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5/11/2009

Calefacción por biomasa: Estufa de leña para calentar la casa y el ACS


Finalmente, tras haber puesto el serpentín inox. (pinchar) al fuego y el serpentín al depósito, sólo me quedaba instalar el termostato KELD que ya había preparado.

El esquema de la instalación actual es el siguiente (aquí está el documento GoogleDoc):

Esquema dibujado en Google Doc insertando dibujo (Pinchar en la imagen para ampliarla)

He buscado simbología de fontanería en internet para hacer el esquema, y no he encontrado gran cosa, pero es suficiente. Gracias a Google Docs otros pueden utilizar el esquema para hacer sus pinitos.

Como podéis ver en el esquema, ahora mismo el agua caliente pasa por el serpentín del depósito, dejando gran parte del calor, y luego pasa por la calefacción (en este caso suelo radiante, muy eficiente a bajas temperaturas), por lo que vuelve al serpentín del fuego a unos 18ºC, y se vuelve a calentar a 33ºC aprox.
Según pasan una o dos horas, el suelo empieza a estar caliente y la temperatura de la sonda 1 se acerca a los 40ºC, subiendo lenta pero progresívamente.
Luego, un calentador de gas al mínimo (Fagor Fa20 ECO) o mejor, un calentador para Energía Solar Térmica (como el Junkers) asegura que el agua alcanza la temperatura adecuada para el servicio.

Continuando con la instalación
Finalmente coloqué el purgador en la salida del agua caliente, pues es una zona en caída donde suele quedarse aire. Y coloqué la sonda 1 amarrada con una brida con tornillo y con la termoencoladora a la T de latón:



Como el cable de las sondas no me llegaba, tuve que empalmarlos con cable de 0,25 y para evitar problemas con el agua (que puede falsear temperaturas), soldé los cables y los aislé con la termoencoladora, y luego cinta aislante (la cinta aislante sola no aisla bien del agua, por muy bien pegada que esté, lo tengo comprobado, siempre queda algún resquicio por donde puede pasar).



La sonda dos la coloqué en el tubo de retorno que va al serpentín colocado en la estufa de leña, pero alejado del serpentín.



Conecté otro cable al motor circulador y otro para el enchufe que alimentaría el termostato, para que los terminales quedaran fuertes los estañé antes de conectarlos al termostato.


Antes de atornillarlos, los pasé por la caja de plástico para aislar de la humedad, pues está debajo del voladizo de las escaleras y suele haberla con la lluvia.


La ficha técnica del termostato nos avisa de que la temperatura ambiente de trabajo del termostato es entre 5 y 40ºC, por lo que he colocado espuma a modo de aislante en el interior de la caja, ya que queda en la calle y podría hacer bajo cero alguna noche:



Y una vez enchufado ya nos marca la temperatura de la sonda 1:



Enciendo el fuego y compruebo la temperatura que coge el agua a su paso por el serpentín, con la bomba circuladora en segunda marcha:


Podemos ver que la diferencia de temperatura entre el agua de retorno y el de ida es de 15ºC con fuego vivo:



video


En la imagen siguiente he aislado los tubos de cobre con coquilla (los tubos de Polibutileno no es necesario aislarlos; aunque es conveniente quedan en la calle y las temperaturas por la noche bajan de 0ºC para prevenir congelaciones y problemas con la circulación del agua, y la consiguiente refrigeración del serpentín situado en el fuego.




Ahora mismo el agua del depósito puede llegar a estar a 45ºC con dos horas de fuego, ya que los radiadores enfrían completamente el agua, lo que no está nada mal para precalentarla en invierno y ahorrar mucho gas, sin embargo si queremos dar prioridad al ACS, la cosa se complica mucho.
Con una válvula de tres vías motorizada como la siguiente:



podemos hacer que el agua pase por un circuito u otro. Con corriente, se activa la entrada B - A/B, y sin ella, vuelve a su sitio y el agua pasa por A - A/B.

Si evitamos calentar la calefacción mientras el depósito no se ha calentado (además de que tu(s) compañer@(s) se quejarán del frío), podemos tener el problema añadido de que el serpentín del depósito sea poco eficiente y el agua calentada suba por encima de los 100ºC, por lo que tenemos que tener en cuenta la curva de la energia obtenida por el serpentín según la temperatura del agua que le entra (a mayor termperatura, menor eficiencia).

Sin embargo como estoy comentando, mi objetivo para la primavera siguiente es hacer un captador solar térmico eficiente (si lo construyo antes, mejor) y terminar con el proyecto de calefacción y ACS sostenible en la casa, según indico en el esquema siguiente:


Un calentador posterior asegurará que la temperatura del agua alcance los 60ºC, que sea diseñado para energía solar térmica, y se adapte automáticamente para alcanzar esa temperatura mínima (evitar legionelosis).

Como mediante electroválvulas conseguiremos calentar más el agua del depósito, y puede superar los 70ºC, será necesaria la válvula termostática para regular la temperatura de salida después del calentador de gas de apoyo, regulada a 55ºC para evitar quemaduras ;-).

Mediante dos electroválvulas puedo alternar entre circuitos; una para que el agua pase por el serpentín del fuego o el captador solar, y otra para que el agua pase por la calefacción o no.

Cómo controlarlo mediante termostatos
Tras pensarlo mucho (mi experiencia en análisis y programación de programas informáticos ayuda ;-)), he resuelto que para controlar ambos circuitos necesitamos dos termostatos y dos electroválvulas de 3 vías:


  • Por un lado, como lo más habitual va a ser que esté más horas recogiendo energía del sol que de la estufa de leña, la electroválvula de 3 vías del serpentín estará por defecto hacia el circuito del captador solar, así como la otra estará por defecto evitando el circuito de la calefacción.
  • Un termostato (llamémoslo A) se encargará de controlar la electroválvula 1; cuando detecte calor en el serpentín del fuego activará el motor y la electroválvula correspondiente. Y por otro lado, cuando detecte que la sonda 1 sube por encima de 85ºC (este termostato tendrá que ser AKO, ya que el KELD no permite tener dos funcionamientos independientes), activará el relé 2 que a su vez activará un relé temporizado durante una hora que se encargará de la electroválvula 2, para no calentar demasiado el agua del depósito y dar tiempo suficiente para no estar activando y desactivando muchas veces en poco tiempo la electroválvula 2.
  • Un segundo termostato B controlará la diferencia de temperaturas entre el depósito de agua y el captador solar, de forma que cuando sea suficiente llevará el agua calentada al depósito activando la bomba (importante respetar la polaridad, para que sea la misma que utiliza el otro termostato al activar también la bomba y evitar cortocircuitos).
  • De esta forma, en invierno, al tener el termostato A control sobre ambas válvulas, evitamos que el otro termostato impida el paso del agua por el serpentín del fuego, que estancaría el agua produciéndose el consiguiente reventón en la tubería de PB.
  • Y en verano, como no se activará el termostato A y tenemos las electroválvulas por defecto para aprovechamiento solar, no tendremos ningún problema en aprovechar el sol para el agua caliente.

Para finalizar
Sin embargo aunque esto es lo ideal y será necesario para evitar que el agua procedente del captador solar se pierda en la calefacción en verano (que bastante calor hace ya), de momento ya tengo resuelto el tema de calefacción y agua caliente para el invierno sin tener que usar válvulas de ningún tipo, por lo que ahora con la llegada del invierno y el cambio de hora seguramente que no le dedique mucho tiempo a estos inventos; ahora toca disfrutarlos y recuperar la vida social perdida ;-), mis amigos (reales y virtuales) y familia ya me echaban de menos.

De ahora en adelante las entradas serán menos habituales, pero no temáis, queridos lectores, estaré bien, jeje.

Enlaces relacionados:
Productos en electrónica KELD
Productos electrónica AKO
Aspectos a tener en cuenta en el mantenimiento de sistemas de ACS: Legionelosis



Responsabilidad del autor:
Este tutorial describe la instalación de forma no legalizada (no homologada) de un sistema de aprovechamiento de calor. Se ponen a disposición pública para compartir el conocimiento adquirido, a modo de experimento casero; sin las adecuadas medidas de seguridad puede ser peligroso para las personas. No me hago responsable de lo que pase por el mal o buen uso de esta información; cada uno debe utilizar su sentido común y conocimientos para salvaguardar sus bienes materiales y físicos.
Tenga en cuenta que en caso de algún problema con un sistema no homologado ningún seguro se hará cargo de los daños.

8 comentarios:

  1. Enhorabuena por el artículo, da gusto leerlo. Te voy a exponer mi instalación y la idea que tengo a ver que te parece. Tengo suelo radiante en toda la casa aunque tengo cerrado el comedor y cocina porque tengo una estufa de leña y la encendemos casi todos los dias de invierno. 2 colectores solares y caldera de gas de condensación, el acumulador es de 200 litros (ya se que es justito pero había problemas con el tamaño y el lugar para colocarlo). Estoy pensando en montar intercambiador en la estufa pero tengo dudas de como llevar el calor al depósito. Tengo otra posibilidad que es la siguiente: Justo detras de la estufa está la pared donde al otro lado está el armario de colectores del suelo radiante con una toma libre. ¿Que tal instalar esta toma libre a un intercambiador en la estufa directamente? Esto trabajaría como recuperador de calor en lugar de emisor en otras estancias y en principio aumentaría más la eficiencia del suelo radiante, ahorrando el gas correspondiente. Tengo instalada la válvula de tres vias, en primavera y otoño la tengo con reserva de ACS y en invierno a consumo completo de calefacción (es una tontería guardar agua caliente si no la consumes todos los dias al completo, vale la pena usarla en el suelo y calentar con gas solo cuando tienes una demanda fuerte, como las duchas del domingo...). ¿Como verías el tema? ¿O me olvido y hago un interconexionado para calentar directamente el acumulador, que me supone hacer obra haciendo regatas, escayola, etc..
    Bueno, ha sido un placer.
    Me llamo Carles Samper y soy de Alcoi, Alicante.
    Un saludo.

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  2. Gracias! Siempre trato de explicarlo accesible a casi todos; al estilo de Isaac Asimov ;-).
    Por lo que comentas, tienes una casa prácticamente verde, jeje.
    Por lo que comentas, si esa toma va directamente al suelo radiante, se podría conectar, el único peligro que tienes es de que el agua coja demasiada temperatura si esa toma no enfría el agua del intercambiador de la estufa. Pero si es lo suficientemente larga no habría problema, eso sí, por donde pase se calentará más que el resto del suelo... podría llegar a quemar!! Calcúlalo un poco por encima y haz una prueba.

    De momento es todo lo que te puedo decir, si se me ocurre algo más ya te contaré (estas fiestas...).

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  3. pretendo instalar una caldera de leña al circuito de calefación de la casa, tengo ya comprados todos los elementos necesarios, incluida una válvula de tres vias por si en un futuro conecto agua sanitaria.: Necesitaría un esquema de montaje y algunas recomendaciones técnicas, altura del vaso expansor etc... gracias

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  4. Hola David,
    antes que nada darte las gracias por tu blog, es un placer poder ver gente como tu que se las apaña tan bién y además enseña a otra gente.

    veràs estoy intentando analizar cual seria la mejor manera para ser autosostenible en el tema de la calefacción y ACS.
    Bién, por suerte he encontrado tu blog y te voy a intentar explicar el sistema energético que tengo hasta ahora y el sistema que me gustaria tener.

    Hace poco he comprado una casa ,tiene unos 130m2.y en esta hay un fuego leña adaptado para calentar los antiguos radiadores, ...estos radiadores los quité y puse suelo radiante ahoramismo funcionando con caldera condensación de gas propano.

    también recientemente he puesto una placa solar con un acumulador con serpentin de circuito forzado que me precalienta el agua antes de ir a la caldera para ACS.

    El caso es que he visto tu esquema de; estufa de leña recuperadora + suelo radiante + placa solar+ caldera y me gustaria hecerlo en casa, para comsumir energia de manera más eficiente.

    mi intención es hacer algo muy parecido a tu esquema pero con un pequeño cambio, y tu me tienes que decir si es posible o no.

    Me gustaria hacer funcionar es suelo radiante con el fuego de leña normalmente y que cuando no haga fuego funcione por la caldera condensación de gas propano.

    ha ver que te parece el circuito; fuego leña.........passa por el serpentin de un acumulador solar(que calienta ACS de 150l).......va hacia la caldera de gas propano de aquí pasaría al suelo radiante para finalmente entrar de nuevo al fuego leña. (en la entrada del serpentín pondría una valvula 3 vías para escojer si tomar la temperatura de la placa o del fuego leña).


    el otro circuito seria , placa solar.....Depósito ACS.....caldera gas propano.... consumo ACS.


    o sea que en el primer circuito, el del suelo radiante hago la variante de pasar por la caldera el agua del fuego, entiendo que si la caldera de condensacion nota el agua viene caliente no se encenderà y no gastarà gas.

    La pregunta es simplemente de como lo ves, posibles riesgos, es fàcil o difícil. Que me aconsejas. Me podrías mandar un circuito de como hacerlo , yo te enviaré el mio a ver que te parece.

    gràcias.



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  5. Anónimo4/1/13 8:06

    buenas y felicidades por el blog, soy xicu
    no es peligroso este sistema? porque si se estropeara la sonda o el agua dejara de circular, podria rebentar el serpentin o alguna parte del sistema podria coger temperaturas imprevisibles?

    en una caldera comercial de gas, si hay alguna falla grave, cierra la valvula de entrada de gas. no se como lo hacen las calderas comerciales con leña o biomasa...

    que pasaria con tu sistema si ocurriera esto?
    saludos

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    Respuestas
    1. En este caso creo que ya lo comenté; al principio falló la colocación de una válvula y el sistema cogió mucha temperatura cuando se activó la calefacción. Si pasa esto, reventará por donde es más débil, en mi caso la tubería de polibutileno acoplada al serpentín no pudo aguantar tanta presión y temperatura y se hinchó y reventó, liberando una pequeña nube de vapor. Un serpentín no es particularmente peligroso porque no tiene apenas capacidad de agua; en el caso de depósitos donde van varios litros puede acumular una cantidad muy grande de presión y el peligro es mucho mayor; en esos casos por normativa industrial hay que colocar una válvula de descarga térmica para que cuando supere los 90º el sistema se enfríe automáticamente con agua de la red, como ya se indica en otras entradas.
      Desde ese primer percance no he vuelto a tener problemas, pero quiero cambiarlo por otro sistema que me de más rendimiento todavía y hacer pruebas con sondas y extractores de humos.

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  6. Enhorabuena por el blog David! esta todo muy documentado y es un placer seguir tus avances.

    Yo actualmente estoy restaurando una casita y quiero hacerla lo más sostenible posible, dado que la idea es no pasar por caja y estar fuera de la red. Ahora mismo estamos en la faena de la albañileria por lo que es el momento ideal para estudiar bien las cosas.

    La idea es utilizar una cocina de leña para calentar la casa, (son 40m2) habitación+baño+salóncito-cocina con lo que no creo que haga falta suelo radiante ni radiadores, creo que con la cocina atizando sera suficiente ¿tu que crees? la verdad que nunca he tenido suelo radiante por lo que en principio no hecho en falta sentir los pies calentitos jejeje.

    En resumen, que nuestro sistema sería mucho más sencillo pues solo sería en principio para el ACS. La idea hasta ahora era un montar en la cubierta un colector solar y el acumulador en el sotano con un sistema de recirculación, todo ello respaldado con un calentador de butano especial para solar-termica.

    Pero dado que en Asturias en invierno no es que lorenzo ayude mucho me temo que la producción de la solar-termica no va ser mucha cosa... y como la idea es ahorrar y ser lo más autosuficiente posible estabamos pensando como aprovechar la fuente de calor (cocina) esos meses de invierno y gastar menos butano... y aquí estas tu como respuesta a nuestras preguntas al don google jejeje.


    Le he estado echando un vistazo a tu blog y la idea del serpentin de acero inox. dentro de la hergom nos ha parecido super util! y como tenemos que aún preparar el asiento para dicha cocina que sera de obra pues ya lo dejamos instalado mejor que mejor.


    Por ejemplo que te parecia lo siguiente:

    El agua del circuito sale del acumulador y es impulsada por la bomba de recirculación a la cubierta donde se calienta en el colector solar, esta baja en espiral adherida-embutida a la chimenea a modo de serpentin con el fin de mantener la temperatura o incluso calentarla más (no se si sera realmente eficiente) hasta llegar al serpentin de acero inox. que se calienta con el fuego de la leña para terminar entrando de nuevo en el acumulador

    ¿que te parece? lo ves factible? seguro? sería peligroso calentar aún más el agua antes de entrar al acumulador? o es mejor calentarlo una vez frio y realizar el recorrido a la inversa?


    Ademas estoy pensando en algo para aprovechar las paredes de la cocina y precalentar el agua para consumo antes de entrar al acumulador. ¿que se te ocurre? otro serpentin?



    un saludo! y sigue así tus avances sirven de guia, inspiración a muchisima gente.

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    Respuestas
    1. Sí, una estufita te calienta perfectamente 40m2. Por otro lado, el invento que comentas, te veo bastante perdido. Nunca lleves el agua calentada con leña al colector solar, (son circuitos independientes) y no enfríes la chimenea, no lo recomiendo, o tendrás problemas con el hollín.
      Es mejor que entiendas mejor lo que se comenta en estas entradas, antes de aventurarte a hacer algo así, gracias por el comentario y por leerme.

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