Projetando uma instalação de
aquecimento solar passo a passo
Roteiro
Projetos de Sistemas de Aquecimento Solar
•
CB55 - ABNT
ABRAVA sedia a CB55 e através do programa
NORMASOL vem revisando criando as
normas do setor de aquecimento solar;
•
NBR 15569
Norma estabelece os requisitos para o sistema
de aquecimento solar (SAS), considerando
aspectos de concepção, dimensionamento,
arranjo hidráulico, instalação e manutenção,
onde o fluido de transporte é a água;
Roteiro
Projetos de Sistemas de Aquecimento Solar
•
CB55 - ABNT
Documentação do SAS
O 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
Roteiro
Projetos de Sistemas de Aquecimento Solar
Documentação 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;
Roteiro
Projetos de Sistemas de Aquecimento Solar
Documentação 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 componentes
elétricos (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;
Contextualização
Projetos de Sistemas de Aquecimento Solar
As melhores oportunidades para economizar energia e água são
obtidas ainda na fase de design e projeto das edificações. É
geralmente neste estágio quando decisões fundamentais são
tomadas no que diz respeito ao conceito energético da edificação,
seu funcionamento e componentes.
Decida antecipadamente pelo aquecimento solar, para que todos
os 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
Roteiro
Projetos de Sistemas de Aquecimento Solar
Roteiro
O dimensionamento de instalações solares térmicas
depende principalmente:
•Das condições climásticas locais
• Da demanda de calor
• Da fração solar desejada
• Rendimento da instalação e sua configuração
Roteiro
Solicitant e
Dat a
Client e
Con tato
Ender eço
Bairr o
CEP
Cidade
T elefon e/Fa x
UF
E-m ail
Pontos de
cons umo
Chuveir o
La va bo
Nº de pa vimento s
Ducha Higiênica
Hidr omass agem
Nº d e aptos
Cozin ha
N° Ocu pantes / Ap to/ Casa
Serviços
Ca ra ct erí st ica s
da Obra
Ob servaçõe s:
Nã o existe e será part e integ rante do p rojeto
Ci rc uito Hidráuli co
de Á gua Q uente
Co bre
CPVC
Em co nstru ção
PEX
Já existe
aço g alvanizado
o utros :
Pressão de T rab alho:
m.c.a
ou
kgf/cm
2
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% sombr eado as 17: 00 hor as do mesm o dia.
Ob servaçõe s:
Aque c iment o At ua l
Bo mba d e Calor
Diesel
Elétr ico
GL P
GN
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
Outr os:
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)
Fevere ir o
Março
Ab ril
M aio
Junho
Julho
A gosto
Setemb ro
Outubr o
Novembro
O bs : Ca so a op çã o de ba ck up se ja igu a l ao a qu ec ime n to atu al, n ão há n ec ess ida de d e pr ee nc he r o q ua dr o ab aix o n ov ame nt e
Opçã o de Bac k up pa ra o
Aque ci ment o Sol ar
Ta ri fa çã o loca l
kW h
Bomba de Calor
Diesel
GL P
Outr os:
GN
kg GL P
Elétr ico
m3 GN
M arca /Modelo
Litr o de Die sel
Outro
Dezembro
Aquecimento Auxiliar
Potên cia:
Dados d a Obra
Car acterísticas do Loc al da Instalação
Janeiro
Dados
Projetos de Sistemas de Aquecimento Solar
• Formulários
• Estudos de Casos
Roteiro
Consumo de Água Quente NB128
Edificação
Consumo
Alojamento Provisório
24 per capita
Casa Popular ou Rural
36 per capita
Residência
45 per capita
Apartamento
60 per capita
Quartel
45 per capita
Escola Internato
45 per capita
Hotel (s/ cozinha e s/ lavanderia)
Hospital
Restaurante e similares
Lavanderia
36 por hóspede
125 por leito
12 por refeição
15 por kg roupa seca
Roteiro
Consumo de Água Quente
Roteiro
Fração do Consumo de Água
Quente
Consumo de Água Quente - Perfis
0,16
0,14
0,12
0,10
0,08
0,06
0,04
0,02
0,00
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
ASHRAE
CEMIG
Roteiro
Vivendas unifamiliares baixa renda
Roteiro
Vivendas multifamiliares de baixa renda
416 unidades atendidas aquecimento solar
Roteiro
Vivendas 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

Roteiro
Vivendas multifamiliares na China
Roteiro
Vivendas multifamiliares na China
Roteiro
Vivendas Unifamiliares
• Demanda diária de água quente:
• NBR 7198
• Bom senso
• Experiência
• Protocolos de medição e verificação
O objetivo do
dimensionamento é determinar
qual é a área coletora e o
volume do sistema de
armazenamento necessário
para atender à demanda de
energia útil de um
determinado perfil de
consumo.
Roteiro
Vivendas Multifamiliares
Numero de apartamentos
Fator de simultaneidade
Menos de 10 apartamentos
f =1
Entre 10 e 15 apartamentos
f=0,9
Entre 15 e 25 apartamentos
f=0,8
Mais de 25 apartamentos
f-0,7
Roteiro
Meios de Hospedagem
Tipo de Estabelecimento
(no de estrelas)
Consumo diário de Água
Quente a 60o C por quarto
-
50 litros
1
70 litros
2-3
100– 140 litros
4-5
160 litros
Roteiro
Meios de Hospedagem
Hotel Tropical
Salvador– Bahia
Volume diário 30.000 litros
Área coletora de 270 m2
Roteiro
Meios de Hospedagem
Hotel Portobelo
Demanda Diária: 7.000 litros
Área Coletora 57 m2
Paradise Resort Hotel
Demanda Diária: 21.000 litros
Roteiro
Meios de Hospedagem – Moteis
Roteiro
Hospitais
Lifecenter
Local: Belo Horizonte/ MG
Área Coletora: 132 m2
Local: Arujá / SP
Volume: 18.000 litros
Área Coletora: 149,6 m2
Volume: 12.000 litros
Fonte: Solar / Gás
Vila Alpina
Local: São Paulo/SP
Área Coletora: 170 m2
Volume: 20.000 litros
Roteiro
Histogramas de consumo de água quente
Horário
diário
mensal
Roteiro
Demanda diária de energia
Lmês
Vmês c p (Tbanho  Tamb )

kWh/mês 
1000
3600
 : densidade da água, considerada igual a 1000kg/m3
Vmês : volume de água quente requerido por mês, em litros
cp : calor específico da água a pressão constante igual a
4,18 kJ/kgC
Tbanho: temperatura da água quente
Tamb: temperatura ambiente local
onde
Fundamentos de Solarimetría
Radiação Solar
Importância
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 Solar
Energia inesgotável
Radiação Solar
Emissão Espectral
Todos os corpos emitem radiação eletromagnética
como conseqüência de sua energia interna que, em
condições de equilíbrio, é proporcional à
temperatura do corpo.
Coletores Solares
Vidros – Propriedades espectrais
Curvas típicas de transmissividade espectral para vidros
lisos com diferentes espessuras
Radiação Solar
Emissão Espectral – lei do deslocamento de Wien
max,T = 2897,8 m.K
Temperatura
max
(K)
(m)
423
5777
6,85
0,50
Radiação Solar
O 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 Solar
Constante 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 Solar
Radiação Solar Global Diária
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, é
espalhada por aerossóis, poeira,
ou mesmo, refletida pelos
elementos constituintes dessa
atmosfera
G  GB  GD
Radiação Global = Radiação Direta + Radiação Difusa
Radiação Solar
Convenções
Convenção utilizada por Duffie e Beckmann [1991], na qual
G - valores instantâneos da radiação solar
I - valores integrados em média horária
H - valores integrados em média diária
Valores da radiação solar em média mensal são identificados
pela barra, na forma
Radiação Solar
Convenções e unidades
kWh/m2 e MJ/ m2
1MJ = 0,2778 kWh
Radiação Solar
Medição da radiação solar
Radiação Solar
Radiação Solar Global Diária
Radiação Solar
Menor média anual de
irradiação solar no Brasil
(SC) é cerca de 30% acima
da maior média de
irradiação anual da
Alemanha (Um dos lideres
do mercado Europeu nesse
segmento)
Alemanha
SE Brasil
Fonte: CEPEL, 2006
NE Brasil
Radiação Solar
Se fosse toda coberta por
energia solar, a superfície
da cidade de São Paulo
(1524 km2), seria capaz de
produzir mais de 50% de
todo o consumo de energia
elétrica do Brasil
Alemanha
SE Brasil
Fonte: CEPEL, 2006
NE Brasil
Geometria Solar
Geometria Solar
Angulos solares
•
Qual radiação solar incide nos diferentes telhados da
casa?
• Localidade
• Angulos solares
• Sombreamento
Geometria Solar
Posicionando 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 Solar
Latitude e Longitude
Latitude 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 Solar
Latitude e Longitude
Latitude de Maceió
- 9,64o
Altitude de Maceió
6,5 m
Geometria Solar
Localidades
Geometria Solar
Os 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 Solar
Os movimentos da Tierra
Geometria Solar
Declinação 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
 284  d 
suas coordenadas a declinação solar ( ).(23
Planilha)
,45 o sen  2 


365 
Geometria Solar
Garantir que o coletor solar enxergue o
Sol por mais horas
Geometria Solar
Declinação Solar
Planilha
Geometria Solar
Inclinação
Geometria Solar
Inclinação
Na construção civil - dado em termos de porcentagem
Exemplo: ângulo de 30o
30
100
 30 
  arctan 

100


tan  
30 cm

100 cm
Geometria Solar
Inclinação
Exemplo : Determine o ângulo de inclinação do
telhado da figura anterior, projetado com uma inclinação
de 35%.
35
100
 35 
  arctan 

 100 
  19 , 29
tan  
35 cm
b
100 cm
Geometria Solar
Orientação
Geometria Solar
Orientação
Geometria Solar
Usando a bússola
NORTE
MAGNÉTICO
NORTE
MAGNÉTICO
NORTE
GEOGRÁFICO
N
W
W
N
W
N
S
E
E
S
E
S
1º PASSO
2º PASSO
3º PASSO
Geometria Solar
Usando a bússola
Capital
Porto Alegre
Florianópolis
Curitiba
São Paulo
Belo Horizonte
Rio de Janeiro
Vitória
Salvador
Aracaju
Maceió
Recife
João Pessoa
Natal
Fortaleza
Teresina
São Luis
Belém
Macapá
Palmas
Manaus
Boa Vista
Porto Velho
Rio Branco
Goiânia
Cuiabá
Campo Grande
Brasília
Declinação magnética
(em graus)
-14,74
-17,46
-17,3
-19,6
-21,5
-21,4
-22,8
-23,1
-23,1
-22,9
-22,6
-22,4
-22,1
-21,6
-21,4
-20,7
-19,5
-18,5
-19,9
-13,9
-14,0
-10,6
-7,34
-19,2
-15,1
-15,2
-20,0
Geometria Solar
Orientando corretamente- usando a planilha
Geometria Solar
Inclinando corretamente
Critério 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 = ll 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 = ll + 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 Solar
Para esta cidade:
Verão
Ano todo
Inverno
O coletor solar
Quanta energia ele vai produzir?
Coletores Solares
Produzindo energia
•
Quanto de energia o coletor vai produzir ?
• Ensaios de Etiquetagem e curvas de eficiencia
Coletores Solares
Fluxos de energia
Coletores Solares
Fluxos de energia
Coletores Solares
Fluxos 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
U = coeficiente global de perdas (W/m²K):
L
Coletores Solares
Fluxos 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 é
linear.
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 Solares
Perdas óticas e perdas térmicas
Coletores Solares
Balanço de energia
Qabsorvido   c p G A
Q
perdas
 U A (T  T
L
p
amb
)
U L  U topo  U base  U laterais
Q
util
A

Aext
 A [  G  U (T  T
c
p
L
p
amb
)]
F RU L (T fi  Tamb ) 

 FR c p 

G


Coletores Solares
Fluxos 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..
Coletores Solares
Curvas de eficiencia
80
70
Fr(tα)
60
Efi ci ênc ia (%)
50
FrUL
40
30
Coletor fechado
20
10
Coletor aberto
0
0
0,01
0,02
0 ,0 3
0 ,0 4
0,05
0,06
( Te -Ta m b )/G
 =
A transp  
F R U L T fi - T amb



F
R



v
p 
A ext  
G



0 ,0 7
Coletores Solares
Curvas de eficiencia
Coletores Solares
Comparando tecnologias
Coletores Solares
Tabela do Inmetro
Roteiro
Quantos coletores utilizar?
Contrariamente ao critério de dimensionamento para os
equipamentos 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 necessidades
energéticas médias anuais. Para este tipo de tecnologia
não se considera a ponta máxima previsivel do consumo
energético, mas o balanço médio anual.
Fração Solar
Economia e Viabilidade
Fração Solar
Economia
Fração solar
parcela de energia requerida
para aquecimento da água que é
suprida pela energia solar, em
média anual
30 % de energia conv encional
70 % de f ração solar térmica
Analise Econômica
Comparativo de Consumo de GN Estimado
14000,00
Consumo GN (m³)
12000,00
10000,00
8000,00
6000,00
4000,00
2000,00
0,00
GN (m³)
Jan
Fev
Mar
Abr
M ai
Jun
Jul
Ago
Set
Out
Nov
Dez
10728,24 9610,16 10580,87 10981,14 11582,96 11808,29 12496,63 12467,16 11694,20 11612,43 10895,57 11140,86
Solar + GN (m ³) 3175,08 2366,78 2646,42 3965,73 5123,62 5575,16 5564,95 4891,43 4007,63 3638,80 3299,55 4111,45
Analise Econômica
Custo Operacional Estim ado
Alternativa
Mem ória 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 Anual
Estimada
(GN) – (Solar + GN)
32.000 m3
(64,0%)
Fração Solar
Fração solar
Economia
Area coletora
Cuidados de Projeto e Instalaçao
Cuidados de projeto
Porte das Instalações
APLICAÇAO AQUECIMENTO CENTRAL
Escopo A1 - Qualificada para instalações residenciaisvolume 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 projeto
Porte das Instalações
APLICAÇAO AQUECIMENTO DE PISCINA
Escopo A1 - Qualificada para instalações residenciaisárea 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
Principais problemas em instalação solares
SISTEMA DE
AQUECIMENTO
SOLAR
11%
ARQUITETÔNICO
33%
HIDRÁULICA
56%
Cuidados de projeto
Condições de Instalação
Hidráulica
Automação
Viabilidade Econômica
Espaço, Fixação, Sombreamento
Circulação e Balanceamento
Solar, Apoio, Anel, etc
Economia
Cuidados de projeto
Termossifão Tubular
VEM DA CAIX A
D' ÁGUA
ÁGUA QUE NTE
VEM DA CAIXA
D'ÁGUA
SIFÃO
ÁGUA FRIA
30 cm
Cuidados de projeto
Espaço disponível
Cuidados de projeto
Resistência estrutural
O SAS e a estrutura de apoio, incluindo os componentes
da edificação, devem resistir a:
peso próprio do coletor solar, componentes e reservatório
térmico em regime de trabalho;
sobrecargas (incluindo vento);
expansão e contração térmica.
Cuidados de projeto
Estruturas de Suporte
Se o ponto de fixação do coletor solar e seu
suporte forem feitos de metais diferentes, eles
devem 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 não
prejudique a estabilidade da edificação.
Os suportes devem ser instalados de modo
que não ocorram danos nos coletores solares
devido à dilatação térmica.
O SAS e seus componentes não devem
comprometer o escoamento de água, a
impermeabilização da cobertura e a
resistência estrutural.
Cuidados de projeto
Estruturas de Suporte
Cuidados de projeto
Estruturas de Suporte
Cuidados de projeto
Estruturas de Suporte
Beneficios da Tecnología
Geração de empregos
Beneficios da Tecnología
Geração de empregos
Cuidados de projeto
Estruturas de apoio
Cuidados de projeto
Sombreamento
Os coletores solares devem ser instalados de forma a
evitar locais sujeitos à sombra (vegetação, edificações
vizinhas, outros coletores solares, reservatórios
térmicos, elementos arquitetônicos etc).
d=hxk
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 projeto
Sombreamento - equinocios
Cuidados de projeto
Sombreamento - Solsticio de Verao
Cuidados de projeto
Sombreamento - Solsticio de Inverno
Cuidados de projeto
Insercao dos Coletores Solares
Cuidados de projeto
Arranjo de coletores
O arranjo hidráulico de coletores solares deve considerar a perda de
eficiência térmica do SAS e assegurar adequado equilíbrio hidráulico.
Cuidados de projeto
Conexionado paralelo de canais
15ºC
22ºC
22ºC
22ºC
15ºC
15ºC
15ºC
Máximo Recomendado: 5 a 6 coletores por bateria
22ºC
Cuidados de projeto
Conexionado série
Eficiência Instantânea
22ºC
15ºC
28ºC
22ºC
28ºC
dT/G
Máximo Recomendado: 3 associações
33ºC
33ºC
37ºC
Cuidados de projeto
Arranjo de coletores
Cuidados de projeto
Conexionado serie-paralelo
Balanceamento Hidráulico
B
A
Cuidados de projeto
Arranjo de coletores – associação mista
Balanceamento Hidráulico
B
A
Cuidados de projeto
Arranjo de coletores
Cuidados de projeto
Vazãodo fluido de trabalho
O valor da vazão total de operação (Q ) do circuito primário
o
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
litros por hora por m²)*, devendo-se ainda determinar a área
útil (A ) da(s) bateria(s) de coletores interligados em
u
paralelo que recebe o fluido de trabalho diretamente da
bomba hidráulica;
Cuidados de projeto
Vazão do fluido de trabalho
Cuidados de projeto
Vazão do fluido de trabalho
Cuidados de projeto
Vazão do fluido de trabalho
Cuidados de projeto
Dimensionamento da tubulação
Diâmetro
Velocidades máximas
Vazões máximas
(mm)
(pol)
m/s
l/hora
15
22
28
35
1/2
3/4
1
1.1/4
1,6
1,95
2,25
2,50
720
2.160
4.320
9.000
42
54
66
1.1/2
2
2.1/2
2,50
2,50
2,50
14.400
20.520
32.040
79
104
3
4
2,50
2,50
43.200
64.800
De acordo com a norma NBR 5626-98, a velocidade
máxima da água nas tubulações não deve ultrapassar 3
m/s.
Cuidados de projeto
Bombas 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
Cuidados de projeto
Sistemas de controle e monitoração
O 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 projeto
Isolamento térmico
Isolamento Térmico - Polietileno Expandido
Diâmetro da tubulação
(mm)
Espessura do Isolamento
(mm)
D ≤ 22
5
22 > D ≥ 66
10
D > 66
20
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.
Cuidados de projeto
Isolamento térmico
Cuidados de projeto
Isolamento térmico
Cuidados de projeto
Congelamento
Válvulas anti-congelamento
Sistemas de troca indireta
Outros sistemas
Cuidados de Projeto
Trocadores 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 está
fora do depósito).
Cuidados de Projeto
Trocadores 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 projeto
Estratificação térmica
Cuidados de projeto
Arranjo de reservatórios térmicos
Cuidados de projeto
Interligação reservatórios térmicos e sistema auxiliar
Cuidados de projeto
interligação 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 préaquecimento 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 projeto
Válvulas 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
Cuidados de projeto
Vasos 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 projeto
Aquecimento Solar Indireto
Cuidados de projeto
Válvulas 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
funcionamento e a gama de regulação.
limite
de
Aquecimento Solar em
Edificações Multifamiliares
Tipologias
Tipos de instalações de aquecimento solar
1. Sistema individual
2. Sistema central com armazenamento e apoio coletivos
3. Sistema central com armazenamento central e apoios individuais
4. 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 Solares
Projetando para o futuro
A idéia das Cidades Solares

Cidades Solares é uma iniciativa do Departamento Nacional de
Aquecimento Solar (DASOL), da ABRAVA – Associação
Brasileira 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 que
sensibilizem os poderes públicos municipais para a criação de
leis de incentivo ao uso de aquecimento solar.
A evolução das Cidades Solares
Projetos de leis solares
60
50
49
40
30
20
10
9
3
0
0
2001
0
2002
4
0
2003
2004
ano
2005
2006
2007
A evolução das Cidades Solares
Cida de s com Leis Solares Aprovadas
14
12
12
10
8
6
4
4
2
2
2
2
2
1
0
2001
2002
2003
2004
Ano
2005
2006
2007
Políticas públicas para o incentivo
à 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 incentivo
à energia solar
Obrigação legal de
instalação ou preparação
da instalação
Israel – Obrigatório desde
1980 ( + 90% das
residências usam
aquecedores solares)
* Aquecimento solar em
um pais onde há intensa
escassez de água
Políticas públicas para o incentivo
à energia solar
Obrigação legal de instalação
ou preparação da
instalação
• Barcelona (1999)
• 53 cidades espanholas
(2001)
• Código Nacional de
Edificações ( 2006)
Políticas públicas para o incentivo
à energia solar
Obrigação 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 incentivo
à 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 incentivo
à energia solar
Incentivos 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 incentivo
à 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 nosso
compromisso futuro com a sustentabilidade do
Planeta;

Assim como a infra-estrutura, as edificações têm
vida útil de várias décadas e a demanda por água,
energia e serviços ambientais estabelecidos quanto
da definição do projeto e de sua implantação
acontecerá ao longo de toda a vida útil das obras.