25 mar. 2010

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.

28 comentarios:

  1. oye y ese carton alrededor del calentador para que es?

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  2. Le hice una caja a la caldera anterior de madera, para protegerla, pero ya no se usa.

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  3. Renewable Man10/10/10 1:33

    Oye, muchísimo mérito David. Alguna cosilla que veo que puedes mejorar es elevar la altura del calderín del ACS o aislar un poco mejor el depósito. Las tuberías supongo que ya las habrás encoquillado.

    Un Saludo

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  4. Gracias por comentar, Renewable Man. Efectivamente ya están encoquilladas, y en cuanto a aislar mejor el depósito, es complicado; debería haberlo puesto en un sitio más resguarecido del frío de la calle, eso sí.

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  5. hola, soy Peruano y vivo en Japon, felicitaciones por tus consejos, en mi casa tambien estoy intentando hacer lo que has hecho, hoy compre una estufa de lenha bellfire holandesa tipo campana que le pienso poner un radiador de agua dentro para un suelo radiante, tengo 6 paneles solares de agua y un ecocute que es una bomba de co2 para calentar el agua en caso de no haber sol y juntar el agua en 3 depocitos de 300L 250Lx2, mi pregunta es pienso usar mangueras PEX-C para el suelo radiante, si tienes alguna idea de cuantos metros puede radiar hasta tener una caida de temperatura? en tu suelo los tubos cuantos metros tienen?existe alguna formula para saber o solo le pongo un serpentin por cada habitacion que es lo que pensaba, gracias
    Daniel
    http://www.ireysbar.com/foro/viewtopic.php?f=22&t=664&start=10

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  6. Hola Daniel, lo que estás aplicando en tu casa está muy bien, gracias por compartirlo con todos.
    Ten cuidado con la estufa abierta que has puesto, el fuego no se lleva muy bien con la madera de tu casa ;-).

    Para el suelo radiante está bien el material que vas a usar; yo pondría un serpentín en cada habitación, cuantos más metros de contacto haya mejor, tienes ejemplos en internet de suelos radiantes.

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  7. Felicitaciones por el blog! me gusta saber que no soy el único haciendo chapuzillas.

    Tengo pensado con unos amigos tener una masía, cuando la tengamos ya ire poniendo en mi blog el proceso de la calefacción y agua caliente me servira de mucha ayuda tu blog ;)

    Saludos!

    http://eltallerdeledu.blogspot.com/

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  8. Aupa Edu, igualmente!! Seguiré tu blog, está interesante, espero ver tus inventos en él.

    Saludos!

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  9. hola, gracias por tu respuesta, a la estufa le he puesto un vidrio resistente a 700 grados C y no solo es mucho mas segura, ahora la chimenea tira mas, antes retornaba un poco de humo, y es mucho mas segura, no es sellada pero no saltan chispas ni nada afuera, parece que la relacion de la apertura de la boca de la estufa y la chimenea no tenian una buena relacion, ahora tira bien el humo.
    suerte en tus proyectos y saludos desde Japon
    Daniel

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  10. Grande!! impresionante anteponiendo el confort ante el aspecto, muy bueno.

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  11. Hola ! En primer lugar felicitarte por tu estupendo blog.
    Estoy pensando en empezar a poner algún sistema de calentamiento por energía solar. En principio mi idea es empezar por algún que otro colector de aire, forzado, al estilo de los de Gary, para ver qué resultado dan. Mi idea de utilizar este tipo y no los de agua es porque en la mayoria de foros he leido que calentar agua de radiadores, si no es al menos hasta unos 60 ºC, no tiene apenas efecto o no se nota. Pero tú mencionas que llegas a calentar los radiadores a 40 y sí se nota... Me puedes especificar un poco más qué instalación de calefacción tienes por radiadores (cuántos elementos, cuántos radiadores, si son de aluminio o de hierro, etc. ) Muchas gracias desde Madrid.

    http://aicanduit.blogspot.com

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  12. Hola! me da que no has leído todo el brico... ;-) hablo de suelo radiante, que con temperaturas entre 30 y 40º se nota mucho al haber más superficie de intercambio de calor.
    De nada, para eso estamos!

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  13. Uff que no, y varias veces ! ;-)))
    Lo leí en la parte de la caldera de biomasa, donde citas: "Tras haberla probado durante tres días, sólo puedo decir que el rendimiento es sorprendente, con 5 kg. de leña calentamos todos los radiadores de la casa a 40º durante 3 horas; (...)"

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  14. Ah! Ok, perdona... ;-). De todas formas a 40º se nota, pero sólo si tienes la casa bien aislada, si no, se te va el calor por todas partes. Lo esencial es aislarla bien, luego calentar si hace falta. Saludos!

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  15. Ok, gracias por la impresión. La verdad es que ahora dudo más, ya que mi casa es totalmente nueva (2 años) e imagino que si han seguido el código técnico de la construcción, la habrán diseñado para estar bien aislada, pero como es bastante grande (80 m por tres plantas), pues no sé... A ver cuando diseñas un escaner térmico de bajo coste para ver las fugas de calor, jejeje !

    Saludos y enhorabuena por tu blog.

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  16. Aicanduit, de nada. Lo de recoger el calor solar y meterlo en casa es buena idea, te ayudaría a reducir la factura energética.
    En cuanto a la temp. de radiadores, en ese caso la casa todavía estaba fría, pero a medida que se va calentando la temp. de los radiadores va subiendo más, por supuesto.
    Yo te recomiendo una caldera de biomasa, será la mejor inversión que puedas hacer si tienes un local donde tenerla con bastante madera al lado. El ahorro es impresionante.

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  17. Buenas de nuevo... Hoy me paso por aquí de nuevo para hacerte alguna pregunta. Quisiera saber si has utilizado algún anticongelante para el circuito primario solar, ya que por lo que veo, no es un sistema de drenaje automático (drainback). Una vez que he probado el tema de los colectores solares de aire y comprobado su rendimiento, he decidido realizar un sistema parecido al tuyo. La diferencia es que yo lo quiero hacer de drenaje automático, puesto que todo lo quiero autoconstruido, hasta el depósito. Muchas gracias y otro saludo.

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    1. No, no lleva anticongelante, es agua normal. En invierno rara vez baja de cero la temperatura, y mientras el colector tiene tubo de acero inoxidable gordo, por lo que dudo que se rompa, además está aislado bien con el policarbonato celular, que ayuda a evitar congelamientos y mejora el rendimiento. De momento dos años sin problemas. Lo del drainback es una buena idea (http://www.zenrenewables.com/technology/solar-thermal-energy/drain-back-system/), no lo conocía, pero me pregunto con qué válvula controlas que el agua no supere un determinado nivel, ¿o se hace a mano? Saludos!

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    2. El sistema Drainback, por lo que he estado viendo, es lo mejor; en mi caso no he tenido nunca problemas de sobre-temperatura del captador por la latitud y clima del País Vasco, pero si estuviera en Córdoba seguramente tendría problemas y el poliuretano podría llegar a fundirse... Con el drain-back no es necesario sistema de ventilación ni nada. http://www.youtube.com/watch?v=VlAfTYTA0Z0&feature=related

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  18. El policarbonato no te salva de que haya temperaturas bajo cero, otro tema es que en esa zona no haya heladas, evidentemente. El sistema Drainback es el que utilizan la mayoría de autoconstruidos, como el del famoso Gary de USA. Como siempre, la naturaleza es sabia, y cuanto más sencillo, mejor. Respecto al nivel, no sé muy bien a que te refieres...

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    1. Bueno... eso de que no te salva... es mejor que lo proteja algo, que no, siempre reducirá unos grados el efecto de la helada, guardando mejor el calor. Es como poner una bolsa a una planta en invierno para que la helada no te congele las hojas; funciona.
      En un invernadero por ejemplo, la temperatura siempre es 10ºC mayor que la del exterior, y con el policarbonato celular que guarda mejor aún el calor, pues en una helada de -8ºC ya no te afecta.
      No obstante las ventajas del drainback son evidentes. Y lo del nivel, me refiero a que hay que dejar una cámara de aire para que cuando el motor se para, el captador se vacíe. Y me pregunto cómo lo controlas, aunque supongo que vendrá en la web del famoso Gary XD.

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    2. Salvador Alberola26/8/12 17:09

      Hola David, me he quedado maravillado al ver la instalación que te has montado con la caldera de leña; yo llevo unos meses dandole vueltas a un proyecto similar, la diferencia es que yo no sabia como hacerlo aunque pensaba que se podia hacer. Pues bien, ahora que he encontrado este blog y he visto tu montaje me he llevado una alegria porque he visto confirmado que SI se puede hacer.
      Yo vivo en Valladolid, en un chalet adosado con suelo radiante conectado a una caldera de gas natural; la verdad es que es una maravilla esto del suelo radiante, puesto que el nivel de confort que da es lo mejor que he visto. La caldera ya es vieja, y aunque funciona bien la bomba ya no tiene fuerza para mover todo el circuito del suelo (aunque calienta la casa con dignidad se nota mucho en las habitaciones mas alejadas). Yo tengo en la bodega de la casa una chimenea encastrada de la marca Lacunza, que está muy bien, con el sistema de doble combustión ecologica y salida de aire forzado, que ademas está muy cerca del circuito del suelo radiante, y llevo tiempo pensando que podría hacer algo parecido a lo que has hecho tu. En mi caso, ¿pueden funcionar los dos sistemas juntos (gas y leña)? ¿Tendría que instalar vaso de expansión o aprovecharía el que lleva la caldera?

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  19. hola. acabo de ver el video del drain back gracias por colgar el enlace pues yo aunque lo he visto no tenia ni idea a que se referian (si, tambien sigo a Gary) y la verdad no me convence. a mi me gusta mucho más el tema de circuito cerrado con un vaso de expansion como tú has descrito en otras partes del blog. es mucho más seguro. alternativamente si tanto miedo hay a un apagón u otro evento inesperado que ponga el circuito en peligro por que no hacerlo abierto con conexión a un tanque de agua fria con flotador y rebase de agua al exterior?. si os mirais información sobre acumuladores mas grandes (de hasta 2000 litros o mas) como son el AKVATERM o TiSUN (hechos en Finlandia y Austria respectivamente) ellos no recomiendan 'drain back' para nada ya que el agua llega hasta el tope del tanque. yo los que he visto instalados llevaban vaso de expansión. por otra parte el tio del video desaconseja el uso de glicol para llenar el sistema solar debido a la degradación del glicol en otros productos. si vives en una zona donde estas expuesto a heladas fuertes (aqui en el Reino Unido hace un par de años estuvimos a -14ºC) en mi opinion es aconsejable usarlo. por último yo estoy con Aicanduit (I can do it? haha que bueno!) por mucho efecto invernadero y por muy gordo que sea el tubo de acero el problema no es que se rompa sino que se hiele el agua dentro, el tubo se dilate y deforme y cuando llegue el deshielo descubras que todas las conexiones están deformadas y/o reventadas. yo te aconsejo que mejores el aislamiento pero claro está, eso tú mismo. un abrazo.

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    1. Gracias por el comentario Ricardo, opino como tú en casi todo; lo de que se congele ten en cuenta que está bien aislado; tendría que haber una helada de -20ºC para que llegara a congelarse... de momento no he tenido problemas con eso.

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    2. Añado a esto que el agua, si esta sometida a presión(como debería ser el caso) disminuye su temperatura de congelación

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    3. Efectívamente, a 1,5 bares el agua se puede congelar a, digamos, 1ºC, en vez de a 0ºC (con la presión de 1 atmósfera). No lo he calculado, pero a esa presión poca diferencia habrá.

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  20. Todos debemos enfocar nuestros esfuerzos en la producción de energía por medios renovables como en http://enlight.mx que lo hacen es por medio de la energía solar que es una excelente manera de producción. Gracias por la información

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