Energia Solar Térmica. Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014

Transcrição

1 Energia Solar Térmica Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014

2 Tipos de Sistemas Energia Solar Térmica Prof. Ramón Eduardo Pereira Silva Engenharia de Energia Universidade Federal da Grande Dourados Dourados MS 2014

3 Introdução Os sistemas de aquecimento solar de água podem ter quatro configurações diferentes: sistema passivo direto, sistema passivo indireto, sistema ativo direto, e sistema ativo indireto. PROF. RAMÓN SILVA

4 Introdução Quando o fluido a ser aquecido é a própria água, o sistema é definido como direto, Enquanto que o indireto é aquele em que um fluido térmico recebe calor no coletor e o transfere à água em um trocador de calor. PROF. RAMÓN SILVA

5 Introdução A circulação da água ou do fluido nos coletores pode ser feita por termossifão, configurando um sistema passivo, ou por um sistema de bombeamento, denominado sistema ativo. PROF. RAMÓN SILVA

6 Sistema Passivo Direto Este é o sistema em que a água é aquecida diretamente pelos coletores e sua circulação é realizada por termossifão, ou seja, a diferença de densidade devido à variação de temperatura entre os coletores e o reservatório provoca um gradiente de pressão que coloca o fluido em movimento. PROF. RAMÓN SILVA

7 Sistema Passivo Direto Devido ao seu simples funcionamento, é o sistema mais utilizado no aquecimento de água para fins domésticos PROF. RAMÓN SILVA

8 Sistema Passivo Direto Esquema de instalação de um sistema passivo direto com fonte de energia auxiliar interna ao reservatório de armazenamento de água quente PROF. RAMÓN SILVA

9 Sistema Passivo Direto Esquema de instalação de um sistema passivo direto com fonte de energia auxiliar externa ao reservatório de armazenamento de água quente PROF. RAMÓN SILVA

10 Sistema Passivo Indireto No sistema passivo indireto um fluido térmico recebe calor no coletor e o transfere à água em um trocador de calor. A circulação do fluido é feita por termossifão e o trocador de calor pode armazenar ou não um certo volume de água quente, PROF. RAMÓN SILVA

11 Sistema Passivo Indireto O sistema indireto é o mais utilizado quando se deseja uma proteção ao congelamento em regiões de clima muito severo, pois é muito dispendioso. Os fluidos refrigerantes etileno-glicol e propileno-glicol são os mais comuns embora existam diversos fluidos de transferência de calor como óleos siliconados, óleos hidrocarbonados e outros refrigerantes PROF. RAMÓN SILVA

12 Sistema Passivo Indireto Esquema simplificado de um sistema passivo indireto PROF. RAMÓN SILVA

13 Sistema Ativo Direto Neste sistema, a circulação de água é feita por uma bomba e a água é aquecida diretamente pelos coletores. Devido ao uso de bomba para a circulação da água, o reservatório pode estar situado em qualquer posição em relação aos coletores. PROF. RAMÓN SILVA

14 Sistema Ativo Direto A bomba é acionada quando a diferença de temperatura entre a parte superior do coletor e o reservatório atinge um valor preestabelecido. Seu desligamento ocorre quando esta diferença de temperatura torna-se pequena ou quando a água do reservatório alcança um valor desejável PROF. RAMÓN SILVA

15 Sistema Ativo Direto A bomba também é utilizada como proteção contra o congelamento ao acionar a recirculação da água quente, quando a temperatura externa atinge um valor crítico. A proteção ao congelamento também pode ser efetuada pela drenagem da água dos coletores. PROF. RAMÓN SILVA

16 Sistema Ativo Direto A vantagem do sistema ativo em relação ao passivo é a flexibilidade quanto à localização do reservatório na edificação. Porém os custos aumentam por apresentar mais dispositivos como bombas, sensores e controles. PROF. RAMÓN SILVA

17 Sistema Ativo Direto Esquema simplificado de um sistema ativo direto PROF. RAMÓN SILVA

18 Sistema Ativo Indireto No sistema ativo indireto a circulação de água é feita por uma bomba ou duas bombas,dependendo do trocador de calor empregado, e um fluido refrigerante recebe calor no coletor e o transfere à água no trocador de calor. O trocador de calor, que transfere o calor do fluido para a água, pode ser externo ou interno ao reservatório. PROF. RAMÓN SILVA

19 Sistema Ativo Indireto Se o trocador de calor for localizado externamente ao reservatório térmico, possibilita uma maior flexibilidade, contudo provoca maior perda de calor. Este tipo de sistema é utilizado em regiões onde o perigo de congelamento da água nas tubulações é grande. PROF. RAMÓN SILVA

20 Sistema Ativo Direto Esquema simplificado de um sistema ativo indireto PROF. RAMÓN SILVA

21 Termossifão O sistema termossifão baseia-se no aproveitamento do princípio que o aumento de temperatura provoca diminuição de densidade. Essa diminuição de densidade faz com que o fluido mais quente se desloque para o ponto mais alto. PROF. RAMÓN SILVA

22 Termossifão É um sistema simples e barato em que a circulação ocorre de maneira natural por convecção. Tem como limitação a necessidade de se posicionar o acumulador no exterior e em uma altura maior que a do coletor. PROF. RAMÓN SILVA

23 Circulação Forçada Utilizada para prover maior vazã. PROF. RAMÓN SILVA

24 REFERÊNCIAS Benito, T. P., Práticas de energia solar térmica. Publindústria, Guia para Instaladores de Colectores Solares Ministério da Economia de Portugal Seye, O. Apostila de energia solar térmica. UFGD m.br/2013/03/ligacao-entrecoletores-paineis-solares.html