Chauffe-eau solaire à thermosiphon/es : Différence entre versions

Version actuelle datée du 8 juin 2023 à 15:48

Prototype de Low-tech Lab | Catégories : Habitat, Eau, Énergie, Hygiène

Low-tech Lab

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Chauffe-eau_solaire_%C3%A0_thermosiphon/es

Dernière modification le 08/06/2023

Difficulté

Facile

Durée

4 heure(s)

Coût

20 EUR (€)

Description

Un sistema muy sencillo para calentar el agua mediante energía solar. Este sistema funciona, sin bomba, utilizando únicamente el efecto termosifón.

Difficulté

Facile

Durée

4 heure(s)

Coût

20 EUR (€)

Autres langues :

English • ‎español • ‎français

Licence : Attribution (CC BY)

Introduction

El agua caliente doméstica, que se utiliza para las necesidades del hogar y la higiene, representa un consumo importante.

En agua (potable): el volumen de agua consumida está fuertemente influenciado por el comportamiento de los usuarios. Según la revista Plein soleil / C.N.R.S-EcoDev, en Francia, una vivienda estándar de tipo 4 (tres habitaciones) utiliza de 100 a 150 litros de agua caliente (a 60 [°C]) por día. Sin embargo, hay un aumento constante de la necesidad de agua, especialmente de agua caliente, del orden del 3 al 4% anual (encuesta de Gaz de France).
En energía: el calentamiento del agua doméstica representa casi el 20% del consumo final de energía en el sector residencial (según el Observatorio de la energía ).

Convertir la energía solar en calor es simple y eficiente. Un panel solar térmico tiene una eficiencia de 3 a 4 veces mayor que un panel fotovoltaico. Sin embargo, la electricidad y los combustibles fósiles se utilizan principalmente para calentar agua.

Los sistemas de calentamiento solar de agua utilizan paneles solares, llamados colectores. Esto permite recoger el calor del sol y utilizarlo para calentar el agua que se almacena en un depósito de agua caliente.

Existen dos tipos de paneles solares para calentar el agua :

Tubos al vacío;
Sensores planos, que pueden ser montados en una pared o un techo.

Se sabe que los colectores al vacío son más eficientes porque sufren menos fugas (gracias al vacío de aire en los tubos) que los colectores planos. Sin embargo, son más complicadas de realizar en baja tecnología.

Decidimos probar un sensor de tipo plano que funciona en termosifón, sin sistema de bombas. Además, elegimos calentar el agua directamente, sin usar un fluido de transferencia de calor que transfiera sus calorías al agua del tanque.

Étape 1 - Teoría del termosifón

Nuestro sistema no tiene sistema de bombas. La circulación del agua sólo se realiza gracias a un fenómeno termodinámico llamado termosifón.

El principio del sistema de termosifón es que el agua fría tiene una mayor densidad que el agua caliente porque es más compacta. Por lo tanto, es más pesado y se está hundiendo. Sin embargo, todos los sistemas tienden a un estado de equilibrio termodinámico. Existe un movimiento llamado convección térmica para mezclar el agua caliente y fría.

Por este motivo, el colector solar se monta siempre debajo del tanque de agua, de modo que el agua fría del tanque llega al colector a través de una tubería de agua descendente. Cuando el agua del colector se calienta, el agua caliente sube de forma natural, empujada por el agua fría y vuelve al depósito. El ciclo depósito -> tubería de agua -> colector calienta el agua hasta que alcanza una temperatura de equilibrio. El consumidor puede entonces utilizar el agua caliente de la parte superior del tanque.

Chauffe-eau solaire thermosyphon thermosiphon.JPG

Chauffe-eau solaire thermosiphon Sch ma chauffe eau solaire.JPG

Étape 2 - Construcción del marco

Las medidas se dan sólo a título informativo. Deben ser adaptados según el tamaño de su ventana.

En la placa de madera contrachapada de 85x85cm, atornillar dos tacos de 85cm y dos tacos de 72cm para formar un marco. Elija tacos de unos 6 cm de grosor para tener un poco de profundidad.
Comprueba que tu ventana encaje en el marco.
Añada calzos dentro del marco para que pueda apoyar el cristal en él.
Taladrar dos agujeros de 6mm de diámetro en un lado del marco. Estos se utilizarán para conducir los tubos de cobre hacia el exterior.

Étape 3 - Aislamiento

Con el fin de retener el máximo de calor en el interior del calentador de agua, es importante que el cuadro esté lo más aislado posible. No es el caso por este prototipo.

Se deben evitar las fugas de aire y los puentes térmicos. Por lo tanto, hemos aislado la parte inferior del marco.

- Corte el cartón (o cualquier otro aislante) para que se ajuste perfectamente a la parte inferior del marco.

- Cubrir el cartón con 2 capas de papel de aluminio. El propósito de esto es distribuir el calor uniformemente sobre la superficie en contacto con el tubo de cobre.

Étape 4 - Circuito de agua

En este sistema, no hay ningún intercambiador de calor como en un depósito de agua caliente convencional. El agua del depósito pasa directamente a través de la tubería de cobre y se calienta en contacto con ella. Por lo tanto, formaremos un circuito para maximizar la superficie de intercambio en

Usando una herramienta de doblar, forme un circuito con el tubo de cobre.

Nota: Es importante utilizar una herramienta adecuada para hacer una buena curva y no hacer un pliegue en la tubería. A este diámetro, la tubería tiende a plegarse rápidamente y eventualmente se romperá.

Asegúrese de mantener una buena longitud recta en los extremos y sáquelos a través de los 2 agujeros previstos para ello en el marco.
Para maximizar la superficie de intercambio entre el circuito y la parte inferior del marco cubierto con papel de aluminio, fijar el circuito con tornillos y ganchos (ver fotos).

Étape 5 - Colocación de la ventana

Coloca el vidrio en las calzas del marco. Asegúrese de que esté bien ajustado y sellado. Si es necesario, rellene los huecos con cartón, tela o silicona para el aislamiento.
Para fijar el vidrio al marco, atornille los tacos en los bordes.

Étape 6 - Conexión al tanque de agua

Para el tanque de agua, hemos elegido una basura de 30L con tapa. Lo ideal es que el tanque esté aislado para conservar el calor.

Cortar los tubos de cobre que salen del marco dejando 2-3cm.
Conecte un tubo de silicona o látex a cada una de las salidas utilizando abrazaderas. Asegúrese de que la conexión sea hermética soplando en los tubos de silicona/látex cuando el circuito esté lleno de agua, por ejemplo.

Nota: Tenga cuidado de no apretar demasiado las abrazaderas que eventualmente desgarrarán las mangueras de silicona/látex.

Sumerge las dos mangueras en el tanque.

Étape 7 - Funcionamiento

Notes et références

Agua caliente y calefacción solar R.Espic, J.P.Isoardi, M.Moreau Sedit
Documento teórico muy completo sobre el agua caliente sanitaria y el calentador solar de agua, por Thierry Cabriol, Albert Pelissou et Daniel Roux
Informe del proyecto europeo TAREB
Informe del Proyecto de Vivienda Sostenible del Low-tech Lab

Commentaires

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-|Tags=chauffe-eau, eau chaude, panneau solaire thermique, solar water heater, cellule solaire thermique, NomadeDesMers, thermosyphon, récupération
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-|Introduction=Los sistemas de calentamiento solar de agua utilizan paneles solares, llamados colectores.
+|Introduction=El agua caliente doméstica, que se utiliza para las necesidades del hogar y  la higiene, representa un consumo importante.
-Esto permite recoger el calor del sol y utilizarlo para calentar el agua que se almacena en un depósito de agua caliente.
+*En agua (potable): el volumen de agua consumida está fuertemente influenciado por el comportamiento de los usuarios. Según [http://www.new-learn.info/packages/tareb/docs/ecb/ecb_ch5_fr.pdf la revista Plein soleil / C.N.R.S-EcoDev], en Francia, una vivienda estándar de tipo 4 (tres habitaciones) utiliza de 100 a 150 litros de agua caliente (a 60 [°C]) por día. Sin embargo, hay un aumento constante de la necesidad de agua, especialmente de agua caliente, del orden del 3 al 4% anual (encuesta de Gaz de France).
+*En energía: el calentamiento del agua doméstica representa casi el 20% del consumo final de energía en el sector residencial (según el Observatorio de la energía ).
-Existen dos tipos de paneles solares para calentar el agua:
+Convertir la energía solar en calor es simple y eficiente. Un panel solar térmico tiene una eficiencia de 3 a 4 veces mayor que un panel fotovoltaico.  Sin embargo, la electricidad y los combustibles fósiles se utilizan principalmente para calentar agua.
-*tubes sous vide ;
+Los sistemas de calentamiento solar de agua utilizan paneles solares, llamados colectores. Esto permite recoger el calor del sol y utilizarlo para calentar el agua que se almacena en un depósito de agua caliente.
-*capteurs plans, qui peuvent être fixés sur un mur ou un toit.
-Les capteurs sous vide sont réputés plus efficaces car souffrant moins de déperdition ( grâce  au vide d’air dans les tubes) que les capteurs plans. Ils sont néanmoins plus compliqué à réaliser en low-tech.
+Existen dos tipos de paneles solares para calentar el agua :
-Nous avons décidé de tester un capteur de type plan fonctionnant en thermosiphon, c'est-à-dire sans système de pompe.
+*Tubos al vacío;
+*Sensores planos, que pueden ser montados en una pared o un techo.
+Se sabe que los colectores al vacío son más eficientes porque sufren menos fugas (gracias al vacío de aire en los tubos) que los colectores planos. Sin embargo, son más complicadas de realizar en baja tecnología.
+Decidimos probar un sensor de tipo plano que funciona en termosifón, sin sistema de bombas. Además, elegimos calentar el agua directamente, sin usar un fluido de transferencia de calor que transfiera sus calorías al agua del tanque.
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-|Step_Content=Notre système ne comporte aucun système de pompage. La circulation d'eau se fait uniquement grâce à un phénomène thermodynamique que l'on appelle '''[[wikipedia:Thermosiphon|thermosiphon]]'''.
+|Step_Content=Nuestro sistema no tiene sistema de bombas. La circulación del agua sólo se realiza gracias a un fenómeno termodinámico llamado ''[https://es.wikipedia.org/wiki/Termosif%C3%B3n termosifón]''.
-Le principe du système à thermosiphon est que l'eau froide a une densité plus élevée que l'eau chaude, car plus compacte. Elle est donc plus lourde et s'enfonce. Or tout système tend vers un état d'équilibre thermodynamique. Il apparait donc un mouvement appelé, [https://fr.wikipedia.org/wiki/Convection_thermique convection thermique], pour mélanger l'eau chaude et froide.
+El principio del sistema de termosifón es que el agua fría tiene una mayor densidad que el agua caliente porque es más compacta. Por lo tanto, es más pesado y se está hundiendo. Sin embargo, todos los sistemas tienden a un estado de equilibrio termodinámico. Existe un movimiento llamado [https://en.wikipedia.org/wiki/Convective_heat_transfer convección térmica] para mezclar el agua caliente y fría.
-C'est pourquoi le capteur solaire est toujours monté sous le réservoir de stockage d'eau, de sorte que l'eau froide du réservoir arrive au capteur par une conduite d'eau descendante. Lorsque l'eau chauffe dans le capteur, l'eau chaude remonte naturellement, poussée par l'eau froide et retourne au réservoir  Le cycle réservoir -> conduite d'eau ->capteur permet de chauffer l'eau jusqu'à ce qu'elle atteigne une température d'équilibre. Le consommateur peut alors utiliser l'eau chaude du haut du réservoir.
+Por este motivo, el colector solar se monta siempre debajo del tanque de agua, de modo que el agua fría del tanque llega al colector a través de una tubería de agua descendente. Cuando el agua del colector se calienta, el agua caliente sube de forma natural, empujada por el agua fría y vuelve al depósito. El ciclo depósito -> tubería de agua -> colector calienta el agua hasta que alcanza una temperatura de equilibrio. El consumidor puede entonces utilizar el agua caliente de la parte superior del tanque.
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 {{Tuto Step
-|Step_Title=Construction du cadre
+|Step_Title=Construcción del marco
-|Step_Content=Les mesures sont données à titre indicatif. Celles-ci sont à adapter en fonction de la taille de votre vitre.
+|Step_Content=Las medidas se dan sólo a título informativo. Deben ser adaptados según el tamaño de su ventana.
-* Sur la plaque de contreplaqué de 85x85cm, visser deux tasseaux de 85cm et deux tasseaux de 72cm, de façon à former un cadre. Choisir de tasseaux d’environ 6 cm d’épaisseur afin d’avoir un peu de profondeur.
+* En la placa de madera contrachapada de 85x85cm, atornillar dos tacos de 85cm y dos tacos de 72cm para formar un marco. Elija tacos de unos 6 cm de grosor para tener un poco de profundidad.
-* Vérifie que votre vitre s’intègre bien à l’intérieur du cadre.
+* Comprueba que tu ventana encaje en el marco.
-* Ajouter des cales à l’intérieur du cadre de façon à pouvoir faire reposer la vitre dessus.
+* Añada calzos dentro del marco para que pueda apoyar el cristal en él.
-* Percer deux trous de diamètre 6mm sur un côté du cadre. Ceux-ci serviront à faire sortir les tuyaux de cuivre vers l’extérieur.
+* Taladrar dos agujeros de 6mm de diámetro en un lado del marco. Estos se utilizarán para conducir los tubos de cobre hacia el exterior.
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5184.jpg
 |Step_Picture_01=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5193.jpg
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 {{Tuto Step
-|Step_Title=Isolation
+|Step_Title=Aislamiento
-|Step_Content=Afin de conserver un maximum de chaleur à l’intérieur du chauffe-eau, il est important que le cadre soit isolé au maximum. Il faut éviter les fuites d’air et les ponts thermiques. Nous avons donc isolé le fond du cadre.
+|Step_Content='''Con el fin de retener el máximo de calor en el interior del calentador de agua, es importante que el cuadro esté lo más aislado posible. ''' No es el caso por este prototipo.
+Se deben evitar las fugas de aire y los puentes térmicos. Por lo tanto, hemos aislado la parte inferior del marco.
-·        Découper du carton (ou tout autre isolant) de façon à l’ajuster parfaitement au fond du cadre.
+- Corte el cartón (o cualquier otro aislante) para que se ajuste perfectamente a la parte inferior del marco.
-·        Recouvrir le carton de 2 couches de papier aluminium. Ceci a pour but de repartir la chaleur de façon bien homogène sur la surface en contact avec le tube de cuivre.
+- Cubrir el cartón con 2 capas de papel de aluminio. El propósito de esto es distribuir el calor uniformemente sobre la superficie en contacto con el tubo de cobre.
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5209.jpg
 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Circuit d'eau
+|Step_Title=Circuito de agua
-|Step_Content=Dans ce système, il n’y a pas d’échangeur thermique comme dans un ballon d’eau chaude classique. L’eau du ballon passe directement dans le tuyau de cuivre et se chauffe à son contact. Nous allons donc former un circuit de manière à maximiser la surface d’échange entre le tuyau et l’eau.
+|Step_Content=En este sistema, no hay ningún intercambiador de calor como en un depósito de agua caliente convencional. El agua del depósito pasa directamente a través de la tubería de cobre y se calienta en contacto con ella. Por lo tanto, formaremos un circuito para maximizar la superficie de intercambio en
-* A l’aide d’un outil à cintrer, former un circuit avec le tuyau de cuivre.
+* Usando una herramienta de doblar, forme un circuito con el tubo de cobre.
-'''Remarque''' : Il est important d’utiliser un outil approprié pour réaliser une belle courbure et ne pas faire de pli dans le tuyau. A ce diamètre, le tuyau a vite tendance à se plier et finira par casser.
+'''Nota''': Es importante utilizar una herramienta adecuada para hacer una buena curva y no hacer un pliegue en la tubería. A este diámetro, la tubería tiende a plegarse rápidamente y eventualmente se romperá.
 <br />
-* Assurez-vous de garder une bonne longueur rectiligne aux extrémités et faite les sortir par les 2 trous prévus à cet effet dans le cadre.
+* Asegúrese de mantener una buena longitud recta en los extremos y sáquelos a través de los 2 agujeros previstos para ello en el marco.
-* Afin de maximiser la surface d’échange entre le circuit et le fond du cadre recouvert de papier aluminium, fixer le circuit à l’aide de vis et de crochet (voir photos).
+* Para maximizar la superficie de intercambio entre el circuito y la parte inferior del marco cubierto con papel de aluminio, fijar el circuito con tornillos y ganchos (ver fotos).
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5217.jpg
 |Step_Picture_01=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5222.jpg
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 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Pose de la vitre
+|Step_Title=Colocación de la ventana
-|Step_Content=* Déposer la vitre sur les cales du cadre. Assurer-vous qu’elle est bien ajustée et bien hermétique. Au besoin, combler les interstices avec du carton, du tissu ou du silicone pour isoler.
+|Step_Content=* Coloca el vidrio en las calzas del marco. Asegúrese de que esté bien ajustado y sellado. Si es necesario, rellene los huecos con cartón, tela o silicona para el aislamiento.
-* Pour fixer la vitre au cadre, visser des tasseaux sur les bords.
+* Para fijar el vidrio al marco, atornille los tacos en los bordes.
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5211.jpg
 |Step_Picture_01=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5213.jpg
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 }}
 {{Tuto Step
-|Step_Title=Liaison avec le réservoir d'eau
+|Step_Title=Conexión al tanque de agua
-|Step_Content=Pour le réservoir d’eau, nous avons choisi une poubelle de 30L avec un couvercle. Dans l’idéal, il faudrait isoler le réservoir pour conserver la chaleur.
+|Step_Content=Para el tanque de agua, hemos elegido una basura de 30L con tapa. Lo ideal es que el tanque esté aislado para conservar el calor.
-* Couper les tuyaux de cuivre en sortie du cadre en laissant dépasser 2-3cm.
+* Cortar los tubos de cobre que salen del marco dejando 2-3cm.
-* Fixer un tuyau de silicone ou latex sur chacune des sorties à l’aide de colliers de serrage. Assurer-vous que la liaison est bien hermétique en soufflant dans les tuyaux silicone/latex lorsque le circuit est rempli d’eau, par exemple.
+* Conecte un tubo de silicona o látex a cada una de las salidas utilizando abrazaderas. Asegúrese de que la conexión sea hermética soplando en los tubos de silicona/látex cuando el circuito esté lleno de agua, por ejemplo.
-'''Remarque''' : Attention à ne pas trop serrer les colliers de serrage qui finiront par déchirer les tuyaux en silicone/latex.
+'''Nota''': Tenga cuidado de no apretar demasiado las abrazaderas que eventualmente desgarrarán las mangueras de silicona/látex.
 <br />
-*  Plonger les deux tuyaux dans le réservoir.
+* Sumerge las dos mangueras en el tanque.
 |Step_Picture_00=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5216.jpg
 |Step_Picture_01=Chauffe-eau_solaire___thermosyphon_IMG_5162.jpg
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 {{Tuto Step
-|Step_Title=Fonctionnement
+|Step_Title=Funcionamiento
 |Step_Content=
 }}
 {{Notes
-|Notes=
+|Notes=*Agua caliente y calefacción solar R.Espic, J.P.Isoardi, M.Moreau Sedit
+*[http://www.onebus.fr/Face/ecs_solaire.pdf Documento teórico muy completo] sobre el agua caliente sanitaria y el calentador solar de agua, por Thierry Cabriol, Albert Pelissou et Daniel Roux
+*[https://www.new-learn.info/packages/tareb/docs/ecb/ecb_ch5_es.pdf Informe del proyecto europeo TAREB]
+*[https://lowtechlab.org/assets/files/rapport-experimentation-habitat-low-tech-low-tech-lab.pdf Informe del Proyecto de Vivienda Sostenible del Low-tech Lab]
 }}
 {{PageLang