DOSIER: CÓMO HACER TUS PROPIOS PANELES SOLARES

Foto: Javier Pulido
El jueves 18 de junio el ingeniero Javier Pulido dio el segundo taller sobre el uso de la energía solar en Casa Abierta Escorial: cómo hacer tus propios paneles solares. Aquí publicamos su dosier para la construcción de una placa solar térmica aire-agua que en invierno calienta aire y en verano calienta agua caliente para uso doméstico. Hay información en este documento sobre el diseño de las placas, el proceso de construcción, materiales para usar, webs para consultar e incluso los niveles de radiación en España y en nuestra zona. Agradecemos a Javier por sus dos talleres y por compartir sus apuntes. 

Construcción de una placa solar térmica aire-agua:

Los paneles solares térmicos mixtos aire-agua  sirvan para calentar aire en invierno, que introduciremos en la vivienda para así subir la temperatura y para calentar agua en verano, para acumular agua caliente sanitaria (acs).

Este, como todos nuestros proyectos, está en permanente revisión y experimentación, con lo cual los materiales e ideas, se pueden renovar, además es adaptable a los gustos del constructor en tamaño (adaptándolos al sitio soleado de que se disponga), en uso (pudiéndose utilizar solo para calentar agua, o solo para calefacción por aire)y en materiales a usar para los distintos componentes.

La idea es juntar lo mejor de los paneles solares caseros de aire y los de agua y así amortizar antes la inversión y ahorrar mas energia y dinero, lo ideal es que la orientación de nuestro panel solar sea mirando al sur, pero sino se puede, la orientación suroeste o la sureste, son buenas también.
Deberemos medir el espacio que tenemos para poner la placa y así hacérnosla a medida.

Los materiales que utilicemos pueden ser de diferentes tipos, los probaremos y veremos si cumplen su función, por ejemplo como colectores solares de agua, la idea original es hacerlos con tubería de cobre, por su mayor conductividad y resistencia a la temperatura, pero probaremos con polipropileno como el de piscinas, que aguanta hasta 100 grados y es mas barato y veremos que pasa.

Lo mas parecido que he encontrado en Internet a este proyecto es este panel solar híbrido de solarventi, una empresa danesa,que en sus modelos introduce un ventilador accionado por unas celulas fotovoltaicas acopladas dentro del panel, nosotros podemos introducir este concepto, usando ventiladores de ordenadores viejos y accionados con celulas fotovoltaicas de lamparas solares baratas.





 




















Explicación del proyecto

El panel solar en Invierno para calentar aire:






Aquí se presentan 3 paneles diferentes caseros para calentar aire,sacados de internet de webs que estan abajo donde se detallan, en los tres se usan ventiladores, pero también se puede hacer un proyecto de ventilación por convección, de todas maneras en los 2 últimos casos usan celulas fotovoltaicas para mover el ventilador. Necesitaremos hacer en todos los casos un agujero en la pared de la estancia a aclimatar (normalmente el salón) por donde entrará un tubo que introduzca el aire caliente.

La principal idea es hacer un colector de aire de este tipo:





Empleando tubo flexible de aluminio de los empleados en climatización y salida de humos (preferiblemente negro para no tener que pintarlo y de 10 cm).

 El panel solar en verano para calentar agua:












                                   





































































En este caso a nuestro panel solar le tendremos que añadir un circuito hidráulico entero para conectar al agua caliente y tendremos que añadir elementos como un acumulador con intercambiador para agua caliente, tuberías y válvulas de varios tipos, y bomba hidráulica mas centralita, etc, pero esto ya es otro proyecto , porque en este segundo taller solo fabricaremos el panel, dejándolo preparado para su posterior conexión a cualquier instalación de agua.

Otra opción para calentar el agua.

En verano cerraremos la rejilla de entrada a la casa y mediante una T anterior a la entrada del tubo del aire a casa dirigiremos el aire caliente para que pase a través de un radiador lleno de agua .
Para calentar el agua se hará pasar el aire caliente proveniente de los paneles , a traves de un radiador (preferentemente de coche) por el que circulará agua (accionado por una pequeña bomba de lavadora), que a traves de un serpentín (circuito primario)calentará el agua de un interacumulador.















A 100 euros segunda mano (100l)
http://www.segundamano.es/madrid/termo-acumulador-electrico-de-100l-nuevo/a35574260/?ca=28_s&st=a&c=19

un radiador de coche por 25 euros en cualquier desguace

http://www.desguacesgv.com/piezas/renault_laguna-93-98_radiador-aire-acondicionado_5882/

El acumulador lo conectaremos directamente mediante conexiones en T y llave a sendos grifos de agua caliente y fria en cualquier sitio cercano (baño, cocina, etc), usando este circuito solo en verano y vaciándolo en invierno

Construcción de la placa:






 2.- Cubierta de policarbonato de 1 cm
3.- Placa absorbedora, (plancha de aluminio con tuberias).
4.- Cabezales de alimentación y descarga de agua (para tuberías de cobre o de polipropileno).
5.- Aislante multicapa.
6.- Caja del colector hecha de perfiles de chapa de pladur, con este se realizaran
varios compartimentos en la placa, que hagan al aire recorrerla en zigzag para absorver mejor el calor.
Marco de perfiles de pladur Cubierta de la placa de policarbonato.

































































Materiales a usar en nuestro proyecto:


















El marco , puede hacerse de armaduras metálicas de pladur, son baratas, ligeras y muy resistentes a la intemperie, también se utilizarán para hacer varios compartimentos en la placa,colocándolas paralelas a los perfiles superior e inferior cada 40cm , que hagan al aire recorrerla en zigzag para absorver mejor el calor, al aumentar el recorrido y la superficie que recorrera y aumentar la turbulencia del aire, cosa que también favorece el intercambio de calor.

El panel captador puede ser de aluminio lacado en negro (o de chapa de hierro pintada), o de chapa galvanizada si lo usamos con tubo de polipropileno ( para agua caliente) , se puede usar limadura de hierro pegada a estos para aumentar la superficie del metal en contacto con el aire, para así favorecer el intercambio de calor.






 Aluminio












  Galvanizado














 Hierro










La tubería para calentamiento del agua en el panel captador, fijaremos una tubería de cobre flexible de 12mm , que daría varias vueltas haciendo eses (con lo cual aumentaríamos la turbulencia del agua y favorecemos el intercambio de calor) o una tubería de polipropileno o polietileno negro similar al que se emplea para calentar piscinas, siempre que comprobemos en prototipos que aguanta las temperaturas que se alcancen.
















El aislamiento puede ser multicapa, o 2 de burbujas de aire aluminizado, tendremos que buscar el máximo de estanqueidad para evitar pérdidas de aire caliente























Como cubierta de los paneles usaríamos plancha de policarbonato celular de 1 cm..
El policarbonato celular de 1 cm, tiene una transmisión solar del 85 por ciento, y un aislamiento mejor que el del cristal del mismo tamaño.






















Ventilador y celulas fotovoltaicas, el ventilador puede ser de un ordenador viejo, que funcionan en corriente continua y son de poca potencia, o si el panel es muy grande , usar un extractor de aire (como la de los baños lo colocariamos a la entrada del aire a la placa para no quemarlo), e irá conectado a la electricidad u se pondra en funcionamiento con un termostato que este en la placa.















Un extractor a la entrada del aire, para no tener que poner uno que aguante altas temperaturas a la salida.

A 12 euros
http://www.tierramadre.es/es/extractores/600202-extractor-sunon-180m3-h.html



Tubos flexibles de aluminio, aislados, irán desde nuestra placa (por detrás o un lateral, y atravesarán la pared de nuestro salón o estancia, para introducir el aire calentado en la placa






































A 2,95 euros metro en :
http://www.almacenelectricidad.com/tubo-aluminio-flexible-aislado/2271-metro-tubo-super-flexible-escoflex-aislado-diam-102.html
http://www.rubbercaucho.com/shop/article_172/TUBO-ASPIRACI%C3%93N-L%C3%8DQUIDOS.REF.HELIFLEX.html?sessid=YlKTCpqfxibNM9lIfK0ijjROxFgelvdwfb8gCuy7JeyqHu1ZMDM2Fj4ITv86brIK&shop_param=cid%3D16%26aid%3D172%26
http://www.rubbercaucho.com/shop/article_170/TUBO-PVC-CON-ESPIRAL-PARA-ASPIRACI%C3%93N-HUMOS-Y-GASES.REF.VX.html?sessid=YlKTCpqfxibNM9lIfK0ijjROxFgelvdwfb8gCuy7JeyqHu1ZMDM2Fj4ITv86brIK&shop_param=cid%3D16%26aid%3D170%26

Webs para consultar:

Calentador solar casero
http://www.misolarcasero.com/
http://www.ikkaro.com/intercambiador-calentador-solar

Link de descarga del Manual de Autoconstrucción, universidad de la plata (aire):
http://dl.dropbox.com/u/65526900/Manual%20Calentador%20solar%20de%20aire%20V1.pdf

Laboratorio modelos almacenamiento de calor
http://fau-lambda.blogspot.com.es/p/proyectos.html

Solar venti, empresa danesa que comercializa equipos de aire
http://www.solarventi.com/
http://www.murconfort.com/PDF/solarventi_general.pdf

Este sistema, combina el aprovechamiento solar por aire con la produccion fotoeléctrica para mover el ventilador.
http://www.optik-solution.com/images/Optiksolution_Kit_N3_Chauffage_Solaire_V2_es.pdf

Este es de unos paneles ,instalados con fotos y demás en un pueblo de tarragona, y con medidas de todo.
http://www.lasfargues.com/index.html

Este blog también es de otro proyecto interesante.
http://energiasolarcaserayutiles.blogspot.com/2011/10/captador-solar-aire-caliente.html?showComment=1317801467134#c4768221807550945886

Este foro aborda poco a poco la construcción de un sistema a base de latas de refrescos y es muy chulo

 http://www.solarweb.net/forosolar/solar-termica/13908-calefaccion-solar-aire-12.html

Web en inglés que compara distintos sistemas solares artesanales para calentar aire
http://www.builditsolar.com/Experimental/AirColTesting/Index.htm

A 1,73 euros metro en:
http://www.almacenelectricidad.com/tubo-aluminio-flexible-reforzado/2286-metro-tubo-super-flexible-escoflex-negro-diam102.html





















Perfiles de aluminio de 10 x 2 cm (o 12 x 3cm)
http://www.alu-stock.es/catalogo/perfiles/ues.html

Perfiles U de 100x20x2 3,93e metro (barra 6 metros)
Portes 15 euros escribir a f.diaz@alu-stock.es











La tapa de plancha de policarbonato celular: A 10 euros metro cuadrado en bricodepot (6mm de ancho).












El fondo de aluminio negro, a 15 euros metro cuadrado. 








 

El tamaño de la placa (de 1mx1m) no muy grande para darle mas rigidez, el aislante de detrás de la caja puede ser o multicapa (8 euros metro cuadrado) u otro panel de policarbonato, y el conjunto iría reforzado con pletinas metálicas por detrás.











En principio se utilizaría directamente en invierno, introduciendo aire caliente en la casa a través de un tubo flexible aislado desde el panel protegido, metiéndolo en un tubo flexible de PVC. El aire caliente procedente de los paneles se introducirá a través de un agujero en el muro de la casa (preferiblemente cerca del suelo) y una rejilla.


PLACAS SOLARES PARA USO INDIRECTO DEL CALOR:

























Vamos a calentar una plancha que calienta un líquido (agua o refrigerante que circula por tuberías en un circuito cerrado), que a su vez calienta el agua caliente, o si es mucha cantidad también la calefacción.

El aprovechamiento de la radiacción solar es entre un 50 y 60 por ciento, contando que la radiacción a pleno sol de 1 metro cuadrado de placa es de 1 Kw a la hora, necesitaríamos unos 2 metros cuadrados (50 por ciento rendimiento), para tener el equivalente a un calefactor de 1Kw (durante las horas de sol)

Materiales usados:

Las planchas de 2x1 m de aluminio de 7mm lacadas en negro mate, cuestan 30 euros con IVA en accesorios villa en Fuenlabrada. Las planchas de acero galvanizado en hierros escorial cuestan sobre 12 euros la plancha, pero tenemos que sumarle la pintura negra (de todas maneras es la que aguanta mejor estar en ambientes húmedos, por su resistencia a la oxidación y corrosión. Las planchas de hierro, aunque son mas baratas y tienen mejor conductividad que el acero galvanizado, necesitan protegerse contra la oxidación y corrosión, además de pintarse de negro

Dentro de los materiales aislantes, el aislamiento dependerá del grosor del aislante y de su resistividad térmica. Existen materiales nuevos como los de multicapas, que tienen ventajas con respecto a los mas clásicos, como lana de roca etc. y son, principalmente, su menor grosor a igualdad de aislamiento hasta 10 veces menos espesor, su maleabilidad, adaptándolo a cualquier superficie, además de su impermeabilidad, y sus capas reflectoras de radiación.

Para el mismo aislamiento, bastarían 2 cm de multicapa (por ejemplo actis), lo único malo del aislamiento multicapa es su precio, entre 6 y 10 euros metro cuadrado. De todas maneras se puede emplear cualquier aislante que tengamos a mano.

APROVECHAMIENTO MEDIANTE CALENTAMIENTO DE AIRE

Otro método es utilizar los paneles para calentar aire y directamente introducirlo en casa. Este sistema tiene un rendimiento de 70%.

Otra conclusión sería que los materiales cuyo calor específico sea mayor, son los mejores para almacenar calor, aunque también necesitaremos más energía para calentarlos. Viendo la tabla, vemos que el agua es el mejor, un litro de agua almacena el mismo calor que 3000 litros de aire, o lo que es lo mismo si tenemos un colector solar de aire, necesitaremos meter 3 metros cúbicos de aire a 45 grados, para conseguir lo mismo que si calentamos un litro de agua a esos 45 grados


LOS PANELES FOTOVOLTÁICOS








 Los paneles estan formados por fotodiodos de silicio en serie. El rendimiento solo es de entre un 10 a un 15 por ciento de aprovechamiento de la radiacción solar para su conversión en electricidad, es decir contando con una radiacción de 1 kw a la hora por metro cuadrado, necesitaríamos entre 7 y 10 metros cuadrados para producir un kw de electricidad en las horas de sol.



LA RADIACIÓN EN MADRID Y EL ESCORIAL

























MADRID: 1900 KWH/M2 EN UN AÑO / EL ESCORIAL: 1800 KWH/M2 EN UN AÑO

El Escorial , zona climática IV, radiacción solar diaria media sobre superficie horizontal, 3,5 Kw/m2, y de 5,1 kw/m2 a 40 grados de inclinación. Radiacción solar por meses e inclinación (kw.h por metro cuadrado al dia)

40 grados de inclinación del panel
Ene 3,444 Feb 3,973 Mar 5,739 Abr 5,388 May 6,096 Jun 6,427 Jul 6,704 Ago 6,618 Sep 5,976 Oct 4,779 Nov 3,454 Dic 2,726 Año 5,118

90 grados , pegados a fachada
Ene 3,348 Feb 3,444 Mar 4,229 Abr 3,133 May 2,815 Jun 2,559 Jul 2,763 Ago 3,421 Sep 4,025 Oct 3,935 Nov 3,231 Dic 2,673 Año 3,297

25 grados, sobre un tejado normal.
Ene 3,022 Feb 3,642 Mar 5,496 Abr 5,496 May 6,500 Jun 7,007 Jul 7,246 Ago 6,860 Sep 5,851 Oct 4,438 Nov 3,080 Dic 2,394 Año 5,095

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