Resumen: Sistema mixto Energía Solar Térmica y Biomasa

Este invierno he estado ultimando un sistema para tener calefacción y agua caliente con la energía del sol y de la madera. En esta entrada voy a resumir todos los pasos que he ido llevando a cabo para conseguirlo, espero que os guste y aclare su funcionamiento.

En primer lugar el esquema. He modificado el anterior porque tenía un error; cuando el agua caliente se dirigía a la calefacción, seguía pasando por el serpentín del depósito, enfriando el ACS acumulada. He cambiado las electroválvulas y el motor de sitio, y así lo voy a hacer en el circuito real, aprovechando que he cambiado el calentador por el Junkers para energía solar térmica (pinchar en las imágenes para agrandarlas).





Este es el calentador WRS-400B ya colocado; no tiene función de calefacción, pero ya no me hace falta gracias al fuego bajo. La fagor FA-20 tenía regulación manual de la temp. del agua, lo que era un engorro, ya que podíamos tener diferentes temperaturas a lo largo del día en el depósito acumulador de ACS. Ahora ya autorregula la llama en función de la temperatura del agua, por lo que ahorraremos más gas.


Por otro lado, el tejado de Policarbonato está funcionando de maravilla, aunque he apreciado otro problema: Se dilata bastante con el calor. En una zona ancha sin tornillos se ha levantado casi 1 cm. cuando el sol pegaba más fuerte. He colocado otro tornillo en el sitio, y sellado con silicona, y ya queda bien; en otras zonas donde los amarres estaban más juntos apenas levantaba, pero he puesto silicona para cerrar mejor.


He hecho la prueba a desconectar el motor para ver qué temperatura cogía el agua del captador, y con 17ºC ambientales ha llegado a los 60ºC en poco tiempo (el agua del tubo serán unos 4 litros), por lo que me he quedado muy satisfecho con su eficiencia.

Ahora resumiré, poniendo enlaces a los artículos relacionados, el desarrollo de este sistema mixto con el que vamos a ahorrar mucho dinero en los 10 años mínimo que durará sin mantenimiento.

Resumen del proceso

Primero instalé la chimenea, con un bloque de ladrillos refractarios en la salida de humos para que hicieran la función de acumulación del calor desaprovechado en los humos, idea cogida de las estufas rusas:


Falta embellecer el frente, pero la crisis aprieta ;-)


Utilizando madera de calidad como roble o haya, caliento toda la casa con unos 20 kgs. al día los días más fríos (que menudo inviernito hemos pasado este 2009/10); tiene dos plantas de 100 m2 cada una aprox., con paredes de piedra en la planta baja y cámara con fibra de vidrio en la segunda, por lo que no está mal el rendimiento.

No contento con ello (me encanta darle otra vuelta de tuerca a las cosas), construí un serpentín en acero inox. para aprovechar todavía más el calor de las llamas,


Este es el aspecto del serpentín colocado (con chapas soldadas para mejorar la transferencia de calor):


He practicado dos agujeros a la chimenea para conectar el serpentín, atravesando por la parte de atrás de la misma hasta llegar a la calle donde conecto con el sistema que está a 3 mts:

Aprovechando que cuando se hizo la reforma de la planta baja se colocó suelo radiante, el método más eficiente y confortable que hay para calefacción. 

• Sin radiadores, el espacio aprovechado es máximo. Todo el suelo se convierte en un radiador; además de calentarse todo el aire por igual, actúa de acumulador térmico.
• La caldera funciona con bajas temperaturas; al emitirse todo el calor rápidamente, el aprovechamiento de la energía en la caldera es máximo.
• Es barato si se hace al hacer la casa/reformarla; basta con poner unos tubos de plástico en el suelo (PB) encima de un panel aislante para tener calefacción para toda la vida.

Yo lo instalé de forma casera, con tubos de cobre y luego tapando con masa con poco cemento para que quedara blanda y el tubo pudiera dilatarse un poco. No obstante, es mucho mejor hacerlo con tubos de PB preparados para suelo radiante, más duradero y barato.
Además, como no puse aislante por debajo y lleva baldosa por encima, tarda en calentarse, pero el calor acumulado se libera durante 24 horas, por lo que el confort es inmejorable (qué gozada caminar descalzo por la baldosa en invierno).


Para evitar que la bomba circuladora del agua se parase en caso de apagón (y reventase la tubería de PB en la conexión al serpentín, que aunque es poca avería, prefiero evitarla), he construído un SAI con una batería de coche en mal estado.


Compré un depósito para acumular el agua caliente procedente tanto del fuego como del captador solar que prepararía, así que me compré un Cointra de 250 lts de segunda mano en buen estado, lo colgué de la pared de hormigón, lo limpié, y


le preparé un serpentín de cobre con 6 mts. de tubo rígido de 12 mm. que introduje en zig-zag en el depósito aprovechando los pasos de la resistencia anterior en la tapa:


Si tuviera que volver a hacerlo, lo fabricaría de esta otra forma con tubo recocido y rellenándolo de arena para mantener el diámetro al curvarlo, como muy amablemente me indicó nuestro amigo Edu:


Para el control de bombas y electroválvulas he utilizado 3 termostatos, uno para cada función, dos termostatos diferenciales para el serpentín del hogar y el del captador solar, y otro para desviar el calor del fuego a la calefacción una vez el depósito haya alcanzado una determinada temperatura.



Y le añadí los accesorios de fontanería necesarios (vaso de expansión, purgadores automáticos, llave de llenado y vaciado, bomba circuladora, manómetro, etc).

Para construir el captador solar se puede aprovechar cualquier tejado; en mi caso he puesto 12,5 mts de tubo de inoxidable (con aluminio moldeado para mejorar la transferencia de calor, idea cogida del blog de Gary) sobre un tejadillo de chapa, aislando por debajo con madera,

La bajante desde el captador a falta de aislar con coquilla

y lo he tapado con policarbonato celular (con varias ventajas; aislamiento, coste, durabilidad y seguridad de la instalación):


En total el captador son 6 mts. de largo por 1,5 mts de ancho; unos 9 m2 de captador con un coste estimado de 300€, aunque a mí me ha costado menos.


Para conectar el captador solar con el sistema he utilizado tubo de PB sin barrera de oxígeno, unos 25 mts. de tubo (2 € el metro de diámetro 20) que pasan por la fachada:

Nota importante: Si tenéis elementos metálicos en el circuito cerrado (partes de cobre, uniones etc) es importante poner PB con barrera contra el oxígeno, pues éste al acumularse de forma natural en el agua de la tubería sin barrera, termina corroyendo los elementos metálicos que componen el circuito.



Videos
Para que veáis cómo funciona el chiringuito, grabé dos videos hace tiempo con el sistema en funcionamiento:

Conclusiones y futuro
Hoy 23-03-10 ha hecho muy bueno, y la temperatura de los 250 lts de agua han pasado de 13ºC a 20ºC. Teniendo en cuenta que la instalación se encuentra cerca de Bilbao (España), nos da idea de que en verano la temperatura en el depósito llegará a 50ºC tranquilamente, lo que está genial.

Para aislar los tubos de PB, puse coquilla a todos los tubos (de la que está preparada para su pegado por la unión; aísla muy bien del frío), y luego la he pintado con dos manos de pintura blanca al caucho muy flexible y resistente.

También se puede usar coquilla con capa de PVC exterior para toda la vida, pero era demasiado cara. De momento la pintura va muy bien.

Por ahora he concluído con el invento para ahorrar gas, pero os iré comentando qué tal funciona el captador solar, si algo podría ser mejorable (se admiten sugerencias).

Por otro lado, dada la mucho mejor eficiencia de este sistema, estoy desarmando el sistema anterior (además de por aparatoso y chapucero, como todos los prototipos ;-) ) que sin embargo nos permitía un ahorro de un 30% del gas, para posiblemente, si tengo tiempo, adaptar la estufa de mis padres o construir otra como la de Jose.

¡Hasta pronto, nos vemos en "chapuzamanía"!


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.