Como funciona o aquecimento solar ?
A energia solar térmica para o aquecimento de água tem despertado interesse mundial principalmente devido a sua importância social, econômica, ambiental e tendo em vista o recurso solar abundante em nosso planeta.
A luz que atinge o coletor é absorvida, convertendo a maior parte desta energia recebida em calor e consequentemente aquece a água.
A figura 1 ilustra um coletor tradicional. A água que é aquecida pelo coletor é armazenada no reservatório térmico chamado boiler. Este reservatório mantém a temperatura da água de forma a retardar a perda de calor para o ambiente.
No Brasil temos um grande potencial energético devido ao alto índice solarimétrico em todo território, mas a utilização de chuveiro elétrico ainda atende a maior parte da população por ter um baixo custo inicial e a praticidade da rápida instalação. A desvantagem do chuveiro para o setor de energia é a alta potência demandada pelos chuveiros em determinados horários de pico, podendo sobrecarregar o sistema , forçando a concessionária a ampliar sua rede para atender a sobrecarga, mesmo que a demanda média seja baixa fora deste horário. Este desperdício vai refletir no bolso do usuário, pagando uma conta mais alta. Ao longo da história do Brasil , como por exemplo em 2001, podemos observar os apagões devido a sobrecarga no horário de pico.
Um país modelo é o Estado de Israel , onde 90% das casas usam o sol para aquecer a água, não desperdiçando energia com aquecimento. O Brasil também está em uma curva ascendente nesta evolução sustentável e econômica para o usuário e ou empresa.
O desenho da figura 3 ilustra uma instalação típica de um sistema de aquecimento solar de água, onde não gastamos energia alguma para o funcionamento do sistema. Este fenômeno é conhecido como sistema de circulação natural, termossifão, onde através da convecção natural dos fluidos, o fluído quente tende a subir , e o frio por ser mais denso tende a descer. O Sol aquece a água que flui através do coletor (o painel em seu telhado). A água que sai do coletor é mais quente do que a água que entra no mesmo. O coletor contem uma serpentina de tubos (o permutador de calor) responsável pelo aquecimento da água. A água fria, a mais densa, sempre retorna ao coletor com o efeito da gravidade e desloca a água quente do coletor para o reservatório, gerando um ciclo ininterrupto enquanto houver diferença significativa de temperatura do reservatório para o painel.
Para um dimensionamento correto devemos levar em consideração:
-Os hábitos de consumo de água pelos usuários;
-A escolha do local ideal para disponibilizar os coletores solares para o melhor aproveitamento da radiação solar ao longo do dia;
- Condições de infra estrutura para a instalação atendendo as normas NB128 e NBR7198.
A tabela da fig.4 mostra uma estimativa de consumo médio conservador.
Para um banho que utilizamos uma ducha com vazão de 7 litros por minuto e tendo a duração de 15 minutos, teremos 7 x 15 = 105 litros/ pessoa. Se forem 4 pessoas com este mesmo perfil teríamos 4x105 = 420 litros/dia. Logo o reservatório precisaria de ser de no mínimo 420litros. Para cada 1m² de coletor solar podemos considerar na região sudeste o aquecimento de 100 litros d´água. Entretanto para esta configuração, utilizando a regra matemática de proporção direta, precisaríamos de 4,2m² para aquecer 420 litros. Arredondando para cima precisaríamos de 5 placas de 1m² e ou conforme as opções do fabricante para um melhor arranjo.
Segue abaixo ,na figura 5, o esquema de ligação do sistema de aquecimento solar de água, com circulação natural, termossifão, ou seja, sem gasto de energia elétrica para a circulação e aquecimento da água no período de sol.
Segue abaixo, na figura 5, o esquema de ligação do sistema de aquecimento solar de água, com circulação natural, termossifão, ou seja, sem gasto de energia elétrica para a circulação e aquecimento da água no período de sol.
Figura 5
Segue abaixo ,na figura 6, o esquema de ligação do sistema de aquecimento solar de água, com circulação forçada, ou seja, a disposição do coletor e reservatório não possibilitam a circulação natural por termossifão. De qualquer forma o consumo da bomba d´água inserida no circuito é ínfimo, se comparado com o gasto de energia com a utilização do chuveiro convencional, ou seja, também vai economizar de forma significativa para viabilizar a implantação do sistema.
Concluindo as principais contribuições do aquecimento solar são :
-No âmbito mundial temos a redução do efeito estufa, pois as fontes de energia tradicionais são petróleo, carvão mineral e gás natural ;
-Para o Brasil , a cada m² de coletor solar, deixa-se de inundar 56m² para a geração de energia através de uma hidrelétrica;
-No caso de usinas termoelétricas elimina-se o consumo de 215kg de lenha/ano a cada m² de coletor solar;
-Quando se utiliza gás propano estima-se uma economia de 55kg de GLP/ano a cada m²;
-Na utilização de gasolina economiza 73 litros/ano e para diesel 66 litros/ano, a cada m²;
-E uma grande vantagem é o usuário economizar em sua conta de energia e recuperar o dinheiro investido no sistema de aquecimento solar ao longo dos anos.
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