Sistema solar por termosifón ¿Qué es y cómo funciona?

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Ya sabemos que una de las formas más económicas de calentar ACS es la energía solar, pero a veces su instalación resulta complicada debido a la cantidad de elementos que incorpora: bombas, tuberías, depósitos, etc… Por ello hoy queremos hablar de un sistema bastante sencillo: el sistema solar compacto por termosifón.

sistema solar compacto termosifón

En general, una instalacion solar “normal” (no termosifón) para calentamiento de ACS se compone de los siguientes elementos:

  • Panel solar: una o varias placas solares térmicas.
  • Circuito primario: es la tubería y demás elementos entre panel y acumulador.
  • Bomba cirucito primario: es la bomba que envía agua desde el acumulador al panel.
  • Circuito ACS: es la tubería que lleva agua a nuestras duchas gracias a la propia presión de la red.

acs no termosifón

En el caso de un equipo compacto tipo termosifón se aprovecha la diferencia de temperaturas del agua para que se “mueva” por diferencia de densidades. Sabemos que el agua caliente pesa menos que la fría, por lo tanto al pasar por el panel y calentarse tiende a subir, por ello en los sistemas por termosifón es necesario que el depósito se encuentre por encima del panel, evitando así la bomba de circulación. El esquema de uno de estos equipos sería más o menos así:

esquema termosifón compacto

En la imagen hemos puesto un sistema compacto termosifón indirecto, donde el fluido que hay dentro del panel se calienta por la acción del sol, sube al depósito y cede su calor al agua que hay en el mismo a través de un intercambiador (en este caso de envolvente), al transferir su calor se enfría y vuelve a la parte baja del panel, repitiendose el proceso mientras incida el sol sobre él o le tiren un piedra.

Factura luz

 

Tipos de equipos solares por termosifón

Los sistemas solares compactos por termosifón podríamos catalogarlos según el tipo de colector de la siguiente forma:

  • Colector plano: Se trata de una “caja” como la de la imagen que aloja en su interior una tubería por donde circula el fluido a calentar. Es el más sencillo y económico normalmente.

termosifón colector plano

  • Colector de tubos de vacío: Es algo más sofisticado, está formado por tubos concéntricos entre los cuales se ha hecho vacio, por el tubo interno circula el fluido a calentar evitando así las pérdidas de calor por convección ya que no hay aire a su alrededor.
  • Colector tipo heat pipe: Es similar al anterior (vacío), pero el tubo interno es de cobre y aloja un líquido (mezcla con alcohol) que cuando se calienta por acción del sol pasa a estado gaseoso y sube a la “cabeza” del heat pipe (incrustada en el depósito), ahí cede su calor al tanque y vuelve a condesarse y pasar a estado líquido, repitiendo el proceso. Esta forma de funcionar lo hace más eficiente que los anteriores aunque también más caro debido a la cantidad de cobre que hay en uno de estos paneles. El sistema heat pipe destaca por su alto rendimiento con temperaturas exteriores bajas.

termosifón heat-pipes

 

También podríamos catalogar el sistema según el número de circuitos:

  • Sistema directo: El agua que pasa por el colector solar es agua de consumo, solo hay un circuito. A día de hoy esto está prohibido por normativa (España), los sistemas solares deben ser indirectos. De todas formas todavía puedes encontrar alguno de estos sistemas instalados o verlos a la venta en otros paises, parece ser que son bastante populares en Sudamérica.
  • Indirecto: El fluido que pasa por el panel cede su calor al ACS a través de un intercambiador que se aloja en el depósito, ya sea en forma de serpentín o de envolvente. Los sistemas indirectos permiten utilizar en los paneles otros líquidos caloportadores diferentes del agua de red pura, normalmente se usa una mezcla de  agua desmineralizada y anticongelante.

 

Ventajas de los sistemas compactos por termosifón

La ventaja fundamental de este tipo de sistemas es su sencillez, que viene dada por:

  • No necesita alimentación eléctrica
  • No necesita bomba de agua
  • No ocupa espacio en el interior de la vivienda
  • El montaje es relativamente sencillo ya que es un “todo en uno”

 

Inconvenientes de los sistemas por termosifón

El principal inconveniente son las pérdidas de calor, al estar el depósito a la intemperie las pérdidas térmicas al exterior son muy significativas, especialmente en invierno. Esto hace que los equipos compactos por termosifón sean mucho más populares en el sur de España que en zonas más frías.

Otra consecuencia de tener el acumulador a la intemperie es que está expuesto a las inclemencias del tiempo: frío, lluvia, humedad, nieve, etc. por ello sufrirá mucho maś deterioro que si estuviera dentro de la vivienda como sucede en los sistemas forzados.

 

¿Cuánto cuesta un sistema termosifón?

Puedes encontrar por ejemplo un equipo Saunier Duval HELIOBLOCK 150/2 en por aproximadamente 844€ con las siguientes características:

  • Captado solar plano de 2,06m2
  • Rendimiento 75,5%
  • Capacidad depósito 150L

 

56 Comentarios

  1. Sistema frozado? que es eso? se puede tener este sistea en viviendas tipo entresuelo o tercero? son de tipo DIY (Do It Yourself)?

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    • “Frozado” es lo mismo que “sistea”, un error tipográfico (ya lo he corregido).
      Si se puede poner o no en una vivienda dependera de las condiciones de la misma, pero en general supongo que sí se podría.
      En principio los equipos termosifón compactos se venden como tal, aunque he visto tutoriales para hacerte uno tu mismo si eres manitas.
      Un saludo

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    • Forzado, significa que tiene una bomba de agua eléctrica que se encarga de mover el líquido caloportador.

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  2. Los tubos de vacío tienen principalmente dos ventajas sobre los colectores planos:

    -Al ser al vacío, las pérdidas de calor por la noche son menores, y el agua dura caliente más días en el acumulador.

    -Los tubos de vacío tienen más eficiencia en días nublados y con la luz solar de la mañana y de la tarde. Los colectores planos sólo captan bien el sol de un mediodía despejado.

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  3. Pues yo estaba pensando hacer uno con sistema directo, no sabia que estaba prohibido. De todas formas vivo en el campo no va a estar a la vista.

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    • Yo creo que la prohibición se debe a que si calientas directamente el agua del grifo, y la temperatura alcanzada es muy alta, pueden formarse depósitos de cal y obturar los conductos. Por eso un sistema indirecto con líquido caloportador libre de cal es más seguro. Corregidme si me equivoco.

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      • La prohibición se debe a que en teoría, al quedar almacenada agua caliente- templada sobre todo después de una ausencia por vacaciones, se pueden producir problemas de legionelosis ( infección por legionella) . Digo en teoría porque he tenido un termosifón directo funcionando durante veinte años sin el mínimo problema.
        Que se te obstruyan las tuberias de tu casa por depositos de cal, al gobierno le importa un pimiento como es obvio.

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        • Por mi profesión conozco el tema de legionela, no acabo de entender porque están prohibidos los termosifones directos, la legionela se muere por encima de 60C. El argumento de que si estas unos días sin usar el agua pueden proliferar no lo creo que ocurra nunca, un termosifon sin usar facilmente alcaza temperaturas muy superiores a esos 60C, con lo que no hay que preocuparse de la legionela.
          En edificios públicos se realiza de manera periódica un proceso de hipercloración de toda la instlación para erradicar posibles puntos de proliferación de la legionela, un lugar típico son las alcachofas de las duchas,
          Para instalaciones domésticas esto no se realiza, en cualquier caso si que se aconseja usar periodicamente ciclos de temperatura de 60C

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    • En el norte de Europa el sistema directo es inviable porque la heladas lo destrozarian al mas mínimo despiste (no purgar una noche). En el Sur (mas o menos de Paris pa bajo) (¡aunque a ellos no les guste son sur de Europa), sur de Francia, Grecia… todo el mediterráneo…el sistema tiene un grave riesgo de “criar” bacterias de legionella. ¡ Y en Málaga un zoo de Legionella!. La legionella esta en todas las aguas de forma libre, ¡siii tambien en la de la fuente del pueblo!. ¿Porque no nos morimos todos inmediatamente? porque lo normal es que tengamos anticuerpos para defendernos de ella, y en pequeñas concentraciones nuestro cuerpo se defiende y no pasa nada, aparte de que la fuente del pueblo suele tener una baja temperatura, y no produce vapores (al ducharte) que aspires y lleguen a tus pulmones. Es decir la legionella no te hace nada si la bebes, produce una forma de NEUOMONÍA, por tanto lo que no debe nunca es llegar a tus PULMONES. La legionella se reproduce y prolifera en abundancia cuando mantienes caliente (30-40º) agua, especialmente NO tratada o tratada deficientemente ,lo que suele ocurrir en verano, cuando se colapsan muchos lugares ante la avalancha de turistas en muchas zonas, los servicios de tratamiento de aguas no funcionan bien.
      Es decir, no es tan facil enfermar por legionella hace falta que este en concentraciones importante, que haya criado mucho, pero por eso mismo NO AVISA y cuando el foco es realmente grande de repente comienzan a aparecer un monton de casos graves.

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      • La Legionella se puede inhibir clorando el agua de abasto? Me refiero a que el agua tenga una traza de cloro lo suficientemente alta y esta no se vaya.

        Un saludo

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        • Claro, de hecho el método de choque cuando aparece es hiperclorar la instalación. Aparte de limpiar, claro.

          En un sistema doméstico con un uso normal y el cloro normal de la instalación de agua potable las posibilidades de aparición de legionella son tan practicamente nulas que ni siquiera se contempla en la normativa que regula su control.

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    • Según donde vivas, aquí en Málaga nieva y hiela mas bien poco. Mas al norte si puede que sea un problema a tener en cuenta.

      Un saludo!

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  4. En 2004, cuando las placas solares en vivendas eran ciencia ficcion aqui, viajando por Turquía me sorprendió que hasta las casas mas humildes tenian un placa con termosifón en el tejado. Muchas de marca Siemens. Hasta el hotel cavernícola de la Capadocia donde dormí las tenía. Parece que el precio alto del gas hacía que se amortizaran rápido.

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    • Esos tubos deberían de estar aislados si hay riesgo de heladas, además de protegidos contra la intemperie si no queremos que duren 2 telediarios.

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  5. Buenas noches!!.

    Tengo dudas acerca de cuales son las diferencias entre los paneles líquidos para agua caliente sanitaria (ACS) y los paneles de aire para calefacción? alguien me puede ayudar con una idea mas detallada para entender con mas claridad.

    muchas Gracias y un gran saludo.

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  6. Esta semana he auto-instalado un termosifón no presurizado con tubos de vacio.
    El sistema lleva una centralita con una pequeña resistencia para prevenir que una helada genere daños (resido en noreste con clima continental suave, casi mediterráneo a 290m altitud)
    Esta misma centralita va llenando el acumulador/depósito (200L) según va alcanzando la temperatura objetivo.

    Al sistema de momento le encuentro dos problemas

    El más importante que no puede garantizarme el ACS, he pensado en poner en serie un pequeño acumulador eléctrico o de calentamiento instantaneo no se cual seria la mejor opción?

    El segundo punto es la falta de presión del agua caliente, para ello se me ocurren 2 soluciones, la fácil un grupo de presión, no tengo claro si pueden funcionar con agua caliente,
    La segunda solución es imaginativa y quizas no funcione, si pongo una válvula termostática con la entrada de agua fria a la presión de la red puedo conseguir que aumente la presión del suminitro del ACS?

    Qué popinais?

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    • Para maximizar la eficacia de la placa solar en los meses de invierno (cuando más frío hace) debes inclinarla a 60º con respecto al suelo si estas en España, y debe estar orientada al sur. De esa forma los rayos solares dan más perpendiculares en esas fechas y en verano calienta menos (lo cual reduce la evaporación en ese tipo de placas).

      El calentador instantáneo tiene la ventaja de no necesitar un depósito adicional y el inconveniente de que necesitas contratar más potencia eléctrica pues se necesita mucha potencia para calentar el agua al instante.

      Lo de la válvula termostática no sé si provocaría que la presión del agua fría en comparación con la de la caliente haría que sólo saliera fría o tibia (el agua siempre fluye prioritariamente por donde menos le cueste, igual que la electricidad)

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  7. Buenas , vivo en Sevilla , me instalaron una placa Saumier Duval al parecer de alta gama , pues sin usarla en todo un dia soleado ala mañana siguiente tengo el agua a treintaipocos grados , a partir de marzo abril se acaba el problema , el instalador esta aburrido y la casa no responde se limita a decir que esta todo bien instalado pero sobre el problema no se pronuncia .¿ puede estar mal el acumulador ? GRACIAS .

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    • Hombre así por lo pronto, suena a un acumulador muy deficiente en aislamiento.
      Aunque otra posibilidad que debes revisar es que la válvula de purga, la que salta cuando la temperatura del agua en el bombo es muy alta, es posible que por la cal o porque este estropeada o atascada, no cierre completamente y este toda la noche tirando un chorrito de agua caliente (si sale agua caliente – entra agua fria).

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  8. Hola: Me compré una casa el verano pasado y tiene una placa solar, se ha picado el depósito y la tengo que cambiar. He preguntado presupuestos y demas y marcas como tusol, solinpeck o baxi salen cercanas a 3000 euros, con la sustitución de la antigua e instalación, ¿cual de ellas me recomendáis? he visto los precios que ponéis mas arriba y no tienen nada que ver con lo que me han dicho, me dan 10 años de garantia de placa y depósito, otra como termicol, sale algo mas barata pero del deposito solo me dan 10 años.

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    • Hola Gabriel, lo siento pero no estoy muy puesto en marcas de solar térmica y no te puedo aconsejar. El precio que hemos puesto en el post es solo del equipo, sin instalación, por eso hay tanta diferencia.
      Un saludo

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  9. ¿Y si instalo un termosifon como lo protegería del mal tiempo en invierno y conseguir el máximo de temperatura? Vivo en un pueblo de malaga por si sirve de información jaja, y la otra pregunta es, ¿que sale mas rentable/útil un termosifon o uno normal?

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    • El depósito ya viene aislado para eso, no tienes que protegerlo de ninguna otra forma. Siempre va a ser más eficiente una instalación “no compacta” aunque un termosifón sale mucho más económico.

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  10. Hola, me acaban de presupuestar una placas solares novasol, con 300 litros y dos placas que cubren 4 m, cuadrados. en unos 5000 euros y la verdad me parece caro. me podeis orientar

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  11. Hola!!

    ¿Existe la posibilidad de separar el depósito de la placa (digamos 2 m) respetando que esté por encima de la placa y sin añadir bomba de circulación?

    Mi casa está en cuesta, podría poner el panel abajo y el depósito arriba pero dentro de casa.

    Gracias!

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    • No lo se, consulta con el fabricante, quizás sea posible si la tubería tiene el suficiente diámetro y así reduces las pérdidas de carga.

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  12. Hola, tengo un tanque vertical, ¿podría ponerlo a la misma altura que el acumulador? es decir: ¿poque hay que ponerlo por encima del acumulador? ?no es suficiente con que la cañeria de entrada suba por encima del acumulador? Gracias.

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    • Por la misma razón que el agua de un bebedero de pájaros (esos que parecen una botella puesta del revés sobre un cuenco) no se desborda. Sólo lograrías calentar la parte superior del depósito.

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  13. Entiendo que no afectaría a la entrada de agua caliente… Sin embargo la entrada de agua fría al estar casi al mismo nivel que erl acumulador se vería menos forzada? Creo que el bebedero de pájaros no es el ejemplo adecuado…

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    • Tienes razón, no es el ejemplo más adecuado. Pero no te va a funcionar como esperas. O lo pones a diferente altura o no te va a calentar el depósito entero. Tiene que haber diferencia de densidad para que circule, y tal como lo describes, se acaban igualando las densidades antes de que termine de entrar el agua caliente en todo el depósito.

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  14. Se me ocurre otra pregunta, y si todo el circuito está a 3 bares de presión, sigue importando la altura?

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  15. Hola.
    Mi nombre es Matías, y quería saber si estoy a punto de ser timado.
    A ver, una empresa de Murcia llamada Siglosolar que monta placas Tusol, me ofrece un sistema ACS de 300 litros (cristal prismático y el dióxido de titanio…supongo que será un estándar) por 3.900€.
    He visto en Internet un sistema Tusol termosifón de 300 litros por 1.300€, pero me dicen que no es lo mismo, que el suyo lleva lo último en el acumulador, que es un sistema forzado compacto con sistema de circulación controlado por centralita, frente a los termosifones que es lo que se suele poner y que llevan resistencias de 3.000 vatios…¿qué opináis?

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    • Como usario de solar desde antes de que se inventara yo no me gastaba ese dinero ni aunque me lo mandara el médico.

      No tienes que hacerme caso porque no me conoces pero siempre recomiendo lo mismo: echa cuentas de cuanto gastas al mes en luz para calentar agua, cuanto te cuesta esto y cuanto tiempo necesitas para amortizarlo. SI es que lo haces alguna vez con ese precio.

      Y mientras date una vuelta por la zona, pregunta a la gente que tenga placas solares, cuanto les costó, problemas posibles, instaladores, precios y demás.

      Y entonces con todo eso toma la decisión. Yo tengo la segunda desde hace diez años, la anterior era del pleistoceno y duró mas de una década (por eso digo que la tengo desde antes de su invención), me encanta, es una gozada tirarse meses con las placas desconectadas sin gastar un solo euro en luz, etc, etc, pero en esto hay timadores hasta debajo de las piedras.

      Yo ahora mismo no me gastaba mas de 2.000 euros con instalación incluida. Y sobre todo llevada a cabo por un buen instalador, con referencias cercanas, porque un equipo mediano con una buena instalación es una joya y uno bueno con un mal circuito es una cruz.

      Eso es lo que yo haria y ni cristál de titanio ni leches, que en Murcia (como en Málaga, donde vivo) una goma pintada de negro en el tejado calienta el agua que da gusto.

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  16. Buenas tardes. Tengo una duda, ¿cómo puedo calcular la energía anual producida por un termosifón (kWh)?. Dispongo de los siguientes datos:
    – 250 kPa de potencia máxima circuito primario
    – 800 kPa de potencia máxima circuito consumo
    – 300 de capacidad nominal
    – 2 m2 de área de captación

    Gracias de antemano. Saludos.

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      • Tienes toda la razón, por tanto los datos son:
        – 250 kPa de presión máxima circuito primario
        – 800 kPa de presión máxima circuito consumo
        – 300 de capacidad nominal
        – 2 m2 de área de captación

        Gracias!

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        • Tienes que calcular la radiación solar incidente según localización, inclinación, época del año, etc… hay hojas de cálculo y software por ahí para hacerlo, de los datos que das creo que solo te vale el área de captación para el cálculo.

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        • Además, hay que tener en cuenta la eficiencia de captación del panel, no toda la energía solar que incide sobre el panel es captada y transformada en calor, y cada tecnología de paneles tiene una eficiencia distinta. Luego otro factor a tener en cuenta es la pérdida de energía en el depósito con el tiempo debido a que el aislamiento no es perfecto y deja escapar una pequeña cantidad de calor cada hora.

          Como bien ha dicho Carlos necesitas varios datos:

          -Superficie de captación del panel en m2
          -Inclinación del panel en grados con respecto a la horizontal
          -Localización geográfica (latitud y longitud)
          -Radiación solar anual media en dicha localización
          -Eficiencia de captación del panel solar empleado
          -Pérdidas en el sistema de almacenamiento y distribución del agua caliente.
          -Etc.

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  17. Revisando los comentarios.
    Al inicio indiqué que instalaba un sistema abierto de termosifon con tubos de vacio, esto me ha obligado a instalar un grupo de presión (instalé solo 3/4 de caballo, creo que quedé corto) también instlae una valvula termoestática para garantizar que la temperatura excesiva pueda ocasionar quemaduras (y estropear la bomba de presión)
    El problema que tengo como indiqué es el invierno que los días con nuves o niebla el sitema no me funciona, lo tengo solucionado de momento con un calentador electrico instantàneo de 5.500W que consigue elevar la temperatura del agua casi 20C a la temperatura de entrada, en pleno invierno puede ser insuficiente para un ducha placentera, por este motivo me estoy planteando la posibilidad de instalar un calentador de gas, (en cualquier caso con gas embotellado)
    Y aquí expongo una propuesta :
    Usar un intercambiador de placas (tengo uno de una instalación previa de 35KW) de tal manera que dejaria de ser un sistema abierto. Para ello requiero de algun mecanismo que me detecte la necesidad de agua caliente (quizas un presostato (realmente no se si se comercializa) y esto me active un una bomba de agua que movilize el agua acumulada en el termosifon y se produzca el intercambio
    Como lo veis?
    Como calculo la “potencia del intercambiador?
    Como calculo el volumen/potencia de la bomba (el depósito del acumulador del termosifon está a unos 6 metros)?

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    • Para mejorar la captación de radiación en invierno y reducirla en verano, lo ideal es que la placa esté inclinada con respecto a la horizontal 60-62º (para España). De esa forma captas mejor el sol de invierno y peor el de verano. Es una posible optimización.

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    • Replanteo el problema por si alguien me puede indicar como calcular el flujo que necesito, uso un sistema de apoyo en invierno actualmente un calentador eléctrico instantáneo y seguramente el próximo invierno será de butano o propano.
      Quiero cambiar el diseño de una instalación de agua caliente sanitaria. Actualmente tengo un calentador solar por termosifón abierto sin intercambiador, con lo cual tengo riesgo de heladas de las conexiones exteriores.
      Mi planteamiento consiste en cerrar el circuito del termosifón e instalar un intercambiador de placas dentro de casa. Para ello usaría un interruptor de flujo que me activase una bomba para hacer recircular el fluido (agua + anticongelante sanitario) del calentador solar.
      Dispongo de un intercambiador de placas de 35KW y otro de 12KW (de una osntalación previa, no los he de comprar)
      Estimo que el flujo necesario de agua caliente sanitaria oscila entre 10 y 15 l/minuto con una temperatura de entrada en invierno de quizás entre 6 y 10C
      Puedo estimar que el calentador solar en invierno puede tener una temperatura de 45C (300litros)
      Las preguntas son: Cual ha de ser el caudal del circuito solar para conseguir el agua caliente sanitaria con un mínimo de 40C con un intercambiador de 12Kw y con un intercambiador de 35Kw?

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  18. Si el problema es que en invierno el captador es incapaz de concentrar la suficiente energia solar porque hay nubes o niebla por mucho intercambiador que pongas el captador seguirá teniendo el mismo problema. Y si el primer elemento es incapaz de hacer su trabajo el resto del sistema funcionará igual de mal que ahora.

    Yo pondria un sistema de apoyo, como podria ser ese calentador de gas. Es lo mas simple.

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    • Actualmente tengo un calentador electrico instantaneo y esto planteandome cambiarlo por uno a gas propano/butano

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