Aquecimento Solar do Ar (ASA)
Análise de Projeto
Curso de Análise de Projeto de Energia Limpa
Sistema de Aquecimento Solar do Ar, Quebec, Canada
Foto cedida por : Conserval Engineering
© Ministro de Recursos Naturais Canada 2001 – 2006.
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Objetivos
• Revisar conceitos básicos sobre
sistema de Aquecimento Solar do Ar
(ASA)
• Ilustrar considerações importantes
para a análise de projetos de ASA
• Apresentar o Modelo de Projeto de ASA
RETScreen®
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O que fornecem sistemas de ASA?
• Ar quente para ventilação
Escola, Yellowknife, Canadá
• Ar quente para processo
…mas também…


Atenuação do clima
Redução de perdas térmicas
pelas paredes

Extratificação reduzida

Melhor qualidade do ar

Coletor Solar
Foto cedida por : Arctic Energy
Alliance
Redução de problemas com
pressão negativa
Foto cedida por : Enermodal Engineering
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Operação do Sistema ASA
1. Absorvedor negro perfurado
captura energia solar
2. Ventilador força o ar através do
coletor & canopia
3. Controles regulam temperatura

Válvulas

Aquecimento auxiliar
3
7
VENTILADOR
PERDA DE CALOR
PELA PAREDE
RETORNANDO PELO
AR DE ENTRADA
5
4. Ar é distribuido através do edificio
5. Perda de calor pela parede
recuperada
6. Desestratificação
7. Válvula de bypass para verão
4
2
1
ESPAÇO
DE AR
ABSORVEDOR DO
AQUECIMENTO SOLAR
DUTO DE DISTRIBUIÇÃO
6
AR EXTERNO É AQUECIDO
PASSANDO PELO ABSORVEDOR
PASSAGEM DE AR
ESPAÇO DE AR SOB
PRESSÃO NEGATIVA
LÂMINA EM PERFIL
CONSTITUINDO CAMADA DE
SEPARAÇÃO DO VENTO
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Sistemas ASA
Comercial/Residencial
•
Dois tipos de sistemas

Ventilação dedicada (apartamentos & escolas)

Aquecimento, refrigeração & ventilação com 10-20% ar fresco
•
ASA coletor se conecta a ventiladores convencionais e dutos
•
Aquecimento
convencional
adicionado conforme
necessidade
•
Sem desestratificação
•
Ciclo economizador
permite uso de mais ar
fresco
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Sistemas Industriais ASA
•
Para ar de ventilação em fábricas, depósitos, etc
•
Dutos perfurados distribuem o ar ao nível do teto
•
Controle de
temperatura:mistura
ar fresco com
recirculado,
adicionar calor se
necessário
•
Desestratificação:
ar frio mistura com
ar do teto e desce
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ASA Sistema para Calor de Processo
•
Coletor montado em qualquer superfície
apropriada
•
Saída do coletor canalizada para
processo
•
Temperatura pode ser regulada por
Galpão de Secagem de Chá, West Java, Indonesia
Aquecedor convencional
 Válvula de Bypass

•
Secagem de safra
Requer baixas temperaturas para
evitar danos à safra

•
Foto cedida por : Conserval Engineering
Pré-aquecer ar para processo industrial
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Horas de Pico solar por dia no Plano do Coletor
Recurso Solar vs.
Demanda por Calor de Ventilação
Iqaluit, Canada, 64ºN
Lanzhou, China, 36ºN
6
6
4
4
2
2
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
1
6
6
4
4
2
2
0
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Buffalo, EUA, 43ºN
1

4

2
0
2
3
4
5
6
7
4
5
6
7
8
9
10
11
12
8
9
10
11
12
0
6
1
3
Jakarta, Indonesia, 6ºS
Moscou, Russia, 55ºN
1
2
8
9
10
11
12

2
3
4
5
6
7
Meses com temperatura média <10ºC
estão sombreados
Superficies verticais, faceando o
equador, à excessão de Jakarta
(horizontal)
Fração do mês utilizado
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ASA Economia e Custos do Sistema
1 m2 de coletor
Custo instalado:
Coletor: 100$ a 250$/m2
 Sistema de ventilação: 0$ a 100$/m2
 Total: 100$ a 350$/m2

Energia Coletada:

menos custo de atenuação convencional
1 a 3 GJ/ano
Eletricidade 0,05$/kWh
Diesel 0,30$/L
Gas 0,17$/m3
0$
20$
0,70$/L
0,45$/m3
0,12$/kWh
Economia Anual
para 2 GJ Saída
40$
60$
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Projeto de Aquecimento Solar do Ar
Considerações
•
•
Mais viável em construção nova e reforma

Crédito por atenuação

Garantir que sistema de ventilação atual é compatível com ASA facilmente
Mais cores negras tem absorvição de 0,80-0,95

•
•
•
•
Preocupação arquitetônica pode ser muito importante
Alta ocupação, mais
viável
Pode ser instalado ao
redor de janelas e portas
Ventiladores e dutos
existentes podem ser
utilizados
Baixo ou nenhum custo
adicional de manutenção
Aquecimento Solar do Ar
Componentes do Sistema
Ventilador de Exaustão
Canopia
Duto de
distribuição do Ar
Válvula de bypass
do ar de recirculação
Válvula de face
Válvula de bypass
do verão
Ventilador
Absorvedor de placas perfuradas
Foto cedida por : NRCan
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Exemplos: Canadá e EUA
Sistemas de Aquecimento do Ar de Ventilação
•
Melhoria da qualidade do ar a baixo custo
•
Tamanho varia de alguns m2 até 10.000 m2
•
Dutos podem ser localizados próximo parede sul
•
Payback de 2 a 5 anos tipicamente
•
Sistemas industriais normalmente
têm retorno mais rápido
Edificio de Apartamentos
Ontario, Canada
Coletor Brown em edificio
industrial, Connecticut, USA
Sala de aula volante, Ontario, Canada
Foto cedida por : Conserval Engineering
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Exemplo: Indonésia
Sistemas de Calor de Processo
• Normalmente sistemas de
vazão constante com
automação muto simples
Galpão de Secagem de Chá, West Java, Indonesia
• Usados para secagem de
colheita recolhida ao longo
do ano
• Melhor se estação solar
coincidir com colheita
Foto cedida por : Conserval
Engineering
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RETScreen® Aquecimento Solar do Ar
Modelo de Projeto
• Análise mundial da produção de energia, custo do ciclo de
vida e redução das emissões dos gases de efeito estufa

Ventilação do ar

Calor para processo

Recuperação de calor

Desestratificação
• Apenas 12 pontos de dados
p/ RETScreen® vs. 8.760 para
modelos de simulação horária
• Atualmente não incluido:

Sistemas avançados de HRV

Tecnologia Parede Não Solar®

Sistemas de ventilação desbalanceados
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RETScreen®
ASA Cálculo da Energia
Calcular energia
solar útil
Sistemas
industriais:
3 iterações
Calcular
eficiência
do coletor
Calcular
aumento de
temperatura e
fator de
utilização solar
Economia de
energia solar
coletada
Economia de energia
por calor recuperado
Economia de
energia
desestratificação
Economia total:
aquecimento do ar
de processo
Economia total:
aquecimento do ar
edificios comercial /
residencial
Economia total:
Aquecimento ar
prédio industrial
Ver e-Manual
Análise de Projeto de Energia Limpa:
RETScreen® Engenharia e Casos
Capítulo de Análise de Projeto de Aquecimento
Solar do Ar
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Exemplo de Validação do
RETScreen® Modelo de Projeto ASA
Comparacão com SWiftTM RETScreen
[kWh/m2/d]
SWift
Diferença
[kWh/m2/d]
Toronto, Ontario, Canada
Industrial (Aumento Temp Alta)
Industrial (Alta Eficiência)
Comercial (Alta Eficiência)
1,23
1,64
1,39
1,21
1,79
1,28
2%
-8%
9%
1,64
2,20
1,93
-15%
-9%
5%
Winnipeg, Manitoba, Canada
Industrial (Aumento Temp Alta)
Industrial (Alta Eficiência)
Comercial (Alta Eficiência)
1,40
2,00
2,03
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Conclusões
•
ASA fornece ventilação e aquecimento do ar de processo
•
Locais através do mundo possuem energia solar disponível quando há
necessidade de aquecimento do ar de ventilação
•
ASA serve como atenuador climático e é compatível com sistemas de
ventilação convencionais
•
Para sistemas ASA, RETScreen® calcula

Energia coletada, eficiência e aumento de temperatura

Recuperação da perda de calor pelas paredes

Redução da perda de calor por desestratificação
•
RETScreen® realiza análise annual com cálculo dos recursos mensais
e pode obter precisão comparável a modelos de simulação horária
•
RETScreen® pode gerar economia significativa no custo do estudo de
viabilidade
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Perguntas?
Módulo de Análise de Projeto de Aquecimento Solar do Ar
RETScreen® International Curso de Análise de Projeto de Energia Limpa
Para informações adicionais consultar a página Web do RETScreen em
www.retscreen.net
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