Aquecedor Solar de Baixo Custo SEM RESERVATÓRIO DE ÁGUA QUENTE

Aquecedor Solar de Baixo Custo SEM RESERVATÓRIO DE ÁGUA QUENTE Projeto: Eng.º Thomas Ulf Nilsson Revisão 1. 20/01/2015 Aquecedor solar BC de cano grosso de PVC www.thomasnilsson.com.br 1

CONTEÚDO: 1. Base teórica 2. Dimensionamento 3. Melhoramento térmico 4. Manutenção 5. Outros detalhes 6. Quantitativos 7. ANEXOS: Projeto Aquecedor solar BC de cano grosso de PVC www.thomasnilsson.com.br 2

1 Base teórica O sistema ASBC Aquecedor Solar de Baixo Custo - tem o mesmo princípio de funcionamento do sistema de aquecimento solar de água em aço inoxidável ou cobre com isolamento térmico coberto por vidro onde a água atinge temperaturas de até 85 C. A principal diferença pelo sistema ASBC é o custo, facilidade de manutenção e menor temperatura. O corpo humano sofre com o calor acima da própria temperatura, entretanto, para fins de banho o sistema ASBC é bastante satisfatório. Com um reservatório bem isolado, a água do dia anterior ainda serve para banho matinal. No trabalho COMPARAÇÃO DE DESEMPENHO ENTRE UM AQUECEDOR SOLAR DE BAIXO CUSTO (ASBC) E SEU SIMILAR CONVENCIONAL (Ana Cláudia F. Mendes e Luiz Gustavo Martins Vieira), UFU/MG, os painéis solares de PVC atingiram 40-45ºC, em teste comparativo que foi feito com painéis convencionais. Cabe ressaltar que os painéis convencionais apenas atingiram 10ºC a mais sob as mesmas condições que o de PVC. O funcionamento do aquecedor se inicia quando a energia solar atinge a superfície preta fosca dos tubos de PVC. A energia absorvida transforma-se em calor e aquece a água que está circulando no sistema. A água aquecida deve ficar armazenada no tubo de 75 mm que é tambem um coletor. O tubo é isolado com espuma de poliuretano para evitar perda de calor para o ambiente. Toda a tubulação que integra e interliga os coletores entre reservatório e chuveiro elétrico podem ser montadas com tubos convencionais de PVC, linha marrom, utilizados normalmente em instalações hidráulicas residenciais. É recomendado que os tubos de transição que transportam a água entre o coletor, o reservatório e o banheiro sejam isolados. Os tubos de PVC podem ser utilizados em temperaturas entre -15ºC até 60ºC. A temperatura de amolecimento VICAT B é entre 70ºC a 80ºC. 1.1 Coletor de PVC O coletor solar neste projeto é feito de tubos individuais de 75 mm, pintados de tinta preta fosca. Estes coletores de tubos de grande diâmetro são desenvolvidos para atender locais sem reservatórios. Parte final da tubulação seja isolada e funcionará como reservatório. Poderão ser colocados em uma superfície refletiva, salvo que não atingem temperaturas tão altas que possa prejudicar o PVC. Uma camada fina de pedriscos de cor clara junto com vidro transparente quebrado pode ser utilizado, ou simplesemente pintar a superficie de tinta metalica cor prata. O mercado oferece vários fabricantes que atingem uma boa qualidade nos seus tubos e conexões de PVC. A rusticidade e a praticidade destaca este projeto. É de fácil montagem, não necessita de colas especiais, as peças são aderidas com cola de PVC comum, produto incolor (ou de cor azul), menos ofensivo e de fácil aquisição. O adesivo utilizado para a junção de peças de PVC é um solvente que derreta a superfície e as peças juntam-se por principio de solda. Aquecedor solar BC de cano grosso de PVC www.thomasnilsson.com.br 3

1.2 Reservatório O reservatório é o próprio tubo no fim da linha, sendo isolado com espuma de poliuretano e/ou flocos de isopor, envolvido por outro tubo de maior diâmetro. 1.3 Chuveiro Pode ser usado um chuveiro comum, independente da sua marca ou tipo. Instalar um misturador de água para equilibrar a temperatura através das duas entradas de água, a rede de água fria e a ligação de água quente entre o reservatório de água quente e o chuveiro. Necessita ter uma entrada de água fria sim, pois em dias quentes a água fica muito quente, não dando para tomar banho. Em dias de chuva, utilizar o dispositivo elétrico do chuveiro. No caso da instalação do ser feita em uma casa existente e que não se deseja fazer uma nova obra de encanamento, a Sociedade do Sol propõe outras alternativas. Para dimensionar o sistema é interessante medir o consumo de água quente. Considerar o gasto de 3 litros por minuto e pessoa. Ou estimar o consumo para 200 litros de água quente por dia para uma família. Lembrar que a água quente pode ser utilizada também na cozinha e nas pias dos lavabos. Na elaboração dos desenhos e quantidades e no dimensionamento consideramos a localização em uma região quente e um fluxo diário de 200 litros/ dia. 2 Dimensionamento 2.1 Premissas geométricas Conforme o fluxo estimado, dimensionar a quantidade de painéis e o volume do tubo reservatório. Cada metro linear de tubo de 75mm terá a capacidade a conter 4,5 litros de água. Observar que ao contrário dos sistemas ASBC convencionais a água não fica circulando pelo sistema. A quantidade mínima de tubo deverá ser: Para regiões quentes, instalar 25m de coletor para cada 100 litros de consumo; Para regiões com baixa insolação, instalar 30m de coletor para o mesmo consumo; Para regiões frias, instalar 35m de coletor; Dica: Instalar a quantidade mínima necessária, mas preparar um espaço no seu projeto para a ampliação do seu sistema. 2.2 A posição do tubo Instalar os tubos coletores no lado do teto que recebe mais insolaração e deixar o tubo reservatório no lado sombreado. Aquecedor solar BC de cano grosso de PVC www.thomasnilsson.com.br 4

2.3 Estrutura 2.3.2 Coletores Os tubos de PVC de grande diâmetro poderão ser colocados em qualquer tipo de telhado. É necessário amarrá-los, utilize fios e cordas adequadas, supreficie do fio não metálicas para não prejudicar o PVC e aproveite os pontos de amarrações na construção, senão é necessário criar pontos de fixação. O caso mais indicado para este tubo é a tela ondulada de fibrocimento, sem estrutura para um reservatório > 150l. 2.3.3 Reservatório É de fato importante que o tubo reservatório seja bem isolado. Em volta do reservatório colocar um tubo com diâmetro maior ou igual de 150mm. No espaço entre os tubos, colocar uma camada de material isolante, por exemplo isopor granulado. Aquecedor solar BC de cano grosso de PVC www.thomasnilsson.com.br 5

Fig. Bloco de concreto de fixação. Pode ser moldado pelo usuário/construtor do sistema; 3 Melhoramento térmico Pode pintar o fundo dos coletores com cor metálica ou cobrir com chapas de alumínio ou aço inox. À chapa de alumínio poderá ser cortada de latas de alumínio Um isolamento abaixo dos coletores ajuda mais ainda a preservar o calor para o destino de armazenagem. Pode ser um colchão de espuma de 1 cm, coberto por filme de alumínio. 4 Manutenção 4.1 Coletores e canos de transição O nosso ASBC requer uma manutenção mínima. Pela rusticidade das peças de PVC, não será rápido a deterioração pelo tempo, ao contrário de outros sistemas. Como todo o produto de Aquecedor solar BC de cano grosso de PVC www.thomasnilsson.com.br 6

PVC tem validade pelo tempo, mas deve suportar de 6 a 8 anos exposto aos intemperismos normais no Brasil. Para aumentar o tempo de vida, repintar quando necessário. Sempre manter o sistema cheio de água, pois a água funciona como resfriador nos canos. Caso o sistema de transição entre coletor e o reservatório contenham curvas, pode acontecer acumulação de bolhas de ar, que pode causar além de falhas no abastecimento, poderá criar também vazamentos e ressecar o PVC se deixado assim por muito tempo. Se não foi projetado um trajeto que elimine as bolhas de ar, pode ser necessário incluir um respiro no ponto problemático. É só abrir o sistema e conectar um tubo vertical um pouco acima do nível mais alto da água na caixa. É importante vedar o respiro com tela, tecido ou espuma, para que o ar possa passar, mas que impeça a entrada de mosquitos no sistema. 5 Outros detalhes 5.1 Posicionamento do coletor O tubo coletor deve ter uma inclinação no sentido lateral para facilitar a circulação da água e evitar que bolhas de ar ficam presas no coletor. Bolhas de ar em sistemas hidráulicos formam barreiras que impedem a circulação do líquido. Portanto, procurar ter uma inclinação ascendente de 2% ao sentido da saída do coletor e caso necessário em outro local no sistema, instalar respiro. Fig. Conexão entre os tubos coletores Aquecedor solar BC de cano grosso de PVC www.thomasnilsson.com.br 7

6 Quantidades Item Descrição Bitola Un Quant PU Preço Utilidade MODULO (01/03/2014) 1 T SOLDÁVEL 25 un 20 R$ 0,95 R$ 39,00 2 Adaptador Soldável Curto com Bolsa e Rosca Macho 25 x 3/4" un 4 R$ 0,60 R$ 5,60 3 Tubo PVC 25 m 16,43 R$ 2,53 R$ 107,29 SISTEMA COM 1 COLETOR R$ 151,89 (Preço/módulo) 4 CURVA 90 SOLDÁVEL 25 un 4 R$ 2,00 R$ 8,00 Rede tubulação 5 LUVA SOLDÁVEL 25 un 10 R$ 0,50 R$ 5,00 Rede tubulação 1 T SOLDÁVEL 25 un 21 R$ 0,95 R$ 19,95 Módulo 2 Adaptador Soldável Curto com Bolsa e Rosca Macho 25 x 3/4" un 4 R$ 0,60 R$ 2,40 Modulo / Conexão 6 Adaptador Soldável Curto com Bolsa e Rosca Fêmea 26 x 3/4" un 9 R$ 1,25 R$ 11,25 Conexão 7 CAP com rosca 25 un 2 R$ 1,33 R$ 2,66 Conexão 8 União 25 un 2 R$ 5,10 R$ 10,20 Conexão 9 Registro 25 un 2 R$ 10,30 R$ 20,60 Conexão 10 Plugue 25 un 2 R$ 0,50 R$ 1,00 Conexão 3 Tubo PVC 25 m 28,43 R$ 2,53 R$ 71,93 Modulo / Rede tub. 15 Tubo PVC 75 m 1 R$ 8,00 R$ 8,00 Reservatório 11 Reservatório 310 litros - un 1 R$ 150,00 R$ 150,00 Reservatório 12 Torneira com boia 25 m 5 R$ 18,00 R$ 90,00 Reservatório 13 Flange 25 un 5 R$ 5,00 R$ 25,00 Reservatório 14 Isopor granular - m³ 0,5 R$ 30,00 R$ 15,00 Reservatório 16 Adesivo 175ml] - un 1 R$ 11,65 R$ 11,65 Reservatório 17 Reservatório 500 litros - ml 1 R$ 220,00 R$ 220,00 Reservatório Total R$ 659,64 Aquecedor solar BC de cano grosso de PVC www.thomasnilsson.com.br 8