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/kgC 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 = ll 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 = ll + 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
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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.
