado, no se a que haces referencia. Creo que lo pones como un deposito nuevo independiente al resto, pero con un serpetin interior que se alimente del calor del termo grande en primer lugar, y del pequeño en segundo lugar (de esta forma tb se pasaría el calor automaticamente del grande al pequeño, pero por el retorno, en caso de estar más frio que el de 50L, le va a drenar el calor y eso sería negativo, a menos que fueran circuitos independientes. (vale, veo que el deposito de acero negro no tiene nada que ver con el suelo radiante).

O sino te estas refiriendo a este sistema para pasar el calor del termo grande al pequeño sin compartir el agua, es decir, sin estar en serie, que creo que es a lo que te refieres, pero no entiendo que beneficio tiene en relación a estar los dos termos seriados "sin más".


Suelo radiante.- Si coges el serpentin del termo grande, no te garantiza tener agua caliente siempre, además que en el caso de que tengas que calentar los 1000L para intentar pasarle los Wh al agua del circuito del suelo radiante tengo la impresion de que no cundiria nunca, por lo que creo que quizas podria funcionar como dices para calentar desde excedente, pero que se pudiera conmutar al termo "de servicio" para forzar la calefaccion.

Escrito es complicado, pero haciendo un pequeño esquema dibujado se ve más claro y no creo que sea complicado montarlo, al menos, en cuanto a tecnica se refiere.

Para paneles, pensaba en unos 8kw que creo que puede ser lo necesario para alimentar una vivienda normal en todas condiciones, haciendo como asbergadas, es decir, destinando los consumos en funcion de la produccion, y sin desperdiciar los excedentes, creo que puede rendir de sobras para atender la ACS y una calefaccion de suelo radiante de alta eficiencia y baja temperatura operativa, y sobre todo, mucha inercia por lo que funciona con poca intensidad de consumo durante más tiempo, pero pudiendo seleccionar cuando quieres que trabaje (con fuerte captacion solar).

Saludos y gracias por las ideas!

Cierto que no hay nada más cómodo y fácilmente controlable que la energía eléctrica, cierto que las placas han bajado mucho sus precios, aún así creo que siempre será más económico captar calor directamente, pero si los costos de mano de obra especializada en termo solar son astronómicos, como supongo será tu caso y si te ahorras los inversores, que son la verdadera tajada del león, convirtiendo directamente de CD a calor, me parece que puede funcionar y aún ser económicamente viable.

Iniciado por mblade

Gracias por la aproximacion, entonces no iba demasiado perdido.

Ahora tengo otra duda, como sucede en los termos grandes, cuando estan calientes, aguantan muchisimo calientes por la inercia y debido a que no se consume toda el agua en dias, pero por contra, cuando estan frios, como podria ser este caso, por mucho que metas 5 o 15 o 15kwh, el termo seguria frio igual. ¿sería mas conveniente tener 2 termos de acumulacion de 500L, por lo que siempre se usaría el agua más caliente del termo más frio para cebar el intermedio, que a su vez daría el agua más caliente disponible para alimentar el termo de servicio?

A ver que os parece, porque he leido con instalaciones con termos muy grandes la energia necesaria para variar su temperatura interior es muy importante, para lo bueno y para lo malo.

Lo primero de todo es no olvidar el principio de conservación de la energía...
Si a un termo bien aislado le metes 15 kwh, pues 15 kwh que vas a tener, y subira su temperatura 1 o 2 o 3 o 20 grados. Es lo que dicen las ecuaciones.
Otra cosa es la subjetividad de las sensaciones... Evidentemente, si subes 10 grados la temperatura de un bidon de agua que estaba inicialmente a 5º, hasta los 15º, pues la sensación sigue siendo de frío, pero la energía la tienes ahí, solo tienes que ser capaz de extraerla...
Conclusión, dimensiona tus necesidades de agua caliente.

Paneles directos a resistencias de 48 V sumergidas en el agua del acumulador o a bomba de calor.

Buenas de nuevo.

Vengo con una ilustracion de la idea que tengo en la cabeza, a ver que me podeis decir.



Se trata de los dos termos citados, el pequeño que siempre esta caliente, y el grande que se calienta con excedente.

En cuanto a ACS, entra el agua de la calle al grande que estara mas o menos caliente, en funcion del excedente de captacion que haya recibido, con un techo de 80ºC, y de ahí, todo lo caliente posible pasara al segundo termo, que siempre deberá estar a 45-50ºC, por lo que el agua de consumo siempre tendrá esa temperatura.

Mi idea es tener una gran cantidad de agua en el termo grande a +50ºC y asi el termo pequeño se cebe de ésta y realmente no funcione nunca, aunque si por lo que sea, no hay agua caliente disponible, pues me asegura un minimo disponible siempre.

En cuanto al suelo radiante, siguiendo las indicaciones de otros foreros, he pensado que a traves de un serpetin se caliente en el termo grande con la temperatura disponible que haya, y posteriormente pase por el termo pequeño para que:

1.- si el termo pequeño esta más frio que el grande, le pasa temperatura, además de moderar la temperatura del agua del circuito de suelo radiante.

2.- si el termo grande esta más frio, pasar por el termo pequeño hace que subir hasta el limite correcto la temperatura de funcionamiento del suelo radiante.

Como la calefaccion de suelo radiante funciona a 30-35º no creo que haya ningun problema en calentar la casa de esta forma, además creo que como tiene una gran inercia termica, tanto para calentarse como para enfriarse, puede ser positivo el hacerlo funcionar cuando la captacion solar es más importante.

Ya me direis que os parece, donde fallan las ideas, y si tecnicamente es posible la construccion de los termos/serpentines del suelo radiante, ya que el seriado para ACS no comporta el menor inconveniente.

Saludos y gracias

hola muy buenas, ha visto los comentarios para calentar el suelo y acs desde un acumulador calentado por resistencias que dara luz unas placas. para suelo radiante necesitas un grupo de bombeo con una valvula de 4 vias para poder mezclar ida con retorno en unos 40 o 45 grados, a parte necesitas un vaso de ezpansion y valvula de seguridad tarada a 3 bar.
Respecto al acs si tienes oto acumulador necesitas una valvula de 8 bar y si salta mucho puedes colocar un vaso de expansion de acs .

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no entiendo por que 2 termos , creo que los dos termos van a estar a la misma temperatura, y si estos van calentados por placas solares , ¿cuando no hay sol que?

Pues si no hay sol, como por las noches, no calientan, Por eso ese llaman termos.
Y si es necesario calentar, se enchufa a la corriente electrica convencional. La idea no es ser autosuficiente, entiendo, sino reducir al máximo la factura...

Muy buenas mblade, suena interesante el planteamiento. Te expongo una serie de dudas que me surgen más abajo.

Pero primero ¿Podrías dar algún dato más sobre la casa y el resto de sistemas? Imagino que la casa cuenta ya con el suelo radiante y algún medio para calentar el agua. ¿Seguirías usando ese sistema de generación y complementándolo con tu invento de placas más depósito? De qué tamaño es la casa? Qué tal el aislamiento? Tienes idea de la demanda energética para calefacción en días de frío? El ACS, a día de hoy, es por termo eléctrico?

Dejando esos interrogantes a un lado, el tema de usar un depósito de 1.000 litros para suelo radiante, aunque parezca grande puede que no dé demasiado de sí. Unos cálculos: imaginemos que lo has puesto a 80º y que tiene energía útil hasta los 30º (si mandas a esa temperatura el agua hacia el suelo radiante, por simplificar). Eso te daría unos 58 kWh de energía para disipar en la vivienda a través del suelo. Digamos que la vivienda son 120m2 y la demanda de calefacción (con una aislamiento razonable) anda en los 50 vatios/m2 cuando hace frío. Esto supondría una demanda pico del suelo radiante en torno a los 6kW. Es decir a ese ritmo enfriarías el tanque de 1.000 litros desde 80º a 30º en unas 10 horas o, más o menos, un día de calefacción.

Imagino que la instalación de fotovoltaica que tienes en mente no generará ese tipo de excedentes en un día cualquiera de diciembre o enero, con lo que necesitarás algún otro medio de generar calor...

Por darte otro punto de contraste y poner la capacidad del tanque en perspectiva: si habláramos de 120m2 de casa, y una capa entre mortero y baldosa de unos 6cm de espesor (envolviendo a los tubos del suelo radiante), esta masa de suelo suma 7,2 m3 de "mortero" o equivalente, con una inercia térmica bastante considerable, y que necesitaría unos 4kWh de energía para aumentar su temperatura en 1º. Es decir los 58kWh del tanque de agua de 1.000 litros valdrían para elevar la temperatura media del suelo unos 15º (por ejemplo de los15º a los 30º).

Mi impresión es que igual te compensa mirar el tema desde el otro extremo también, es decir, con la instalación de paneles que planeas y la demanda eléctrica que puedas tener, qué cantidad de energía excedente podrías llegar a tener para los distintos meses (invierno y verano). Y una vez que tengas esas magnitudes, a groso modo, compararlas con las demandas para calefacción y ACS en esos mismos meses para ver de qué orden son.

No es mi intención disuadirte, sólo usar unos números gordos para ver los órdenes de magnitud y qué nos pueden sugerir las cifras.

Un saludo
Juan

me refiero si va a colocar el sistema de placas con apoyo a otra clase de calefaccion.
yo me he interesado por que tengo una bomba de calor y para bajar el consumo estoy mirando de que manera es mejor