Energia Solar Térmica. Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014
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- Maria das Dores Fagundes Aragão
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1 Energia Solar Térmica Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014
2 Componentes de Sistemas Solares Térmicos Energia Solar Térmica Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014
3 Introdução Os componentes que integram as instalações de fornecimento de água quente sanitária (AQS), aquecimento de espaços habitados e piscinas, com recurso a energia solar são organizados em nove grupos. PROF. RAMÓN SILVA
4 Componentes 1. Coletores Solares 2. Fluído de Transferência 3. Estruturas de Suporte 4. Trocador de Calor 5. Grupo Hidráulico 6. Acumulador 7. Sistemas de Apoio 8. Central de Controle 9. Canalização e Acessórios PROF. RAMÓN SILVA
5 Coletores Solares O coletor é o dispositivo responsável pela captação da energia proveniente do sol e sua conversão em calor utilizável. Sua função é transformar a radiação solar em energia térmica provocando o aumento da temperatura do fluido que circula pelo seu interior. PROF. RAMÓN SILVA
6 Coletores Solares Os painéis solares são os elementos coletores de energia da radiação solar. São instalados no exterior dos edifícios com a finalidade de aumentar a temperatura da água da rede para: Fornecimento e consumo humano Aquecimento de habitações, piscinas e similares. PROF. RAMÓN SILVA
7 Coletores Solares Para o consumo, essa temperatura deve estar em 45 C no ponto de consumo. Para que isso ocorra essa água deve ser armazenada a 60 C. PROF. RAMÓN SILVA
8 Coletores Solares Para aplicações na habitação, comércio e pequena indúdtria são utilizados painéis de baixa temperatura, disponíveis comercialmente em dois princípios físicos muito diferentes: Coletores solares planos que utilizam o princípio do corpo negro para absorver a energia, e Tubos de vácuo. PROF. RAMÓN SILVA
9 Coletores Solares Para coletores solares planos há duas versões: O coletor metálico, plano com cobertura, para instalações de AQS, e O coletor de polipropileno, plano sem cobertura, para aquecimento de piscinas. PROF. RAMÓN SILVA
10 Coletores Solares O coletor a tubo de vácuo possui rendimento mais elevado, porém seu custo também é superior. PROF. RAMÓN SILVA
11 Coletores Solares Planos com Cobertura Este tipo de painel foi o primeiro a ser apresentado ao mercado e é portanto o mais utilizado. PROF. RAMÓN SILVA
12 Coletores Solares Planos com Cobertura Baseado no princípio do corpo negro, absorve a energia solar incidente. No seu interior circula o fluido a ser aquecido, que se transfere de forma direta ou indireta para o acumulador. PROF. RAMÓN SILVA
13 Coletores Solares Planos com Cobertura As vantagens do coletor plano, em relação aos demais tipos, são: a simplicidade de construção, relativo baixo custo, nenhuma parte móvel, sem dificuldade de operar em dias nublados, relativa facilidade de reparo e durabilidade PROF. RAMÓN SILVA
14 Coletores Solares Planos com Cobertura O coletor solar plano com cobertura é composto por quatro elementos dispostos numa caixa, geralmente de alumínio. PROF. RAMÓN SILVA
15 Coletores Solares Planos com Cobertura A cobertura frontal de vidro temperado é destinada a limitar as perdas térmicas e provocar o efeito de estufa no seu interior. Complementarmente serve para proteger os componentes internos das intempéries. PROF. RAMÓN SILVA
16 Coletores Solares Planos com Cobertura A placa absorvedora capta a radiação solar e a transfere pra o fluido que circula em seu interior. É composta por uma placa e por uma serpentina ou similar de cobre por onde circula o fluido. PROF. RAMÓN SILVA
17 Coletores Solares Planos com Cobertura A placa absorvedora capta a radiação solar e a transfere pra o fluido que circula em seu interior. É composta por uma placa e por uma serpentina ou similar de cobre por onde circula o fluido. PROF. RAMÓN SILVA
18 Coletores Solares Planos com Cobertura O isolante térmico posicionado nas partes inferior e laterais do painel. Normalmente são de lã mineral, fibra de vidro ou poliuretano. Sua função é limitar ao máximo as perdas térmicas por condução. PROF. RAMÓN SILVA
19 Coletores Solares Planos com Cobertura A canalização é composta por conexões destinadas à entrada de fluido frio e saída de fluido quente. A essas ligações podem ser acopladas válvulas de corte para isolar o circuito hidráulico, purgadores de ar e sensores de temperatura. Permitem ainda a ligação entre painéis de em série ou paralelo. PROF. RAMÓN SILVA
20 Coletores Solares Tubos de Vácuo O painel térmico desse tipo caracteriza-se por possuir um conjunto de tubos de vidro em vácuo e com boa rigidez para suportar condições adversas. PROF. RAMÓN SILVA
21 Coletores Solares Tubos de Vácuo No seu interior há um elemento absorvedor que tem a mesma finalidade nos painéis planos, sendo que por ele também circula o fluido térmico a aquecer. Todos os tubos são unidos a um sistema de distribuição térmica disposto na parte superior. PROF. RAMÓN SILVA
22 Coletores Solares Tubos de Vácuo O tipo mais comum é o tubo de calor ou heat pipe. PROF. RAMÓN SILVA
23 Coletores Solares Heat Pipes Cada tubo do painel é selado em vácuo, sendo selados os seus extremos. No seu interior fica o líquido que pode ser água com anticongelante ou um álcool PROF. RAMÓN SILVA
24 Coletores Solares Heat Pipes Cada tubo do painel é selado em vácuo, sendo selados os seus extremos. No seu interior fica o líquido que pode ser água com anticongelante ou um álcool PROF. RAMÓN SILVA
25 Coletores Solares Heat Pipes O fluido muda de estado para vapor, ao absorver a energia solar, e sobe pelo tubo de calor. O fluido se condensa na parte superior transferindo calor ao fluido a ser aquecido. PROF. RAMÓN SILVA
26 Coletores Solares Heat Pipes Todos os tubos do coletor estão acoplados termicamente ao distribuidor de água. PROF. RAMÓN SILVA
27 Coletores Solares Planos sem Cobertura Para o aquecimento de piscinas e outras aplicações onde a temperatura média da água pode ficar entre C, utilizamse painéis de polipropileno, borracha ou similar. Se apresentam como uma solução econômica, de baixo peso e com muita flexibilidade de montagem. PROF. RAMÓN SILVA
28 Coletores Solares Planos sem Cobertura O ângulo de inclinação não é crítico, podendo ser montado até na vertical. Podem ser desmontados após o período de utilização. O princípio de funcionamento é o mesmo que nos coletores com cobertura. PROF. RAMÓN SILVA
29 Coletores Solares Interligação de Coletores Para satisfazer a demanda de energia, ou seja para aumentar a área de captação, os coletores podem ser ligados entre si. PROF. RAMÓN SILVA
30 Coletores Solares Interligação de Coletores Para aumentar a vazão do líquido interliga-se os coletores em paralelo. O número máximo de painéis que pode ser interligado em paralelo depende da perda de carga máxima da instalação. PROF. RAMÓN SILVA
31 Coletores Solares Interligação de Coletores Para aumentar o salto térmico, mantendo-se a vazão, utiliza-se coletores solares em série. O rendimento térmico diminui a cada coletor, pois o salto térmico é menor. PROF. RAMÓN SILVA
32 REFERÊNCIAS Benito, T. P., Práticas de energia solar térmica. Publindústria, Seye, O. Apostila de energia solar térmica. UFGD m.br/2013/03/ligacao-entrecoletores-paineis-solares.html
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