Transcript
Projetando uma instalação de aquecimento solar passo a passo
RoteiroProjetos de Sistemas de Aquecimento Solar
• NBR 15569 Norma estabelece os requisitos para o sistemade aquecimento solar (SAS), considerandoaspectos de concepção, dimensionamento, arranjo hidráulico, instalação e manutenção, onde o fluido de transporte é a água;
• CB55 - ABNTABRAVA sedia a CB55 e através do programaNORMASOL vem revisando criando as normas do setor de aquecimento solar;
RoteiroProjetos de Sistemas de Aquecimento Solar
• CB55 - ABNT
Documentação do SASO usuário do SAS deve solicitar e manter os seguintes
documentos: 1. projeto;2. manual de operação e manutenção;3. anotação de responsabilidade técnica (ART) de elaboração
do projeto;4. anotação de responsabilidade técnica (ART) de instalação;5. registros de manutenção
RoteiroProjetos de Sistemas de Aquecimento SolarDocumentação do projeto ( NBR 15569)A documentação do projeto deve contemplar no mínimo os seguintes
elementos:
1. premissas de cálculo;2. dimensionamento;3. fração solar;4. memorial descritivo;5. volume de armazenamento;6. pressão de trabalho;7. fontes de abastecimento de água;8. área coletora;9. ângulos de orientação e de inclinação dos coletores solares;10. estudo de sombreamento;11. previsão de dispositivos de segurança;12. massa dos principais componentes;13. considerações a respeito de propriedades físico-químicas da água;
RoteiroProjetos de Sistemas de Aquecimento SolarDocumentação do projeto ( NBR 15569)A documentação do projeto deve contemplar no mínimo os seguintes
elementos:
14. localização, incluindo endereço;15. indicação do norte geográfico;16. planta, corte, isométrico, vista, detalhe e diagrama esquemático, necessários
para perfeita compreensão das interligações hidráulicas e interfaces dos principais componentes;
17. esquema, detalhes e especificação para operação e controle de componenteselétricos (quando aplicável);
18. especificação dos coletores solares e reservatórios térmicos;19. especificação de tubos, conexões, isolamento térmico, válvulas e moto
bomba; 20. tipos e localização de suportes e métodos de fixação de equipamentos,
quando aplicável;
ContextualizaçãoProjetos de Sistemas de Aquecimento SolarAs melhores oportunidades para economizar energia e água sãoobtidas ainda na fase de design e projeto das edificações. Égeralmente neste estágio quando decisões fundamentais sãotomadas no que diz respeito ao conceito energético da edificação, seu funcionamento e componentes.
Decida antecipadamente pelo aquecimento solar, para que todosos profissionais envolvidos na obra possam contribuir para o melhor desempenho da instalação solar;
Contexto•Programa de Certificação Energética de Edificios do INMETRO•Green Buildings•Tendência de obrigar o uso de tecnologias sustentáveis
RoteiroProjetos de Sistemas de Aquecimento Solar
Roteiro
O dimensionamento de instalações solares térmicasdepende principalmente:•Das condições climásticas locais• Da demanda de calor• Da fração solar desejada• Rendimento da instalação e sua configuração
RoteiroProjetos de Sistemas de Aquecimento Solar• Formulários • Estudos de Casos
Solicitant e
Dat a
Dados
Client e
Con tato
Ender eço
CEP
Bairr o
Cidade
UF
T elefon e/Fa x
E-m ail
Pontos de consumo Chuveir o La va bo Ducha Higiênica Hidr omass agem Cozin ha
Serviços
Caracterí st icas da Obra
Nº de pa vimento s
Nº d e aptos
N° Ocu pantes / Ap to/ Casa
Ob servaçõe s:
Ci rcuito Hidráuli co
de Á gua Quente
Nã o existe e será part e integ rante do p rojeto Em co nstru ção Já existe
Dados d
a Obra
Co bre CPVC PEX aço g alvanizado o utros :
Pressão de T rab alho:
m.c.a ou kgf/cm 2
Características do Local da Instalação Anexe um cr oqui g eral d a obr a indican do o lo cal da in stalação, a inclinaç ão do local de instalaçã o dos co letore s e a d ireção do no rte m agné tico ou ge ográ fico.
Ind ique se existe sombr eam ento no local de instalaçã o co m o dia e a hor a em que f or ob servad o. Exemplo : 15% de á rea sombr eada as 08 :00 do dia 5 d e m arço e 10% som-br eado as 17: 00 hor as do mesm o dia.
Ob servaçõe s:
Aquecimento Atual Bo mba d e Calor Diesel Elétr ico GL P GN Outr os: Aquecim
ento Auxiliar
Potên cia:
Obs: infor mar unidad es de p otência do equ ipame nto, co nsumo e tar ifa do combu stível.
Volum e:
Ma rca/M odelo
Tipo de T arifa ção
Valor d a Ta rifa:
Inf orm e o con sumo de com bustí ve l ou ene rgia e létrica e se po ssível en vie contas em a nexo (e x: kWh, kg de GLP, e tc)
Janeiro Fevere ir o Março Ab ril M aio Junho Julho A gosto Setemb ro Outubr o Novembro Dezembro
Obs : Caso a opção de back up seja igual ao aquec imento atual, não há nec ess idade de preenc her o quadro abaix o nov ament e
Opção de Backup para o
Aqueci mento Sol ar Bomba de Calor Diesel Elétr ico
GL P GN Outr os:
M arca /Modelo
Tari fação local kW h
kg GL P
m3 GN
Litr o de Die sel
Outro
RoteiroConsumo de Água Quente NB128
Edificação Consumo
Alojamento Provisório
Casa Popular ou Rural
Residência
Apartamento
Quartel
Escola Internato
Hotel (s/ cozinha e s/ lavanderia)
Hospital
Restaurante e similares
Lavanderia
24 per capita
36 per capita
45 per capita
60 per capita
45 per capita
45 per capita
36 por hóspede
125 por leito
12 por refeição
15 por kg roupa seca
RoteiroConsumo de Água Quente
RoteiroConsumo de Água Quente - Perfis
0,000,020,040,060,080,100,120,140,16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
Hora do dia
Fraç
ão d
o C
onsu
mo
de Á
gua
Que
nte
ASHRAE CEMIG
RoteiroVivendas unifamiliares baixa renda
RoteiroVivendas multifamiliares de baixa renda
416 unidades atendidas aquecimento solar
RoteiroVivendas multifamiliares de baixa renda
Neste tipo de sistema, cada apartamento receberá água quente proveniente somente de seu sistema de aquecimento solar (SAS) compacto
Vantagens Não é necessário medição e cobrança individual
de água quente; Cada unidade é dona do seu sistema; tecnologia dominada e de fácil inserção
Desvantagens Maior custo específico Manutenção por conta do usuário Menor eficiência global Baixo índice de inovação inserção de suportes para orientação NG em
alguns blocos
RoteiroVivendas multifamiliares na China
RoteiroVivendas multifamiliares na China
RoteiroVivendas Unifamiliares
• Demanda diária de água quente: • NBR 7198
• Bom senso• Experiência • Protocolos de medição e verificação
O objetivo do dimensionamento é determinarqual é a área coletora e o volume do sistema de armazenamento necessáriopara atender à demanda de energia útil de um determinado perfil de consumo.
RoteiroVivendas Multifamiliares
Numero de apartamentos Fator de simultaneidade
Menos de 10 apartamentos
Entre 10 e 15 apartamentos
Entre 15 e 25 apartamentos
Mais de 25 apartamentos
f =1
f=0,9
f=0,8
f-0,7
RoteiroMeios de Hospedagem
Tipo de Estabelecimento (no de estrelas)
Consumo diário de Água Quente a 60oC por quarto
- 50 litros
1 70 litros
2-3 100– 140 litros
4-5 160 litros
RoteiroMeios de Hospedagem
Hotel TropicalSalvador– Bahia
Volume diário 30.000 litros Área coletora de 270 m2
RoteiroMeios de Hospedagem
Hotel PortobeloDemanda Diária: 7.000 litrosÁrea Coletora 57 m2
Paradise Resort HotelDemanda Diária: 21.000 litros
RoteiroMeios de Hospedagem – Moteis
RoteiroHospitais
Local: Arujá / SP Área Coletora: 149,6 m2
Volume: 12.000 litrosFonte: Solar / Gás
LifecenterLocal: Belo Horizonte/ MG
Área Coletora: 132 m2 Volume: 18.000 litros
Vila AlpinaLocal: São Paulo/SP
Área Coletora: 170 m2 Volume: 20.000 litros
RoteiroHistogramas de consumo de água quente
Horário diário mensal
kWh/mês 3600
)TT(c1000VL ambbanhopmês
mês
onde : densidade da água, considerada igual a 1000kg/m3Vmês : volume de água quente requerido por mês, em litroscp : calor específico da água a pressão constante igual a
4,18 kJ/kgCTbanho: temperatura da água quenteTamb: temperatura ambiente local
RoteiroDemanda diária de energia
Fundamentos de Solarimetría
Radiação SolarImportância
O cálculo da energia solar incidente em cada cidade e nas condições específicas da obra que receberá o aquecedor solar é imprescindível na análise de viabilidade técnica e econômica de sua implantação.
Radiação SolarEnergia inesgotável
Radiação SolarEmissão Espectral
Todos os corpos emitem radiação eletromagnética como conseqüência de sua energia interna que, em condições de equilíbrio, é proporcional àtemperatura do corpo.
Coletores SolaresVidros – Propriedades espectraisCurvas típicas de transmissividade espectral para vidros lisos com diferentes espessuras
Radiação SolarEmissão Espectral – lei do deslocamento de Wien
max,T = 2897,8 m.K
Temperatura max
(K) (m)423 6,85
5777 0,50
Radiação SolarO Sol
A energia solar é gerada no núcleo do Sol, através de reações de fusão nuclear quando quatro prótons de hidrogênio se transformam em um átomo de hélio, sendo liberada grande quantidade de energia. Nesta região, a temperatura do Sol chega a atingir 15 milhões de graus Celsius.
Radiação SolarConstante Solar – Irradiação G
Define-se a constante solar (GSC) como a energia incidente por unidade de tempo e área, em uma superfície instalada fora da atmosfera da Terra, de modo a receber os raios solares com incidência normal
Radiação SolarRadiação Solar Global Diária
Radiação Global = Radiação Direta + Radiação Difusa
Radiação solar direta (GB): definida como a fração da irradiação solar que atravessa a atmosfera terrestre sem sofrer qualquer alteração em sua direção original.
Radiação difusa (GD): refere-se à componente da irradiação solar que, ao atravessar a atmosfera, éespalhada por aerossóis, poeira, ou mesmo, refletida pelos elementos constituintes dessa atmosfera
DB GGG
Radiação SolarConvenções
Convenção utilizada por Duffie e Beckmann [1991], na qualG - valores instantâneos da radiação solar I - valores integrados em média horária
H - valores integrados em média diáriaValores da radiação solar em média mensal são identificados pela barra, na forma
Radiação SolarConvenções e unidades
1MJ = 0,2778 kWh kWh/m2 e MJ/ m2
Radiação SolarMedição da radiação solar
Radiação SolarRadiação Solar Global Diária
Menor média anual de irradiação solar no Brasil (SC) é cerca de 30% acimada maior média de irradiação anual da Alemanha (Um dos lideresdo mercado Europeu nessesegmento)
Alemanha SE Brasil NE Brasil
Fonte: CEPEL, 2006
Radiação Solar
Se fosse toda coberta porenergia solar, a superfícieda cidade de São Paulo
(1524 km2), seria capaz de produzir mais de 50% de
todo o consumo de energiaelétrica do Brasil
Alemanha SE Brasil NE Brasil
Fonte: CEPEL, 2006
Radiação Solar
Geometria Solar
Geometria SolarAngulos solares
• Qual radiação solar incide nos diferentes telhados da casa?
• Localidade• Angulos solares• Sombreamento
Geometria SolarPosicionando corretamente os coletores
Posicionar corretamente os coletores solares visa promover:
• maior período diário de insolação sobre a bateria de coletores;
• maior captação da radiação solar em determinadas épocas do ano ou em médias anuais, dependendo do tipo de aplicação requerida ou de particularidades do uso final da água quente.
Geometria SolarLatitude e LongitudeLatitude Geográfica () corresponde à posição angular em relação à linha do Equador, considerada de latitude zero. Cada paralelo traçado em relação ao plano do Equador corresponde a uma latitude constante: positiva, se traçada ao Norte e negativa, se posicionada ao sul do Equador. Os Trópicos de Câncer e de Capricórnio correspondem às latitudes de 23o 27’ ao Norte e ao Sul, respectivamente, compreendendo a região tropical.
Longitude geográfica (L) é o ângulo medido ao longo do Equador da Terra, tendo origem no meridiano de Greenwich (referência) e extremidade no meridiano local. Na Conferência Internacional Meridiana foi definida sua variação de 0o a 180o (oeste de Greenwich) e de 0o a –180o (leste de Greenwich). A Longitude é muito importante da determinação dos fusos horários e da hora solar.
Altitude (Z) equivale à distância vertical medida entre o ponto de interesse e o nível médio do mar.
Geometria SolarLatitude e Longitude
Latitude de Maceió- 9,64o
Altitude de Maceió6,5 m
Geometria SolarLocalidades
Geometria SolarOs movimentos da Terra
A Terra descreve uma órbita elíptica em torno do Sol, que se encontra num dos focos.
O eixo de rotação, denominado eixo polar, é quase perpendicular ao plano da eclíptica, formando um ângulo com a normal ao plano da órbita de valor 23º 27’.
Geometría SolarOs movimentos da Tierra
Geometria SolarDeclinação Solar
Para o perfeito entendimento do movimento relativo entre a Terra e o Sol, recomenda-se a alteração do sistema de coordenadas para as coordenadas equatoriais. Neste caso, o movimento é feito em torno de eixos paralelos ao eixo de rotação e ao Equador, sendo uma de suas coordenadas a declinação solar ( ). ( Planilha)
365
28424523 d sen, o
Geometria SolarGarantir que o coletor solar enxergue o Sol por mais horas
Geometria SolarDeclinação SolarPlanilha
Geometria SolarInclinação
Geometria SolarInclinação
Na construção civil - dado em termos de porcentagem
Exemplo: ângulo de 30o
10030arctan
10030tan
100 cm
30 cm
Geometria SolarInclinação
Exemplo : Determine o ângulo de inclinação do telhado da figura anterior, projetado com uma inclinação de 35%.
100 cm
35 cm
b29,19
10035arctan
10035tan
Geometria SolarOrientação
Geometria SolarOrientação
Geometria SolarUsando a bússola
N
E
S
W N
E
S
W
NORTEMAGNÉTICO MAGNÉTICO
NORTE
NORTEGEOGRÁFICO
1º PASSO 2º PASSO 3º PASSO
N
W
S
E
Geometria SolarUsando a bússola
CapitalDeclinação magnética
(em graus)Porto Alegre -14,74Florianópolis -17,46
Curitiba -17,3São Paulo -19,6
Belo Horizonte -21,5Rio de Janeiro -21,4
Vitória -22,8Salvador -23,1Aracaju -23,1Maceió -22,9Recife -22,6
João Pessoa -22,4Natal -22,1
Fortaleza -21,6Teresina -21,4São Luis -20,7
Belém -19,5Macapá -18,5Palmas -19,9
Manaus -13,9Boa Vista -14,0
Porto Velho -10,6Rio Branco -7,34
Goiânia -19,2Cuiabá -15,1
Campo Grande -15,2Brasília -20,0
Geometria SolarOrientando corretamente- usando a planilha
Geometria SolarInclinando corretamenteCritério 1 – Média anual: Neste caso, a média aritmética calculada a partir das inclinações ótimas nos respectivos solstícios de verão e inverno, coincide com a própria latitude da localidade de interesse, ou seja :
fixa = ll onde é a latitude local.
Critério 2 – Favorecimento do Inverno: Este critério é muitas vezes aplicado devido à maior demanda de água quente no período de inverno. Neste caso, recomenda-se:
fixa = ll + 10° onde é a latitude local.
Critério 3 – Períodos de pico de demanda de água quente: Como, por exemplo, o aquecimento solar de água para hotéis na região nordeste do Brasil. Na maioria dos casos, a alta temporada coincide com os meses de verão, portanto o projeto solar deverá contemplar essa especificidade.
Geometria SolarPara esta cidade:
Verão
Ano todo
Inverno
O coletor solarQuanta energia ele vai produzir?
Coletores SolaresProduzindo energia
• Quanto de energia o coletor vai produzir ? • Ensaios de Etiquetagem e curvas de eficiencia
Coletores SolaresFluxos de energia
Coletores SolaresFluxos de energia
Coletores SolaresFluxos de energia
A eficiência de um colector pode ser descrita em geral por:
QN = Potência térmica disponível (W/m²) E = Irradiação que atinge a cobertura de vidro (W/m²)
EN = Irradiação disponível (W/m²) QV = Perdas térmicas (W/m²
E = irradiação que atinge a cobertura de vidro = coeficiente de transmissividade do vidro = coeficiente de absortividade absorsor
∆T = diferença de temperatura do absorsor e do ar UL = coeficiente global de perdas (W/m²K):
Coletores SolaresFluxos de energia
A eficiência de um colector pode então ser descrita por:
As perdas térmicas dependem da diferença de temperatura do absorsor e do ar e numa primeira aproximação, para absorsores de baixa temperatura esta relação élinear.
Para absorsores de alta temperatura as perdas térmicas não aumentam linearmente com a diferença de temperatura, mas aumentam mais (através de uma potência quadrática)
Coletores SolaresPerdas óticas e perdas térmicas
Coletores SolaresBalanço de energia
AGQ pcabsorvido )(ambpLperdas
TTAUQ
lateraisbasetopoL UUUU
)]([ambpLpcutil
TTUGAQ
GTTUF
FA
A ambfiLRpcR
ext
)(
Coletores SolaresFluxos de energia
É possível prever o comportamento térmico de um coletor solar a partir das características obtidas em ensaios (Rendimento Ótico – FrTa e Fator de Perdas - FrUL).
Estes valores têm de ser fornecidos pelo fabricante ou consultados na tabela do INMETRO..
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07
( Te -Tam b )/G
Efic
iênc
ia(%
)
Fr(tα)
FrUL
Coletor aberto
Coletor fechado
G T - T UF - F
AA = ambfiLR
pvR
ext
transp
Coletores SolaresCurvas de eficiencia
Coletores SolaresCurvas de eficiencia
Coletores SolaresComparando tecnologias
Coletores SolaresTabela do Inmetro
RoteiroQuantos coletores utilizar?
Contrariamente ao critério de dimensionamento para osequipamentos convencionais, os sistemas de aquecimento solar não são dimensionados para as condições extremas ( inverno, baixa radiação solar, máxima ocupação,etc) de certos dias do ano, mas sim para as necessidadesenergéticas médias anuais. Para este tipo de tecnologianão se considera a ponta máxima previsivel do consumoenergético, mas o balanço médio anual.
Fração SolarEconomia e Viabilidade
Fração solarparcela de energia requeridapara aquecimento da água que ésuprida pela energia solar, emmédia anual
70 % de f ração solar térmica
30 % de energia conv encional
Fração SolarEconomia
Comparativo de Consumo de GN Estimado
0,00
2000,00
4000,00
6000,00
8000,00
10000,00
12000,00
14000,00
Con
sum
o G
N (m
³)
GN (m³) 10728,24 9610,16 10580,87 10981,14 11582,96 11808,29 12496,63 12467,16 11694,20 11612,43 10895,57 11140,86Solar + GN (m³) 3175,08 2366,78 2646,42 3965,73 5123,62 5575,16 5564,95 4891,43 4007,63 3638,80 3299,55 4111,45
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
Analise Econômica
Custo Operacional Estimado
Alternativa Memória de Cálculo Resultado
GN (Demanda Energética / PCI / Eficiência do Aquecedor) x 12 meses = 50.000 m3
Solar + GN (Demanda Energética / PCI / Eficiência do Aquecedor) x (1 -Fração Solar) x 12 meses = 18.000 m3
Economia AnualEstimada (GN) – (Solar + GN)
32.000 m3
(64,0%)
Analise Econômica
Area coletora
Fraç
ão s
olar
Fração SolarEconomia
Cuidados de Projeto e Instalaçao
Cuidados de projetoPorte das Instalações
APLICAÇAO AQUECIMENTO CENTRAL
Escopo A1 - Qualificada para instalações residenciais-volume total de armazenamento até 1000 litros
Escopo A2 - Qualificada para instalações residenciais e comerciais- volume total de armazenamento de até 3000 litros;
Escopo A3 - Qualificada para instalações residenciais e comerciais de grande porte- volume total de armazenamento superior a 3000 litros;
Cuidados de projetoPorte das Instalações
APLICAÇAO AQUECIMENTO DE PISCINA
Escopo A1 - Qualificada para instalações residenciais-área superficial da piscina de até 40 m2;
Escopo A2 - Qualificada para instalações residenciais e comerciais-área superficial da piscina de até 100 m2;
Escopo A3 - Qualificada para instalações residenciais e comerciais de grande porte-área superficial da piscina acima de 100 m2.
Instalações Solares
HIDRÁULICA56%
ARQUITETÔNICO33%
SISTEMA DE AQUECIMENTO
SOLAR11%
Principais problemas em instalação solares
Condições de Instalação Espaço, Fixação, SombreamentoHidráulica Circulação e BalanceamentoAutomação Solar, Apoio, Anel, etcViabilidade Econômica Economia
Cuidados de projeto
ÁGUA FRIA
ÁGUA QUENTE
VEM DA CAIXA D'ÁGUA
Cuidados de projetoTermossifão Tubular
VEM DA CAIXA D'ÁGUA
30 cm
SIFÃO
Cuidados de projetoEspaço disponível
Cuidados de projetoResistência estrutural
O SAS e a estrutura de apoio, incluindo os componentesda edificação, devem resistir a:
peso próprio do coletor solar, componentes e reservatóriotérmico em regime de trabalho;
sobrecargas (incluindo vento);
expansão e contração térmica.
Se o ponto de fixação do coletor solar e seusuporte forem feitos de metais diferentes, elesdevem ser isolados de forma a impedir a eletro-corrosão.
Suportes estruturais devem ser fixados de forma a resistir às agressões do ambiente e cargas como vento, tremores, chuva, neve e gelo, de tal forma que o sistema nãoprejudique a estabilidade da edificação.
Os suportes devem ser instalados de modoque não ocorram danos nos coletores solaresdevido à dilatação térmica.
O SAS e seus componentes não devemcomprometer o escoamento de água, a impermeabilização da cobertura e a resistência estrutural.
Cuidados de projetoEstruturas de Suporte
Cuidados de projetoEstruturas de Suporte
Cuidados de projetoEstruturas de Suporte
Cuidados de projetoEstruturas de Suporte
Beneficios da TecnologíaGeração de empregos
Beneficios da TecnologíaGeração de empregos
Cuidados de projetoEstruturas de apoio
d = h x k
Latitude ( ° ) 5 0 - 5 - 10 - 15 - 20 - 25 - 30 - 35
k 0,541 0,433 0,541 0,659 0,793 0,946 1,126 1,347 1,625
Cuidados de projetoSombreamento
Os coletores solares devem ser instalados de forma a evitar locais sujeitos à sombra (vegetação, edificaçõesvizinhas, outros coletores solares, reservatóriostérmicos, elementos arquitetônicos etc).
Cuidados de projetoSombreamento - equinocios
Cuidados de projetoSombreamento - Solsticio de Verao
Cuidados de projetoSombreamento - Solsticio de Inverno
Cuidados de projetoInsercao dos Coletores Solares
O arranjo hidráulico de coletores solares deve considerar a perda de eficiência térmica do SAS e assegurar adequado equilíbrio hidráulico.
Cuidados de projetoArranjo de coletores
15ºC
22ºC
15ºC
22ºC
15ºC
22ºC
15ºC
22ºC
Máximo Recomendado: 5 a 6 coletores por bateria
Cuidados de projetoConexionado paralelo de canais
15ºC
22ºC 28ºC 33ºC 37ºC
22ºC 28ºC 33ºC
dT/G
Efic
iênc
iaIn
stan
tâne
a
Máximo Recomendado: 3 associações
Cuidados de projetoConexionado série
Cuidados de projetoArranjo de coletores
A
B
Cuidados de projetoConexionado serie-paraleloBalanceamento Hidráulico
A
B
Cuidados de projetoArranjo de coletores – associação mistaBalanceamento Hidráulico
Cuidados de projetoArranjo de coletores
Cuidados de projetoVazãodo fluido de trabalho
O valor da vazão total de operação (Qo) do circuito primário
é calculado em função da associação das baterias de
coletores solares. Adota-se, para o cálculo, o valor da vazão
de teste de eficiência dos coletores solares para banho (72 72
litroslitros porpor horahora porpor mm²²)*, devendo-se ainda determinar a área
útil (Au) da(s) bateria(s) de coletores interligados em
paralelo que recebe o fluido de trabalho diretamente da
bomba hidráulica;
Cuidados de projetoVazão do fluido de trabalho
Cuidados de projetoVazão do fluido de trabalho
Cuidados de projetoVazão do fluido de trabalho
Cuidados de projetoDimensionamento da tubulação
Velocidades máximas Vazões máximas
(mm) (pol) m/s l/hora15 1/2 1,6 72022 3/4 1,95 2.16028 1 2,25 4.32035 1.1/4 2,50 9.00042 1.1/2 2,50 14.40054 2 2,50 20.52066 2.1/2 2,50 32.04079 3 2,50 43.200104 4 2,50 64.800
Diâmetro
De acordo com a norma NBR 5626-98, a velocidade máxima da água nas tubulações não deve ultrapassar 3 m/s.
Cuidados de projetoBombas de circulação
A moto bomba deve ser capaz de suportar os fluidos na máxima temperatura encontrada no SAS e ser instalada para trabalhar afogada e de maneira a prover o acesso a serviços ou substituição.
Instala-se em linha com a tubulação:> na horizontal ou na vertical mas ...... sempre com o eixo do motor na horizontal.... sempre com a caixa de ligações elétricas acessível(para cima ou para o lado).
Respeitar o sentido de fluxo indicado na própria bomba
Instala-se na parte mais baixa do circuito hidráulico:> no tubo de ida para os coletores (circuito primário);
Cuidados de projetoSistemas de controle e monitoraçãoO comando diferencial analisa a diferença de temperaturas entre o ponto mais quente e o ponto mais frio do sistema solar térmico fazendo acionar ou parar a bomba de circulação.
Existem comandos com mais funções, para utilização em sistemas com múltipla aplicação, como é o caso de AQS juntamente com o aquecimento de uma piscina ou de um piso radiante.
Cuidados de projetoIsolamento térmico
Tubos, conexões e acessórios devem ser capazes de suportar os fluidos nas máximas temperaturas e pressão encontradas no SAS sem apresentar vazamentos, deformações ou degradação excessiva e devem ser conforme Normas Brasileiras aplicáveis.
A tubulação e seus acessórios devem ser dimensionados para transportar o fluido de trabalho nas vazões de projeto sem excessivo ruído ou vibração, o que pode induzir altos níveis de tensões mecânicas suficientes para causar danos.
Diâmetro da tubulação (mm)
Espessura do Isolamento (mm)
D ≤ 22 5
22 > D ≥ 66 10
D > 66 20
Isolamento Térmico - Polietileno Expandido
Cuidados de projetoIsolamento térmico
Cuidados de projetoIsolamento térmico
Cuidados de projetoCongelamento
Válvulas anti-congelamento
Sistemas de troca indireta
Outros sistemas
Cuidados de ProjetoTrocadores ou pemutadores de Calor
> Recomenda-se uma potência de permuta de 750 W/m2 de área de captação.> A eficácia do permutador deve ser tanto maior quanto possível para que o fluido térmico regresse aos coletores com uma temperatura baixa, não prejudicando o rendimento da instalação.> O permutador de calor pode ser interno (quando está dentro do depósito) ou externo (quando estáfora do depósito).
Cuidados de ProjetoTrocadores ou pemutadores de Calor
> Têm elevada eficácia (0,75), devido ao funcionamento em contracorrente como mostra a figura.> A sua manutenção é mais fácil pois são desmontáveis e de limpeza relativamente simples.> São moduláveis, podendo, caso seja necessário, acrescentar-se placas por forma a aumentar a potência.> Em instalações com volumes de acumulação maiores que 3 000 litros, recomenda-se a utilização deste tipo de permutador.> Necessitam de um bom isolamento térmico (muitas vezes esquecido). Na utilização para o aquecimento de piscinas, deverá escolher-se um permutador de material resistente à corrosão causada pelo tratamento da água.
Cuidados de projetoEstratificação térmica
Cuidados de projetoArranjo de reservatórios térmicos
Cuidados de projetoInterligação reservatórios térmicos e sistema auxiliar
Cuidados de projetointerligação reservatórios térmicos e sistema auxiliar
Produção instantânea da energia de apoio.O gerador de energia de apoio deve fornecer a potência necessária em cada instante, variável em função da temperatura do pré-aquecimento solar. Situaremos o gerador instantâneo (por exemplo, um aquecedor a gás com chama variável) à saída do acumulador solar (em série com a instalação solar).
Cuidados de projetoVálvulas de segurança> São obrigatórias em todos os circuitos submetidos a pressão e a variações de temperatura, e servem para limitar a pressão nesses mesmos circuitos.> A pressão de regulação, ou seja, a pressão à qual a válvula atua deixando escapar fluido, deve ser inferior à pressão que possa suportar o elemento mais delicado do circuito..>No circuito primário colocam-se junto ao vaso de expansão > Colocam-se também junto da entrada de água fria dos depósitos de acumulação.Nos casos em que há mais do que um depósito, o instalador(a) deverá colocar uma válvula de segurança em cada um.
Cuidados de projetoVasos de Expansão
Um fluido dilata (aumenta o volume) quando é aquecido. Num circuito solar (fechado), é o vaso de expansão que permite compensar essa dilatação, impedindo que a válvula de segurança descarregue. Em condições normais de funcionamento, a válvula de segurança do circuito primário não deve atuar. Se isso acontece é sinal de que existe alguma anomalia.O vaso de expansão deverá ser montado de acordo com uma das duas alternativas apresentadas.
Cuidados de projetoAquecimento Solar Indireto
Cuidados de projetoVálvulas misturadoras
A colocação de uma válvula misturadora termostática, na saída do reservatório permite a mistura de água fria da rede com a água quente, para uma dada temperatura regulada, pretendida para o consumo.
-possibilita a extração de maiores volumes de água;- promove a utilização racional de energia;- pode evitar queimaduras.
Deverá verificar-se a temperatura limite de funcionamento e a gama de regulação.
Aquecimento Solar emEdificações Multifamiliares
TipologiasTipos de instalações de aquecimento solar
1. Sistema individual2. Sistema central com armazenamento e apoio coletivos3. Sistema central com armazenamento central e apoios individuais4. Sistema central com armazenamento e apoio individuais
Configurações e Soluções Técnicas
Sistema Central Individual
Configurações e Soluções Técnicas
1. Acumulação e apoio centrais
Configurações e Soluções Técnicas
2 Acumulação e apoio centrais
Configurações e Soluções Técnicas
3. Acumulação Central com Apoio Individual
Configurações e Soluções Técnicas
4. Acumulação e Apoio Individuais
Configurações e Soluções Técnicas
5. Acumulação Central com acumulação e Apoio Individuais
Cidades SolaresProjetando para o futuro
A idéia das Cidades Solares Cidades Solares é uma iniciativa do Departamento Nacional de
Aquecimento Solar (DASOL), da ABRAVA – AssociaçãoBrasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento em conjunto com o Vitae Civilis, ONG sócioambiental, e tem como objetivo principal incentivar a mobilização da sociedade no Brasil através de ações quesensibilizem os poderes públicos municipais para a criação de leis de incentivo ao uso de aquecimento solar.
A evolução das Cidades SolaresProjetos de leis solares
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A evolução das Cidades SolaresCidades com Leis Solares Aprovadas
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2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Ano
Políticas públicas para o incentivoà energia solar
• Obrigação legal de instalação ou preparação da instalação
• Medidas de apoio: campanhas públicas, educação ambiental, capacitação,etc
• Incentivos fiscais• Subsídios: prêmios e linhas especiais de crédito
Todas políticas estão integradas
Políticas públicas para o incentivoà energia solar
Obrigação legal de instalação ou preparaçãoda instalação
Israel – Obrigatório desde1980 ( + 90% das residências usamaquecedores solares)
* Aquecimento solar emum pais onde há intensaescassez de água
Políticas públicas para o incentivoà energia solar
Obrigação legal de instalaçãoou preparação da instalação
• Barcelona (1999)• 53 cidades espanholas
(2001)• Código Nacional de
Edificações ( 2006)
Políticas públicas para o incentivoà energia solarObrigação legal de instalação
ou preparação da instalação• Portugal em 2005• Cidades da Itália, França,
etc;• Alemanha em 2009• Cidade do México• Cidades da China, Índia,
Austrália, Nova Zelândia,etc
Políticas públicas para o incentivoà energia solar
Obrigação legal de instalação ou preparação da instalação no Brasil
• Cidades: Varginha(MG) São Paulo (SP), Peruíbe(SP), Avaré(SP). Juiz de Fora (MG) e Birigui* (SP);– Obrigação legal em novas edificações– *Obrigação em habitações de interesse social
• Estados: São Paulo e Rio de Janeiro; – Obrigação nos novos prédios públicos
Políticas públicas para o incentivoà energia solarIncentivos Fiscais
• Campina Grande (PB)– Desconto no IPTU
• Belo Horizonte(MG) e Campinas(SP)– Retirar o aquecedor solar como item de luxo no cálculo do IPTU
Políticas públicas para o incentivoà energia solar
Medidas de apoio e incentivo
• Porto Alegre (RS)– Lei que cria programa municipal de incentivos a energia solar
• Salvador (BA)– Decreto que cria grupo de trabalho solar– COELBA Solar
Da urgência da ação
A cidade que (re)construimos hoje definirá nossocompromisso futuro com a sustentabilidade do Planeta;
Assim como a infra-estrutura, as edificações têmvida útil de várias décadas e a demanda por água, energia e serviços ambientais estabelecidos quantoda definição do projeto e de sua implantaçãoacontecerá ao longo de toda a vida útil das obras.
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