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Sistemas de Aquecimento
COLETORES SOLARES
Aquecimento Solar
Qualidade e normas
COLETORES SOLARES
Aquecimento solar no Brasil
• Início mercado: 70’s• Mercado crescido
nos anos 80
COLETORES SOLARES
• Alguns fabricantes, projetistas e instaladores sem capacitação
• Descrédito solar
Normatização assegura
• Qualidade construtiva
• Caracteriza desempenho
COLETORES SOLARES
desempenho• Qualidade do
projeto e instalação
Normas ABNT• NBR-7198 - Projeto e instalação água quente
predial• NBR-10184 - Coletores - desempenho
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• 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)
Caracterização de Coletores• Procedimento atual:
testes estáticos– Outdoor– Indoor
Indoor
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– Indoor
Outdoor
Caracterização de Coletores
• Procedimento novo: testes quase-dinâmicos
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Etiquetagem PROCEL
• Governo recomenda produtos. Rotulagem, ou etiquetagem.
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etiquetagem.• Brasil: um dos
únicos a recomendar coletores solares (Flórida – FSEC).
Diferença• Uma geladeira ruim ocupa
o espaço de qualquer outra geladeira.
• O desempenho do coletor está vinculado à condição
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está vinculado à condição operacional
• Um coletor de baixo desempenho pode ser utilizado em maior quantidade, se o preço permitir.
80%
100%
Efic
iênc
ia
tubo evacuado
aquecimento de piscinaágua quente residencial
água para processo (industrial)ar quente residencial
80%
100%
Efic
iênc
ia
tubo evacuado80%
100%
Efic
iênc
ia
tubo evacuado
aquecimento de piscinaágua quente residencial
água para processo (industrial)ar quente residencial
Eficiência de coletores
COLETORES SOLARES
0%
20%
40%
60%
0 20 40 60 80 100 120 140 160
(T - Tamb) [°C]
plástico
placa plana
tubo evacuado
0%
20%
40%
60%
0 20 40 60 80 100 120 140 160
(T - Tamb) [°C]
plástico
placa plana
tubo evacuado
0%
20%
40%
60%
0 20 40 60 80 100 120 140 160
(T - Tamb) [°C]
plástico
placa plana
tubo evacuado
Europa
• Não se recomenda coletores.
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• Apenas se caracteriza cada coletor
Projeto e Dimensionamento
• Consumo de água quente• Métodos de estimativa do desempenho
COLETORES SOLARES
• Métodos de estimativa do desempenho– f-Chart– TRNSYS– NBR 15569
Projeto e Dimensionamento
• Projetar o sistema• Estimar a energia fornecida pelo
COLETORES SOLARES
• Estimar a energia fornecida pelo sistema de aquecimento solar
• Dimensionar o tamanho das instalações• Fornecer subsídios para a análise
econômica
Simulação do Desempenho• Simulações simplificadas
– pouco controle sobre os parâmetros de projeto– menor precisão– pré-dimensionamento– conhecimento técnico intermediário
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– 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
ABNT NBR 15569Sistema de aquecimento solar de água em circuito direto –
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de água em circuito direto –Projeto e Instalação
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
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• 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.
Classificação dos SAS NBR 15569
Atributo Categorias
I II III
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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 -
Inclinação das placas
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Azimute das placas
COLETORES SOLARES
Orientação das placas
5000
5500
6000
6500
horizontalinclinação = 28° / azimute = 0° inclinação = 28° / azimute = 45°
[Wh/
m2 ]
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1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 122500
3000
3500
4000
4500
Irrad
iaçã
oS
olar
Mês
COLETORES SOLARES
Esquema de circuito para termossifão
COLETORES SOLARESEsquema de circuito para circulação forçada
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
COLETORES SOLARES
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
a) Determinar o volume de água quente consumida:
)__( usodefrequênciatQV upuconsumo××=∑
b) Calcular o volume do sistema de armazenamento
Metodologia de cálculo sugerida
)( TTV −×
COLETORES SOLARES
c) Calcular a demanda de energia útil [kWh/dia]
600.3
)( .. ambientearmazparmaz
útil
TTCVE
−×××=
ρ
)(
)(
.
.
ambientearmaz
ambienteconsumo
TT
TTVV consumo
armaz −−×
=
d) Calcular a área coletora:
G
instalperdasútil
coletora IPMDEE
FCEEA
×××+
=901,4)(
útilperdas EE ×= 15,0
Metodologia de cálculo sugerida
COLETORES SOLARES
)0249,0)((901,4 LRR UFFPMDEE ×−×= τα
]105,3)(102,1[1
12524 γββ ××+−××−
=−−
recom
instalFC
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.
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• 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.
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.
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• 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.
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.
Roteiro de verificações preliminares para avaliação de viabilidade para instalação
do SAS
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• 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.
Na identificação do não atendimento das condições de instalação, o responsável pela instalação deve comunicar ao responsável pelo SAS para que sejam
Roteiro de verificações preliminares para avaliação de viabilidade para instalação
do SAS
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comunicar ao responsável pelo SAS para que sejam providenciadas as correções necessárias que possibilitem a sua correta instalação e operação.