Un calentador de agua solar de bricolaje

Si tuviera que enumerar diez cosas que se extrañarían más en un mundo posterior a TEOTWAWKI, abrir un grifo y tener agua caliente que fluya libremente cuando lo desee, tendría que estar cerca de la parte superior de la lista para muchos de nosotros.

En este artículo, presentaré un calentador de agua solar (SWH) económico que tiene que ser el más eficiente por el costo. Lo uso en mi casa casi seis meses al año y en una situación sin heladas, como un invernadero, podría usarse durante todo el año. Incluso con habilidades mínimas y herramientas manuales, puede construirlo usted mismo.

Puede ser un sistema independiente o incorporarse a su sistema normal de plomería de agua caliente en el hogar, lo que le permite aprovechar cuando brilla el sol, luego, al cerrar dos válvulas, puede recurrir fácilmente a su calentador de agua de propano/eléctrico en dias nublados En un artículo separado de SB, mostraré cómo conectar calentadores de agua alternativos a las líneas principales de plomería para que su calentador de agua regular pueda ser una copia de seguridad rápida.

Este es un proyecto solar más que se paga solo en ahorros de energía hoy y proporcionará una transición más fácil a un mundo posterior a TEOTWAWKI mañana.

¿POR QUÉ UN CALENTADOR DE AGUA SOLAR?

Debido a la alta densidad del agua, se necesita mucho más propano para calentar el agua que para freír tocino y huevos. Lo último que quiero hacer cuando el SHTF es calentar agua con propano de desecho si el hombre de propano va a ser solo un recuerdo lejano que les contaré a mis bisnietos. Con nada más que el sol, un panel solar de 25 vatios (o una batería de su vehículo post-SHTF y un cargador solar lento de $15), puede hacer funcionar este calentador de agua solar durante años. Hay muy poco trabajo involucrado en calentar agua: abra dos válvulas, presione un interruptor e ignórelo hasta unas horas más tarde, cuando sea el momento de apagarlo. ¿Cuánto tiempo tomaría calentar 30 galones en su estufa de leña o fogata en el patio trasero? ¿Qué tan peligroso es caminar con ollas de agua caliente camino al baño o la cocina? ¿Qué tan agradables son las duchas calientes en comparación con un baño de esponja?

FUNDAMENTOS DE LOS CALENTADORES DE AGUA SOLARES DE TUBOS NEGROS

La idea general de este calentador de agua es tomar agua tibia o fría de un tanque de almacenamiento, hacerla circular a través de bobinas de tubería negra para absorber la energía del sol y luego devolverla al tanque de almacenamiento un poco más caliente de lo que estaba cuando salió. Después de suficientes ciclos, recoge suficiente calor para satisfacer las necesidades diarias de agua caliente.

Este SWH utiliza tubería de pequeño diámetro con una gran cantidad de superficie, lo que lo hace altamente eficiente. Con un serpentín plano fabricado con tubería de riego Rain Bird T70, se puede fabricar un SWH con un serpentín grande o dos serpentines más pequeños conectados entre sí. Dado que T70 es una tubería de riego sobre el suelo, es altamente resistente a la degradación de los rayos UV, tiene una clasificación de 70 psi (uso doméstico promedio de 30 a 50 psi), y cada agencia de pruebas que revisé le da a la tubería de polietileno una vida útil de 50 a 100 años, incluso más que CPVC.

Con un rollo de 500′ de tubería de ½” que cuesta solo $39, puede fabricar bobinas bastante grandes y de bajo costo de hasta seis pies de diámetro al utilizar los 500 pies. Cuanto más grande sea la bobina, más energía solar podrá aprovechar para producir más agua caliente o disminuir el tiempo que lleva calentar los 20-30 galones del calentador de agua de su casa. El uso de 400′ hará dos bobinas interconectadas de 46” de ancho, una al lado de la otra, encajando perfectamente en un SWH del tamaño de una hoja de madera contrachapada. Cualquiera de las versiones calentará mucha agua incluso en días parcialmente nublados. En las regiones del norte con menor radiación solar, cuanto más grande, mejor.

Armé este SWH en menos de dos días a un costo de menos de $ 70 (un poco más alto ahora con mayores costos de construcción), y en la prueba aumentó la temperatura de una tina de agua de 15 galones 40° en tres horas a un temperatura final de 120°F.

CALENTADOR DE AGUA SOLAR RAIN BIRD EN UNA CAJA

Un calentador solar de agua Rain Bird muy simple puede fabricarse rápida y económicamente, y las bobinas de hasta 6′ de diámetro pueden colocarse en un techo o superficie plana para hacer el SWH menos costoso de todos, aunque más difícil de mover cuando sea necesario y dependiendo de la ubicación, más difícil de cubrir al final de los ciclos de calefacción de cada día. Por último, en las latitudes típicas de América del Norte, cuanto más plana es la superficie, menos eficiente es. Pero, de nuevo, muy fácil de armar y el menos costoso.

Este artículo analiza una versión mucho más eficiente encerrada en una caja negra, como se muestra en la Foto 2. Esta versión es fácil de mover, guardar para el invierno, taparse todas las tardes y la eficiencia se puede mantener ajustando el ángulo de la caja para que coincida con el cambio de ángulo del sol durante el año.

Mi SWH tiene dos serpentines uno al lado del otro en una caja rectangular de 79” x 34” con un total de 200′ de tubería. Utiliza no solo la radiación solar directa para el calor, sino también el efecto invernadero proporcionado al encerrar las bobinas en una caja negra cubierta de vidrio. Esto eleva la temperatura dentro de la caja entre 120°F y 170°F+ desde finales de la primavera hasta principios del otoño.

La única gran desventaja de cualquier calentador de agua solar tipo bobina es que son inconvenientes para drenar y solo deben usarse durante los meses sin congelación, o usarse de tal manera que evite la congelación. Colocarlo en un invernadero o frente a una puerta de patio orientada al sur dentro de la casa serían dos ejemplos.

MATERIALES NECESITADOS

Tubería de riego: lo primero que necesitará es un rollo de tubería de riego de ½”, específicamente Rain Bird T70-500 o un equivalente razonable. A $39, HomeDepot era considerablemente más barato que otras fuentes que revisé. Rain Bird T63 también es de ½” pero no funciona con los accesorios de púas grises económicos disponibles en las ferreterías.

Bomba de agua de 12 voltios: prefiero una pequeña bomba de agua caliente de 12 voltios, así que tengo la opción de hacerla funcionar con un adaptador de 115 voltios, directamente desde un pequeño panel solar o una batería de 12 voltios. Asegúrese de que la bomba que use esté clasificada para agua caliente, ya que la mayoría de ellas no lo están. Las dos características principales que busco son una larga vida útil (más de 30 000 horas) y un bajo rendimiento (~2 galones/minuto). La siguiente sección, “Una introducción rápida a los sistemas de agua de circuito cerrado”, explicará más acerca de cómo las bombas pequeñas pueden lograr tanto y por qué probablemente querrá un sistema de circuito cerrado.

Accesorios de plomería: necesitará varios accesorios de púas de ½” disponibles en cualquier ferretería para conectar la tubería de riego a la bomba y al tanque de almacenamiento de agua caliente.

Madera: necesitará una caja para sostener la tubería de irrigación en espiral, construida con madera tratada de 2 x 4 y una lámina de madera contrachapada o aglomerado de ½”. Para ahorrar dinero, puede modificar el tamaño de la caja para utilizar cualquier material reutilizado que ya tenga a mano.

Material de vidriado: utilicé una puerta de patio reciclada, pero recomiendo usar una hoja completa de madera contrachapada y corrugado paneles de invernadero de policarbonatodisponible en HomeDepot y otras ubicaciones.

UN IMPRIMADOR RÁPIDO EN SISTEMAS DE AGUA DE CIRCUITO CERRADO

Para que este SWH funcione de manera efectiva con una bomba pequeña, es importante comprender el concepto de circuito cerrado.

Una característica de cualquier bomba de agua se llama “Cabeza máxima”, que se refiere a la cantidad máxima de pies que la bomba puede elevar el agua en un circuito abierto. Un circuito abierto utiliza dos tubos o mangueras de extremo abierto con una bomba en el medio para mover el agua de un lugar a otro, como bombear agua de un barril de lluvia a su jardín. Cada vez que el agua no está circulando, como con una bomba de sumidero, tiene un circuito abierto. El agua es muy pesada, por lo que la bomba pequeña de 12 voltios en este SWH solo tiene una capacidad máxima de 9.8 pies, lo que significa que en un sistema de circuito abierto, la bomba tendrá dificultades para bombear agua desde la planta baja hasta el segundo piso de su casa ( +8′), y el tercer piso (16’+) queda descartado.

Por otro lado, con el sistema de circuito cerrado, la bomba puede elevar el agua tan alto como desee, dentro de lo razonable debido a otros factores como el arrastre. Un circuito cerrado funciona según el mismo principio que una rueda de la fortuna. Una rueda de la fortuna está equilibrada, por lo que mientras que se necesita energía para mover a Fat Fred en la posición de las tres en punto hacia arriba contra la gravedad, Heavy Hanna, que desciende desde la posición de las nueve en punto, equilibra la ecuación con la gravedad, dejando mucho menos trabajo para Ferris. motor de rueda. El agua en un sistema de circuito cerrado funciona de la misma manera. Por cada libra de agua que sube, una libra de agua en otra parte del sistema baja, equilibrándose entre sí en cuanto a energía y permitiendo que una bomba muy pequeña haga el trabajo.

Cuando circula agua a través de un sistema SWH de circuito cerrado, la bomba toma agua del tanque de almacenamiento, la envía por la línea para que circule a través del SWH y luego la devuelve al tanque de almacenamiento. No hay líneas abiertas en las tuberías o en el tanque de almacenamiento, por lo que nos referimos a él como un sistema de circuito cerrado. Nuestra diminuta bomba de 12v con una cabeza máxima de solo 9.8 pies, ahora puede levantar agua 30′ si es necesario, ya que el agua que cae 30′ al otro lado del circuito la arrastrará. Todo está equilibrado, por lo que la bomba actúa simplemente como un circulador. Tenga en cuenta este importante concepto cuando diseñe el tanque de almacenamiento de agua caliente en su sistema SWH.

(Se concluirá mañana, en la Parte 2.)