Sistema mixto de energía solar térmica y biomasa

Finalmente este fin de semana me puse manos a la obra y me decidí a terminar el "invento" de calentar el mismo depósito de agua y calefacción con dos fuentes de energía renovable diferentes: El sol y la madera (biomasa), como ya comentamos en anteriores entradas.

El apartado eléctrico de control mediante termostatos y válvulas se habría simplificado mucho si disponemos de un depósito con dos serpentines, pero éstos se encarecen más y no disponía por el momento más que del depósito de 250 lts. con serpentín de cobre casero, por lo que tenía que circular el agua en función de las temperaturas de las diversas fuentes de energía.

Al final el esquema del circuito ha quedado así:



- Son tres termostatos; uno (KELD) controla la diferencia de temperaturas entre depósito (sonda en varilla sumergida) y el captador solar, cuando es mayor de 4ºC, acciona la bomba.
Como normalmente va a funcionar por energía solar, las válvulas eléctricas están por defecto para que circule entre el serpentín del depósito y el captador solar.
- Otro termostato AKO 14723 controla el serpentín del fuego de madera y el retorno del agua de la bomba; cuando éste se enciende acciona mediante el relé 1 la bomba, y el relé 2 la válvula eléctrica 2 haciendo que el agua pase por el serpentín del fuego en vez de por el captador solar.
- El tercer termostato AKO 14123 simple de 1 sonda es para activar la válvula 1 derivando el agua caliente del serpentín a la calefacción a una determinada temperatura; de esta forma le doy prioridad al ACS y cuando el agua del depósito alcanza unos 45ºC, el exceso de calor se dirige al suelo radiante.



Las ventajas que tiene este sistema es que abaratamos mucho los costes al tener un sólo circuito primario; solo añadimos las válvulas y un termostato más; el depósito puede ser de 1 serpentín y reducimos tubería y componentes (depósitos de expansión, llaves, etc). Había pensado que con dos termostatos de 2 sondas podría hacerse pero tras darle muchas vueltas sólo es posible con un termostato AKO de 3 sondas y 3 relés y otro de 2 sondas/2 relés, o bien como se ha descrito aquí.

Colocación de las sondas

Para el control del motor y válvula que dirige el agua entre el depósito y la calefacción, se coloca una sonda lo más cerca posible del serpentín pero sin contacto con el calor de las llamas.


Otras dos sondas irán en el depósito; una (para comparar con el captador por el KELD) la he metido en la varilla de bronce de la antigua sonda del depósito (por lo que mide la temperatura del centro del depósito, que es una media fiable), y la otra, a falta de sitio mejor, la he puesto entre la tapa y el depósitco, resguardada, y que me servirá para activar el circuito de calefacción cuando en este punto el depósito alcance 35ºC (con lo que tendrá 50º en el centro).


La otra sonda para el Keld la he puesto en el extremo del tubo superior del captador solar amarrada con una brida. Y la última, en el tubo de retorno del depósito, para comparar la temp. del serpentín del hogar con la temperatura de retorno, que siempre será inferior (porque o bien se enfría en el depósito o bien en la calefacción).


Si el cable de la sonda no llega, basta con empalmar los metros que necesitemos; pueden ser hasta 50 mts en cable de 1,5 sin necesidad de recalibrar la sonda (cuanta más resistencia tenga, menos temp. marcará).


Instalación de las electroválvulas

Es un sistema curioso el de las electroválvulas. Tienen 15 años las que compré tiradas de precio a un compañero que ya no comercia con fontanería (la crisis de la construcción debe ser), y tienen un motor que al mover un eje excéntrico, desplaza una bola de un lado al otro, cerrando la salida A por defecto o la B si se le administra corriente.
Además este tipo tiene un dispositivo manual que al fijarlo podemos alternar a otro modo de funcionamiento; B medio abierto o B cerrado (si lo alimentamos).

Consejo: Antes de empezar con las tuberías conviene hacer un esquema de cómo irán los elementos para que quede el circuito lo más limpio y claro posible; por ej., yo saqué un par de fotos y sobre el ordenador dibujé los tubos, motor y válvulas con llaves, vaso expansión y resto de cosas.

Las he colocado amarradas con cinta perforada de fontanero. La foto siguiente es la electroválvula que controla si hacemos circular el agua de la hoguera o la del tejado solar.


La otra la he conectado directamente a la entrada de la calefacción, de forma que cuando se activa, el agua caliente, después de pasar por el serpentín del depósito, es desviada y enfriada en el suelo radiante para calefacción.
Querido lector, si has llegado hasta aquí, mi enhorabuena por leer estos tochos ;-). Seguramente te habrás dado cuenta que según el esquema, el agua siempre va a pasar por el depósito, cuando la temperatura del depósito suba mucho y se active la calefacción, ¡va a enfriar el depósito!!.
No me había dado cuenta al plantear el sistema; en cuanto activemos la calefacción va a absorver parte de la energía acumulada en el mismo, bajará su temperatura rápidamente, y la electroválvula volverá a desactivarse.
Esto lo voy a corregir próximamente (mirad los siguientes artículos sobre el mismo tema), basta con cambiar la posición de una electroválvula y el motor. De todas formas no es preocupante que baje, le he puesto 10ºC de colchón con lo que la electroválvula sólo estará activándose cada cierto tiempo.


Para llenar el circuito primario he colocado una llave entre la general y el primario (el de calefacción y termosolar).


Otra forma de ahorrar elementos: Dar forma al polibutileno (PB) calentándolo

Se me ocurrió de casualidad, y la verdad es que es práctico; si se calienta de forma uniforme, se convierte en un tubo gelatinoso como la goma y deformable (cuidado porque se pega a sí mismo), por lo que si no nos pasamos ni quemamos el tubo, podemos hacer codos de 90º en poco espacio. Simplemente lo calentamos con el soplete distribuyendo el calor por todo el tubo excepto los lados, y en cuanto veamos que se ablanda y utilizando unos guantes lo curvamos con cuidado y esperamos a que se enfríe.



Conectando las sondas, motor circulador y válvulas a los termostatos

Todavía no he preparado un esquema eléctrico, aunque no es complicado, lo más complicado de entender puede ser cómo activar la bomba de forma independiente con ambos relés (o a la vez) sin provocar un corto; sólo hay que utilizar un cable de fase (el negro por ej.) que va directamente a la bomba, y conectar el otro en un relé de uno y otro, con lo que al activar cualquiera de los dos la bomba se pone en marcha.
Lo demás es ir llevando las sondas a su sitio.


En esta regleta conecto la alimentación general que llega a la caja estanca; de ahí saco la alimentación de las tres sondas y del resto de elementos.


Así quedan las conexiones terminadas a falta de fijar los termostatos.


Y así queda el circuito antes de colocar el vaso de expansión y válvula seguridad.


Preparación soporte vaso de expansión 24 lts.

Como tengo muchos litros de agua en el primario (es suelo radiante de muchos metros), he colocado un vaso de expansión lo suficientemente amplio para absorver los cambios de presión debido a la temperatura del agua.
Lo he colgado en la pared haciendo un soporte casero con una chapa soldada a 90º.


He cortado una chapa de 3 mm. a la mitad; perforo uno de los lados para los tornillos,


Finalmente, una vez tomadas las medidas sobre el depósito para encajar el soporte, se corta el otro lado a la medida,


Y finalmente se suelda.


Lo amarramos en la pared, y ya sólo nos queda conectar el desvío para el vaso de expansión y válvula de seguridad.


Así se como queda conectado (a falta de la válvula de seguridad en el extremo).


Por último se llena el circuito hasta entre 1,5 y 2 bares y se activa la bomba, con el tornillo suelto para eliminar las burbujas de aire, se deja circular el agua durante un buen rato (activando manualmente las electroválvulas) hasta que los purgadores eliminen todo el aire que pueda haber.


Y ya podemos encender el fuego. Esta es la temperatura antes de encenderlo; 17ºC en el fuego, 13º en el captador solar y 9º en la parte inferior del depósito.


Al de 40 minutos la temperatura de salida del serpentín es de 54ºC, la de retorno de 37ºC (sonda 2 que no se ve en la foto), 15ºC el captador solar y 13ºC la parte inferior del depósito de agua.


Al final he cargado de leña tres veces la estufa, y aparte de calentar la casa, ¡he calentado los 250 litros de agua a 50ºC, y todo con un sistema totamente automatizado y a prueba de apagones!!

Jajajaja Naturgas... bye bye!

¡Hasta pronto!

Si alguien tiene dudas, me pueden consultar en la dirección de correo electrónico de arriba a la derecha.

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.