Objetivos:
• Potencial para aplicação ST em grandes instalações:
• Água quente sanitária.
• Água quente de processo
• Água quente para arrefecimento
O SOL COMO FONTE DE ENERGIA
Potencial ST Grandes Instalações – 28 abr
Introdução
O SOL COMO FONTE DE ENERGIA
Potencial ST Grandes Instalações – 28 abr
Introdução
O Sol:
Fonte de energia inesgotável tanto como fonte de calor como de luz, é
hoje, sem sombra de dúvidas, uma das alternativas energéticas mais
promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milénio
O seu aproveitamento:
Disponível para gerar Aquecimento, Arrefecimento e Eletricidade.
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Conceitos básicos
Radiação
Energia solar
A energia solar consiste na
radiação de um fluxo de ondas
electromagnéticas
É usada uma constante solar
como uma energia máxima
resultante da radiação solar
sobre a terra e atinge a
atmosfera com uma potência de
1367 W/m2.
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Conceitos básicos
Radiação
Constante solar: 1,367 kW/m²
Radiação global
Atmosfera
Absorção
difusão
300 W/m2
100 W/m2
Radiação difusa
Superfície Terrestre
Perdas do colector
Potência do colector
600 - 1000 W/m2
200- 400 W/m2
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Conceitos básicos
Tipos de colectores
Colectores planos sem cobertura
Temperaturas inferiores a 30ºC
Principais utilizações: Piscinas e estufas
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Conceitos básicos
Tipos de colectores
Colectores planos com cobertura
Temperaturas inferiores a 60ºC
Principais utilizações: águas quentes sanitárias
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Conceitos básicos
Tipos de colectores
Colectores planos com cobertura (construção)
Cobertura transparente
(lisa, estruturada)
Serpentina de tubos
(cobre, inox, alumínio)
Placa absorsora
(cobre, alumínio)
Ar, árgon
ou vácuo
Caixa (metal,
poliamida ou fibra
de vidro)
Isolamento posterior
(lã mineral, lã de
vidro, poliuretano)
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Conceitos básicos
Tipos de colectores
Colectores em tubos de vácuo
Temperaturas superiores a 60ºC
Principais utilizações: produção de águas e pré-aquecimento industrial
De fluxo directo ou heat-pipe
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Conceitos básicos
Tipos de colectores
Colectores do tipo CPC (Concentrador Parabólico Composto)
Temperaturas inferiores ou superiores a 60ºC, dependendo do modelo.
Principais utilizações: produção de águas e pré-aquecimento industrial
De fluxo directo ou heat-pipe
Tubo de vácuo ou concentrador
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Conceitos básicos
Curva característica
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Aplicações práticas Solar Térmico
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Aplicações práticas Solar Térmico
Produção de Água Quente Sanitária
A utilização de sistemas solares térmicos para produção de Água Quente Sanitária
é a vertente mais tradicional e corrente na utilização do coletores planos.
Para o cálculo genérico sobre a acumulação, é normal a referência de 60 a 75
litros/m2 de coletor, para desfasamento de 12 horas entre produção e consumo,
devendo este valor aumentar quanto maior o desfasamento.
Hotelaria: Consumo em função da categoria do hotel (estrelas), com
consumos em 2 períodos bem definidos.
Ginásios/Spas: Consumo regular ao longo do dia, com ciclos de hora a hora.
Habitação coletiva: Consumos de referência 1 vez ao dia, permitindo cálculos
de desfasamentos médios de 24 horas.
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Aplicações práticas Solar Térmico
Produção de Água Quente Sanitária
Como princípio básico, as instalações solares para produção de AQS são
geralmente dimensionadas para satisfazer uma parte das necessidades (60-80%)
de energia térmica, com especial atenção para o mês de maior insolação, altura
em que não deve haver excesso de energia captada (fracção solar = 100%).
Nos restantes meses, haverá necessidade de uma energia convencional de
apoio.
Hotelaria e Ginásios: normalmente caldeira condensação a gás que
permitirá a satisfação das necessidades da piscina ao mesmo tempo
que garante o serviço de Água Sanitária em apoio aos coletores solares
planos.
Habitação coletiva: Caldeiras ou Esquentadores a gás para apoio,
sendo que no caso de caldeira esta pode ser central ou individual.
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Aplicações práticas Solar Térmico
Produção de Água Quente Sanitária
Hotelaria ou Ginásio: Água quente sanitária + apoio de aquecimento de
piscina com caldeira
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Aplicações práticas Solar Térmico
Produção de Água Quente Sanitária
Habitação coletiva: Água quente sanitária com apoio de caldeira
centralizada (Acumulação central ou individual)
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Aplicações práticas Solar Térmico
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Aplicações práticas Solar Térmico
Produção de Água Quente de Processo
A utilização de sistemas solares térmicos para produção de Água Quente de
Processo está normalmente associada à utilização do coletores de tubos de vácuo.
Os processos com um consumo contínuo de calor durante as horas de sol e ao
longo do ano são aqueles onde são encontradas as condições mais favoráveis
para a aplicação da energia solar.
Estes processos podem ser, por exemplo, o aquecimento de banhos líquidos para
lavagens, processos de secagem e tratamentos químicos, aquecimento de ar para
secagem e produção de vapor a baixa pressão para usos vários ou alcatrão para
vias rodoviárias.
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Aplicações práticas Solar Térmico
Produção de Água Quente de Processo
Em todos os estudos recentes confirma-se a tendência geral:
cerca de 50% da procura de calor na indústria, corresponde a temperaturas na
gama das baixas (<60ºC), médias (60ºC – 150ºC) e médias-altas (150ºC – 250ºC).
Uma percentagem bastante alta do consumo de calor no leque das médias e
médias-altas temperaturas, encontra-se nas indústrias alimentar, de papel,
têxtil e químicas.
Na gama dos 100ºC aos 200ºC a maior parte do calor de processo é usado na
indústria alimentar, têxtil e química para diversas aplicações tais como
secagem, cozimento, limpeza, extracção e muitas outras
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Aplicações práticas Solar Térmico
Produção de Água Quente de Processo
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Aplicações práticas Solar Térmico
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Aplicações práticas Solar Térmico
Produção de Frio para Arrefecimento
A utilização de sistemas solares térmicos para produção de Frio com destino ao
Arrefecimento está novamente muito ligado aos coletores de tubos de vácuo.
O processo de produção de Frio é conseguido com a associação a um Chiller de
Absorção que necessita receber água quente à temperatura de 90ºC.
Acumulação de calor em reservatório de inércia a 95ºC, de forma a
entregar água a 90ºC ao Chiller de Absorção, que com processo de troca
de calor com ΔT de 10ªC, devolve a água ao depósito a 80ºC.
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Aplicações práticas Solar Térmico
Produção de Frio para Arrefecimento
A utilização de solar térmico no inverno para produção de Aquecimento, permite
orientar o excedente de água quente disponível no verão para produção de Frio.
Neste processo, a associação do Chiller de Absorção permite o máximo
aproveitamento do coletores da instalação, tanto no inverno para produção de
Aquecimento em sistemas de baixa temperatura (piso radiante ou radiadores),
como no verão ao produzir AQS e excedente para produção de Frio.
Para qualquer uma das situações, verão ou inverno, é necessário dispor de
uma caldeira de apoio: No inverno apoia a produção de água quente
para o aquecimento, enquanto que no verão faz o apoio à produção de
AQS e ainda garante os 95ºC no acumulador que abastece o Chiller de
Absorção para a produção de Frio.
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Mercado
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1.000.000 m2 … foi em 2013
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Muito Obrigado
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