Sistemas de
Aquecimento
Solar
COLETORES SOLARES
Qualidade e normas
COLETORES SOLARES
Aquecimento solar no Brasil
• Início mercado: 70’s
• Mercado crescido
nos anos 80
• Alguns fabricantes,
projetistas e
instaladores sem
capacitação
• Descrédito solar
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Normatização assegura
• Qualidade
construtiva
• Caracteriza
desempenho
• Qualidade do
projeto e instalação
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Normas ABNT
• NBR-7198 - Projeto e instalação água quente
predial
• NBR-10184 - Coletores - desempenho
• NBR-10185 - Reservatórios – desempenho
• NBR-15569 - Sistemas de aquecimento solar de
água em circuito direto Projeto e Instalação
(substitui a NBR-12269 Execução de
instalações de sistemas de aquecimento solar)
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Caracterização de Coletores
Indoor
• Procedimento atual:
testes estáticos
– Outdoor
– Indoor
Outdoor
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Caracterização de Coletores
• Procedimento novo:
testes quase-dinâmicos
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Etiquetagem PROCEL
• Governo recomenda
produtos.
Rotulagem, ou
etiquetagem.
• Brasil: um dos
únicos a
recomendar
coletores solares
(Flórida – FSEC).
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Diferença
• Uma geladeira ruim ocupa
o espaço de qualquer
outra geladeira.
• O desempenho do coletor
está vinculado à condição
operacional
• Um coletor de baixo
desempenho pode ser
utilizado em maior
quantidade, se o preço
permitir.
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Eficiência
Eficiência de coletores
aquecimento de piscina
água quente residencial
ar quente residencial
água para processo (industrial)
100%
80%
tubo evacuado
60%
placa plana
plástico
40%
20%
0%
0
20
40
60
80
100
120
140
160
(T - Tamb) [°C]
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Europa
• Não se recomenda
coletores.
• Apenas se
caracteriza cada
coletor
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Projeto e Dimensionamento
• Consumo de água quente
• Métodos de estimativa do desempenho
– f-Chart
– TRNSYS
– NBR 15569
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Projeto e Dimensionamento
• Projetar o sistema
• Estimar a energia fornecida pelo
sistema de aquecimento solar
• Dimensionar o tamanho das instalações
• Fornecer subsídios para a análise
econômica
COLETORES SOLARES
Simulação do Desempenho
• Simulações simplificadas
–
–
–
–
–
pouco controle sobre os parâmetros de projeto
menor precisão
pré-dimensionamento
conhecimento técnico intermediário
dados de irradiação solar médios mensais
• Simulações detalhadas
–
–
–
–
–
maior controle sobre os parâmetros de projeto
maior precisão
projetos maiores
necessário conhecimento técnico avançado
dados de irradiação solar em base horária
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ABNT NBR 15569
Sistema de aquecimento solar
de água em circuito direto –
Projeto e Instalação
COLETORES SOLARES
Objetivos NBR 15569
• Esta Norma estabelece os requisitos para o Sistema de
Aquecimento Solar (SAS), considerando aspectos de
concepcção, dimensionamento, arranjo hidráulico,
especificação de componentes, instalação e manutenção, onde
o fluido de transporte é a água.
• Esta Norma se aplica a SAS compostos por coletores solares
planos, com ou sem reservatórios térmicos, e com eventual
sistema de aquecimento auxiliar.
• Esta Norma é aplicável aos sistemas onde a circulação de água
nos coletores solares se faz por termossifão ou por circulação
forçada.
• Esta Norma não é aplicável ao aquecimento de água de
piscinas e nem a sistemas de aquecimento solar em circuito
indireto.
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Classificação dos SAS
NBR 15569
Atributo
Categorias
I
II
III
Arranjo
Solar mais auxiliar
Somente solar
Pré-aquecimento solar
Circulação
Natural ou termosifão
Forçada
-
Regime
Acumulação
Passagem
-
Armazenamento
Convencional
Acoplado
Integrado
Alimentação
Exclusiva
Não exclusiva
-
Alívio pressão
Respiro
Conjunto Válvulas
-
COLETORES SOLARES
Inclinação das placas
COLETORES SOLARES
Azimute das placas
COLETORES SOLARES
Orientação das placas
6500
horizontal
inclinação = 28° / azimute = 0°
inclinação = 28° / azimute = 45°
6000
Irradiação Solar [Wh/m2]
5500
5000
4500
4000
3500
3000
2500
1
2
3
4
5
6
7
8
Mês
COLETORES SOLARES
9
10
11
12
Esquema de circuito para termossifão
COLETORES SOLARES
Esquema de COLETORES
circuito para
circulação forçada
SOLARES
Valores sugeridos para consumo diário
de água quente
Peças
Consumo
mínimo
Consumo
máximo
Ciclo diário
(minuto/pessoa)
Temperatura de
consumo (°C)
Ducha de banho
3,0 l/min
15,0 l/min
10
39-40
Lavatório
3,0 l/min
4,8 l/min
2
39-40
Ducha higiênica
3,0 l/min
4,8 l/min
2
39-40
Banheira
80 l
440 l
Banhos
39-40
Pia de cozinha
2,4 l/min
7,2 l/min
3
39-40
Lava-louças (12
pessoas)
20 l
20 l
Ciclo de lavagem
39-50
Máquina de lavar
roupa
90 l
200 l
Ciclo de lavagem
39-40
COLETORES SOLARES
Metodologia de cálculo sugerida
a) Determinar o volume de água quente consumida:
V
consumo
= ∑ (Q pu × t u × frequência _ de _ uso)
b) Calcular o volume do sistema de armazenamento
V
armaz .
=
V
× (Tconsumo − Tambiente )
(Tarmaz . − Tambiente )
consumo
c) Calcular a demanda de energia útil [kWh/dia]
Eútil =
Varmaz . × ρ × C p × (Tarmaz . − Tambiente )
3.600
COLETORES SOLARES
Metodologia de cálculo sugerida
d) Calcular a área coletora:
( Eútil + E perdas ) × FC instal × 4,901
Acoletora =
PMDEE × I G
E perdas = 0,15 × Eútil
PMDEE = 4,901 × ( FR (τα ) − 0,0249 × FRU L )
FC instal =
1
1 − [1,2 × 10 −4 × ( β − β recom ) 2 + 3,5 × 10 −5 × γ 2 ]
COLETORES SOLARES
Roteiro de verificações preliminares para
avaliação de viabilidade para instalação
do SAS
Para avaliação da viabilidade técnica para instalação do SAS
devem ser realizadas as seguintes verificações preliminares:
•
1. Identificar localização das prumadas, ponto de abastecimento de água fria e
ponto de entrega de água quente.
•
2. Verificar as características da fonte de energia elétrica como tensão de
alimentação compatível com o equipamento, quadro de comando, corrente dos
disjuntores compatível com o equipamento, bitola e estado de conservação dos
cabos de ligação, uso de DR's.
•
3. Verificar o estado de conservação das tubulações de água fria/quente
existentes, bem como sua adequação no tocante a dimensões, isolamento
térmico, conexões para admissão, saída e dreno da água.
•
4. Identificar para o(s) coletor(es) solar(es), reservatório(s) térmico(s) e caixa(s)
d'água, se o local onde cada um será instalado comportará os mesmos.
COLETORES SOLARES
Roteiro de verificações preliminares para
avaliação de viabilidade para instalação
do SAS
Para avaliação da viabilidade técnica para instalação do SAS
devem ser realizadas as seguintes verificações preliminares :
•
5. Verificar se a orientação do local de instalação do(s) coletor(es) solar(es)
está para o Norte ou se o desvio existente não está acima do recomendado.
•
6. Identificar possíveis sombreamentos no local de instalação do(s) coletor(es)
solar(es) devido construções vizinhas, árvores, obstáculos ou o próprio telhado.
•
7. Verificar se há condições estruturais mínimas para onde o peso do(s)
coletor(es) solar(es), respectivos suportes, reservatório(s) térmico(s) e caixa(s)
d'água serão transportados e instalados.
•
8. Verificar as condições de acesso ao(s) coletor(es) solar(es) e reservatório(s)
térmico(s) para realização da instalação e posterior manutenção e limpeza.
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Roteiro de verificações preliminares para
avaliação de viabilidade para instalação
do SAS
Para avaliação da viabilidade técnica para instalação do SAS
devem ser realizadas as seguintes verificações preliminares :
•
9. Verificar a acessibilidade dos equipamentos nos locais de instalação e, caso
seja necessário, se existe condições para transporte vertical.
•
10. Identificar todo o material que possa ser necessário na instalação ou as
distâncias aos fornecedores de materiais mais próximos.
•
11. Verificar se a pressão do ponto de alimentação hidráulica do SAS é
compatível com as características dos produtos a serem instalados.
•
12. Verificar origem e qualidade do abastecimento de água fria.
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Roteiro de verificações preliminares para
avaliação de viabilidade para instalação
do SAS
Na identificação do não atendimento das condições
de instalação, o responsável pela instalação deve
comunicar ao responsável pelo SAS para que sejam
providenciadas as correções necessárias que
possibilitem a sua correta instalação e operação.
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