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Sistemas de Aquecimento

COLETORES SOLARES

Aquecimento Solar

Qualidade e normas

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Aquecimento solar no Brasil

• Início mercado: 70’s• Mercado crescido

nos anos 80

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• Alguns fabricantes, projetistas e instaladores sem capacitação

• Descrédito solar

Normatização assegura

• Qualidade construtiva

• Caracteriza desempenho

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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

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• Métodos de estimativa do desempenho– f-Chart– TRNSYS– NBR 15569

Projeto e Dimensionamento

• Projetar o sistema• Estimar a energia fornecida pelo

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• 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

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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

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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

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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 −×

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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

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)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.