En el mundo de la energía solar térmica, uno de los sistemas que más debate ha generado es el sistema Drain Back.
Aunque su diseño buscaba resolver problemas comunes como las sobretemperaturas o el riesgo de congelación, su implementación y complejidad le han otorgado una fama discutible. Pero ¿es esa mala reputación justificada?
¿Cuánto se conoce acerca de los diferentes sistema solares que existen? ¿Por qué la energía solar térmica tiene, generalmente, mala reputación? ¿Hemos sabido aprovechar todo su potencial?
Para responder a todas estas preguntas, hemos decidido dedicarle un espacio en nuestro blog a los sistemas solares térmicos existentes en el mercado actual y así analizar los motivos de esa «mala imagen» que éstos tienen frecuentemente.
Comenzaremos con el sistema Drain Back.
En este artículo te explicamos qué es el Drain Back, cómo funciona, cuáles fueron sus orígenes y por qué ha sido tan cuestionado a lo largo del tiempo.
¿Qué es un sistema Drain Back?
Puede ser que no conozcas muy a fondo el Drain-Back o que, incluso, estés empezando a interesarte por la solar térmica y ni te suene. Por eso, lo primero que vamos a hacer es definir qué es en concreto este sistema solar térmico.
Un sistema Drain Back (también conocido como Drain-Back System o DBS) es un sistema solar térmico diseñado para vaciar automáticamente el fluido caloportador del colector solar cuando no está funcionando. Es decir, cuando la bomba circuladora se detiene, el circuito se drena y el fluido se almacena en un depósito, lo que evita problemas por sobrecalentamiento o congelación.
En un sistema Drain Back, como parte del ciclo normal de trabajo, el fluido caloportador es drenado del colector solar a un dispositivo de almacenamiento cuando la bomba se apaga, y rellena el colector solar cuando la bomba se vuelve a encender.
Es decir:
- Bomba circuladora está apagada -> Drenaje del fluido caloportador del colector solar hacia el dispositivo de almacenamiento. Es decir, el fluido baja al depósito (se vacía el circuito).
- Bomba circuladora encendida -> El colector solar vuelve a rellenarse del fluido caloportador. Es decir, el fluido vuelve a llenar los colectores solares.
Este ciclo automático de llenado y vaciado hace que el sistema Drain Back requiera un diseño específico, teniendo en cuenta inclinaciones, tuberías y elementos de control compatibles, y la consideración de una serie de normas específicas.
¿Cómo y por qué nació el sistema Drain Back?
El desarrollo del sistema Drain Back fue impulsado por cuatro grandes detonantes:
- Interés en reducir el mantenimiento frente a otros sistemas solares térmicos presurizados.
- Crisis del petróleo de 1973: se promovieron alternativas como la energía solar térmica.
- Normativas sobre calidad del agua en países como los Países Bajos, que impulsaron soluciones que no implicaran riesgo de contaminación por aditivos químicos.
- Avances en componentes plásticos, que facilitaban diseños más complejos y económicos.
Hitos clave en la historia del sistema Drain Back
1949: la primera patente
La idea de un sistema de vaciado automático aparece en una patente estadounidense de 1949. Este diseño buscaba evitar las heladas nocturnas en climas fríos. Aunque era rudimentario, sentó las bases para el desarrollo posterior del concepto Drain Back.
Hace un siglo, los colectores solares se drenaban manualmente durante todo el invierno para evitar daños por heladas en el colector solar.
Sin embargo, la idea de utilizar procesos de vaciado y llenado totalmente automáticos en los sistemas solares térmicos apareció más tarde, en la década de los 40.
La investigación ha revelado una patente estadounidense de 1949 que describe un sistema térmico solar con características similares a los sistemas DB/DD (Drainback / Draindown).
Se proponía un sistema hidráulico especial para drenar automáticamente el agua de las partes superiores a un tanque especial «en clima frío y por la noche«.
Todos estos sistemas eran complejos y requerían de una atención. Esto hizo que los mantenimientos inadecuados acabasen con instalaciones fuera de uso por exceso de complejidad.
Años 70-80: auge en Europa y EE. UU.
Durante esta etapa, el sistema Drain Back ganó popularidad en países como Holanda, donde se llegó a utilizar en más del 80% de las instalaciones solares térmicas.
A menudo se menciona que los sistemas de Drain-Back se desarrollaron en los años 80 en los Países Bajos (Sun in Action II –A Solar Thermal Strategy for Europe). La normativa gubernamental sobre la calidad del agua potable desempeñó un papel crucial en el desarrollo de los sistemas de obtención de calor.
Según esta normativa, sólo se permitían los aditivos en el fluido caloportador circulante por el colector solar bajo una de estas dos circunstancias:
- Cuando se instalaba un intercambiador de calor de doble pared (Instalación de circulación por termosifón)
- Cuando se aplicaba un segundo intercambiador de calor adicional conectado en serie (Instalación de circulación forzada).
Estas condiciones previas fomentaron en este país el desarrollo de la rama de la energía solar térmica hacia el DBS, debido a dos razones principales:
- el uso del agua como fluido caloportador.
- la no necesidad de un intercambiador de calor de doble pared.
El DBS no requiere aditivos en el fluido primario, es decir, en el circuito solar. Por ello, presentaba una solución económicamente viable (European regulations and recommendations for separation between solar collector fluids and domestic water, Simon Furbo)
1974: La implementación del sistema Drain-Back también pudo provenir de los EEUU.
S. Robert Hastings, arquitecto e investigador de construcción estadounidense afirmó en un simposio que la primera casa solar del MIT (Massachusetts Institute of Technology) fue construida en 1939 y diseñada con el concepto de DB. Sin embargo, no se ha podido encontrar más información sobre la hidráulica y los principios de funcionamiento de ese sistema.
Por ello, y de acuerdo a estas fuentes, las primeras ideas y la implementación del sistema DB pudieron provenir de los Estados Unidos, ganando mayor interés por los sistemas solares térmicos, y en particular por los sistemas DB, tras la primera crisis del petróleo en 1973.
En 1974 se instalaron en EE.UU. alrededor de 5.000 sistemas solares térmicos, mientras que en 1980 el número de instalaciones solares había aumentado a 160.000.
1976-1980: Mismo escenario en otros continentes como Europa
Un escenario similar al de EEUU se observa en otros países, así como en Europa, donde la crisis del petróleo estimuló el interés por las aplicaciones solares. La investigación señaló que durante este periodo (entre 1976 y 1980) se patentó un número importante de invenciones DBS/DDS en EE.UU. y en Europa, mostrando el primer gran interés por esta tecnología. (Cronin, Ottmar, etc. en 1977; Baardman en 1979; entre otros…)
El objetivo principal del DBS/DDS era utilizar agua como fluido caloportador circulante y «drenarlo» de los colectores solares para eliminar los problemas de congelación o sobre-temperatura.
Años 2000 en adelante: auge de alternativas
Con la aparición de nuevos sistemas solares térmicos más eficientes y sencillos, el Drain Back fue quedando en segundo plano, principalmente por su complejidad y necesidad de una instalación muy precisa para evitar fallos.
Los DBS terminaron capturando el interés del mercado holandés y a principios del 2000 representaban el 80% del total de las instalaciones solares térmicas del país (Desarrollo de sistemas solares térmicos con comportamiento de estancamiento no problemático – Hausner,2003), muy a pesar de las modificaciones impuestas por la antigua normativa gubernamental.
Esta difusión del sistema Drain-Back en los Países Bajos se convirtió en uno de los hitos de éxito en la historia de esta tecnología.
Más de 50 tipos diferentes de sistemas drain back en el mercado mundial en la actualidad
Una de las ventajas operativas del sistema Drain-Back es que crean una compatibilidad perfecta con los componentes de plástico.
Los primeros intentos de combinación de DBS con polímeros se propusieron en la década de los 80. A mediados de los años 90 en Noruega, se siguió experimentando con los DBS y combinándolos con colectores de plástico, pero debido a las deficiencias de los colectores se interrumpió la fabricación.
Desde entonces, aparecen regularmente en el mercado conceptos similares con componentes de plástico, por ejemplo, a mediados de los años 2000 aparecieron los DBS con tanques de polipropileno (PP) no presurizado (Consolar, 2014)10 o DBS con colectores de plástico (Magen eco-Energy, 2014).
- Hoy en día, se encuentran disponibles más 50 tipos diferentes de DBS en el mercado mundial. Cada sistema tiene su propia peculiaridad en cuanto a la hidráulica y el funcionamiento.
- Los DBS se utilizan ampliamente en unos pocos países, como los Países Bajos, Noruega y Bélgica. En EE.UU., España, Portugal, Italia, Francia y Suiza.
- Los DBS también son relativamente populares, pero están representados en el mercado con una cuota inferior al 20% (Botpaev y Vajen, 2014).
Ya hemos mencionado la singularidad en cuanto al vaciado-llenado del sistema Drain-Back y algunas de las ventajas que presenta de compatibilidad con otros componentes.
“Esto no sirve para nada”
Realmente es una lástima oír de forma reiterada como personas que no entienden el Drain-Back y sufren de malos diseños o malos mantenimientos, no dicen nada bueno del sistema solar térmico que solventa el 90% de todos los problemas que tienen este tipo de instalaciones.
Pero entonces, ¿Si tiene tantas ventajas como es que actualmente no representa una cuota más alta en el mercado?
Pues realmente ha sido una serie de catastróficas desdichas. Resumiendo, para una correcta instalación y funcionamiento de un sistema Drain-Back se necesita:
- La consideración de una serie de normas muy específicas.
- Un diseño hidráulico y un proceso de instalación minucioso.
- Instaladores-técnicos formados, que en la actualidad no abundan.
Estas y otras desgracias, unidas a errores triviales cometidos durante la instalación de los diferentes componentes hidráulicos pueden llevar a un mal funcionamiento del sistema y a la fatídica frase: “Esto no sirve para nada”.
Es por ello que decimos en el título que es probablemente el sistema solar térmico con peor reputación.
¿Por qué ha tenido mala fama el sistema Drain Back?
El sistema Drain Back fue concebido como una solución inteligente, pero su implementación práctica ha demostrado ser un reto:
- Exige que toda la instalación esté perfectamente nivelada y diseñada.
- Es sensible a errores de montaje: una inclinación incorrecta puede impedir el drenaje completo.
- Necesita componentes específicos y un control más cuidadoso.
Por eso, muchas instalaciones mal ejecutadas terminaron generando problemas, lo que afectó a la reputación de este sistema.
¿Sigue teniendo sentido hoy el sistema Drain Back?
A pesar de su mala fama, el sistema Drain Back sigue utilizándose en algunos contextos donde se busca evitar presiones excesivas, acumulación de glicoles o congelaciones. Sin embargo, en Hydronik apostamos por soluciones solares térmicas más simples, eficientes y robustas, que permiten evitar esos mismos problemas sin recurrir al vaciado automático.
Muy pronto lanzaremos el único sistema solar térmico del mercado que no presenta riesgos de congelación, averías por sobretemperatura o pérdidas energéticas, y que elimina las limitaciones del sistema Drain Back tradicional.
El sistema Drain Back representa una etapa clave en la evolución de la energía solar térmica. Aunque su planteamiento técnico tenía mucho sentido, la complejidad de su implementación lo ha convertido en una solución con más inconvenientes que ventajas en muchos casos.
En Hydronik creemos en la innovación sin complejidad: diseñamos soluciones solares térmicas preparadas para instalaciones reales, con el mínimo mantenimiento y máxima eficiencia.
¿Qué opinas tú del Sistema Drain-Back? ¿Lo conocías? ¿Te gustaría que abordásemos algún aspecto en concreto de este sistema? Te leemos en comentarios.
