23 feb. 2010

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.

19 comentarios:

  1. Enhorabuena por el manual. Ya me gustaría tener una casa por el estilo para poder instalar un sistema parecido.
    Ahora cualquier puede añadir mejoras, modificaciones o adaptaciones que a muchos les pueden ser muy útiles.

    Un saludo.

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  2. Gracias Luismi, por comentar. Y eso espero, que sirva de ejemplo, parece que algunos ya han hecho sistemas parecidos, a ver si me mandan fotos y publico varios artículos.

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  3. Con un poco de atención a las terminaciones sería perfecto :-)
    De verdad, es genial! gracias por compartirlo!.

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  4. WOW increible y te estoy copiando el invento pero ya mismo jejeeje supongo que para este verano me podre poner a hacer las placas, y la lastima mi acumulador (que es de una caldera compacta no creo que tenga mas de 40 litros a ver si consigo uno bien grande, nada lo dicho a una mala te pido socorro.
    (vermarina)

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  5. ya parece que funciona mi cuenta gugle
    Un saludo soy manolo (vermarina)

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  6. Anónimo10/3/10 4:38

    yo estoy haciendo un sistema pera calentar agua con el sol ya tengo la placa ,tengo qe hacer lo del termo electico con el serpentin pero mi pregunta es si tengo de poner algo mas como bomba para qe circule el agua ,algun sistama por si coge mucha presion o un aparato electronico y si le pongo en el circuito de dentro anticongelante es mejor porqe donde yo vivo hiela mucho .merci por la ayuda

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  7. Ponle anticongelante, anónimo, y lo de la bomba y demás claro que lo necesitas, a mí entre todo el material me ha costado unos 1000 euros, 1000 euros más si sumas la estufa de leña y los ladrillos refractarios.

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  8. hola soy jose ,me dices qe necesito una bomba pero el agua cuando se calienta circula por si sola,y para el consumo de la ducha si el termo lo pongo en el tejado de la casa no hace falta bomba ya tendre presion mezclandola con fria , mi problema es qe tengo instalacion solar y intento no tener mas gastos extras ,por eso e hecho el sistema de la caldera con radiadores sin bomba circula por el mismo calor y por ahora me funciona bien ,tu qe crees ..

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  9. Genial David, tio eres un genio. En cuanto tenga tiempo me pongo con para la casa del pueblo.
    Gracias por tu esfuerzo. No sé si conoceras el libro de Energía renovable práctica de los hnos. Urquia, si no es así va este link:
    http://www.terra.org/html/s/producto/5/magatzem/libener.html
    Espero que te sea util. Tienen más libros muy interesantes.

    De nuevo gracias por tu magnifico blog. Aupa las energias renovables y linux.

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  10. Muchas gracias, tío. Es un placer hacer estas cosas, y si son útiles, genial! Me apunto el libro, a ver si lo consigo, siempre viene bien actualizarse ;-)

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  11. hola enhorabuena por ese magnifico trabajo y gracias por compartirlo, soy de extremadura y tengo una casa que voy los fines de semana y de aqui estoy cogiendo muchas ideas, mi idea principal era fabricar un colector para usarlo en principio para calefacción y al ver este trabajo veo más posibilidades jaja. Mi idea es hacer el mismo circuito pero solo usando una estufa de leña que tengo para calentar el agua del circuito mediante un serpentín y que este calentara el agua de un depósito de agua, cuando este alcanzara una temperatura las electroválvulas saltaran y aprovechando que la instalación estaría pared con pared con el salón haría que el circuito pasase por un radiador, o por tubos de cobres en forma de radiador para calentar el salón. Y programar para que que saltaran las electroválvulas para intercambiar el circuito cuando el calentador lo necesitase. o dividir el circuito de alguna manera para que los dos funcionen a la vez. El problema se me plantea cuando el depósito alcanza la temperatura requerida y se le cierra el circuito. Por que el radiador puede estar todo el dia calentando pero el depósito si no usamos el radiador por que digamos es verano, que hacemos con el agua que circula ya que nos has aconsejado que la bomba no se debe parar nunca mientras la chimenea esta en funcionamiento. Y en mi instalación de pocos metros seria aconsejable poner un baso de expansión o no seria necesario. Un Saludo espero que te este funcionando a la perfección para este invierno jaj

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  12. Hola. La verdad es que sí, está funcionando perfectamente, gracias.
    En tu caso siempre hace falta vaso de expansión; las tuberías no son flexibles y a cualquier aumento de temperatura el agua aumenta su tamaño haciendo subir mucho la presión. Pon uno pequeño, con tres litros de capacidad podría valer.
    Por otro lado lo mejor es que dividas con una T el circuito y se calienten tanto el agua del depósito como de la calefacción, te evitas electroválvulas. Yo pondría Elec. sólo en el caso de poner también Agua precalentada por el sol.
    Y si no te quieres complicar, haces un circuito para cada cosa y ya está; gastas más tubo pero el PB no es tan caro y te ahorras problemas (cuesta bastante ajustar cuándo saltan las electro.).
    El depósito debe llevar válvula de seguridad siempre.
    Infórmate bien y ánimo!

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  13. hola David muchas gracias por responder tan rápido, por lo que he podido ver los depósitos traen válvulas de seguridad pero si no es asi ya que lo comparé de segunda mano si es posible jaj, donde se le debería colocar. Y bueno supongo que la válvula para el circuito cerrado es la que falta en tu foto del vaso de expansión que dices que iría a un extremo. A que presión has puesto esta válvula, por que la del depósito supongo que dependerá de las carasteristicas de este. Gracias de nuevo y volverte a decir que muy bueno tu blog para las mentes inquietas ajja. saludos.

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  14. Hola, Matías. De nada, un placer. Pero tus preguntas seguramente se respondan si lees todas las entradas que hay sobre calefacción por biomasa: pincha aqui


    Saludos!

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  15. Hola David ! Estupendo blog, sí señor... Te llevo leyendo desde hace bastante tiempo y me sirve de consulta para la idea que tengo en mente.
    Quiero hacer algo parecido en mi casa, pero en principio, sin estufa de leña. De momento he empezado construyendo un par de colectores solares de aire, algo poco habitual en la península, pero muy habitual en USA. La idea es comprobar las posibilidades de la energía solar, y la construcción de estos colectores me ha demostrado que son muchas, por lo que en breve iniciaré su transformación a colectores solares de agua para usar como sistema drainback de apoyo indirecto a la calefacción, almacenando en un depósito dicho calor y empleandolo a través de la preinstalacion de aire acondicionado para, a través de un ventilador y radiador de coche, calentar aire.
    Puedes ver todo esto de lo que hablo en mi blog, :
    http://aicanduit.blogspot.com/search/label/Calefacci%C3%B3n%20Solar

    Saludos

    Saludos.

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    Respuestas
    1. Hola Aicanduit!! Enhorabuena!
      He estado mirando tu blog, ya había visto ese sistema y alguna vez he pensado ponerlo, pero lo malo de estar en el norte de España es que hay muy pocas horas de sol en invierno, pero en Madrid irá fenomenal!!
      A ver si puedes ponerlas en el tejado, que es donde realmente aprovechas las horas de sol en invierno.
      Un detalle: Los tubos de aire no es necesario que sean tan anchos; con tubo de 40 de PVC forrado lana de roca/vidrio y cinta de PVC por fuera para sujetarla te serviría para trasladar el calor. Con un sólo tubo y una válvula en el captador eliminarías mucha complicación y funcionaría igual.
      Que tengas felices inventos y ahorres mucho!

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    2. Me corrijo: Con un tubo sería menos eficiente porque tendrías que precalentar aire de la calle. Pero se podría valorar.
      Y si ponemos los captadores más bajos que la habitación que queremos calentar, ¡no necesitamos ni sondas ni nada! Haciendo circuito con dos tubos el aire caliente por sí solo subiría por el tubo superior, al ser más ligero.

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  16. Eres el carnicero de las energías renovables. Cada vez que calientas un tubo de Terrain, Dios mata un fontanero.

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  17. Anónimo3/3/13 22:49

    Hola yo tengo instalado un sistema parecido la diferencia es que en el acumulador de 140 litros tengo dos serpentines uno funciona con la chimenea con su electrovalvula conectado a un termostato a 40º manteniendo esa consigna costantemente y un flujostato que cuando detecta consumo de acs concentra todo el calor al acumulador para que no se enfrie mientras consumes agua.
    Y el otro serpentin conectado a las placas cuando detecta que la placa esta por encima de 20º pone en marcha la bomba para clentar el mismo acumulador hay manda la temperatura de la placa por que en verano se pone 80º.
    ¿Por que dos circuitos? yo vivo en valladolid el invierno hay temperaturas estremas y las placas tengo un anticongenlante con glicol que de ninguna manera se deve mezclar con el agua de calenfacion y funciona muy bien.

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