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ABNT-AssociaçãoBrasileira deNormas Técnicas

Palavras-chave: Energia solar. Aquecimento de água 17 páginas

NBR 12269ABR 1992

Origem: Projeto 04:011.03-003/1990CB-04 - Comitê Brasileiro de Máquinas e Equipamentos MecânicosCE-04:011.03 - Comissão de Estudo de Equipamento e Aproveitamento da EnergiaSolarNBR 12269 - Execution of solar energy systems installations that utilize flat platesolar collectors for water hoting - ProcedureDescriptors: Solar energy. Water hotingReimpressão da NB-1352, de FEV 1991

Procedimento

Execução de instalações de sistemas deenergia solar que utilizam coletoressolares planos para aquecimento deágua

1.4 Esta Norma não é aplicável aos sistemas que usamtrocadores de calor para conexão de um circuito primário aum circuito secundário.

1.5 Esta Norma não é aplicável aos sistemas que usamfluidos de trabalho diferentes da água.

1.6 Esta Norma abrange os aspectos de:

a) funcionamento;

b) segurança;

c) especificação de componentes, materiais e servi-ços;

d) definição de responsabilidades;

e) manutenção;

f) montagem;

g) pré-requisitos para este tipo de instalação.

2 Documentos complementares

Na aplicação desta Norma é necessário consultar:

NBR 5410 - Instalações elétricas de baixa-tensão -Procedimento

NBR 6120 - Cargas para cálculo de estruturas deedificações - Procedimento

SUMÁRIO1 Objetivo2 Documentos complementares3 Definições4 Condições gerais5 Instalação dos coletores solares6 Instalação do reservatório térmico7 Sistema de circulação8 Piscina9 Tubulação

10 Isolamento térmico11 Dilatação térmica12 Componentes e acessóriosANEXO A - Roteiro de verificações preliminares para

avaliação de provável instalação de aqueci-mento de água por energia solar

ANEXO B - Figuras

1 Objetivo

1.1 Esta Norma fixa as condições exigíveis para a exe-cução de instalações de sistemas de energia solar que uti-lizam coletores solares planos para aquecimento de água.

1.2 Esta Norma é aplicável aos sistemas onde a movimen-tação de água se faz por Termossifão ou por CirculaçãoForçada.

1.3 Esta Norma é aplicável aos sistemas onde a água aque-cida é consumida ou não (como no caso das piscinas denatação, tanques de lavagens, etc.).

2 NBR 12269/1992

NBR 7198 - Instalações prediais de água quente -Procedimento

NBR 10184 - Coletores solares planos para líquidos -Determinação do rendimento térmico - Método de en-saio

NBR 10185 - Reservatórios térmicos para líquidosdestinados a sistemas de energia solar - Determinaçãodo desempenho térmico - Método de ensaio

3 Definições

Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições de3.1 a 3.3 e as constantes nas NBR 7198, NBR 10184 eNBR 10185.

3.1 Termossifão

Forma de movimentação de um fluido (no caso desta Norma,água em um sistema de energia solar) devido unicamente àdiferença de sua densidade em regiões diferentes do circuitohidráulico, provocada por temperaturas diferentes naquelasregiões.

3.2 Circulação forçada

Forma de movimentação de um fluido (no caso desta Nor-ma, água em um sistema de energia solar) devido predo-minantemente à imposição externa de pressão no circuitohidráulico (por exemplo, através de uma motobomba ouuma coluna de água). A movimentação da água pode ocor-rer de forma contínua ou intermitente.

3.3 Engenheiro responsável

No âmbito desta Norma, o engenheiro responsável é aqueleencarregado de verificar a instalação. Deve estar registradono Conselho Regional competente.

4 Condições gerais

4.1 Instalação

As instalações de energia solar devem obedecer às con-dições de segurança, de acordo com os códigos locais.

4.2 Alterações

Somente peças de montagens fornecidas pelo fabricantedos coletores solares e reservatórios térmicos devem serutilizadas. Qualquer alteração requerida deve ser aprovadapelo fabricante.

4.3 Qualidade da água

O engenheiro responsável (ver 3.3) deve atentar para aqualidade da água disponível no local e verificar se está deacordo com os padrões mínimos exigidos por um órgãocompetente, notificando o proprietário da instalação. Ainstalação deve ser executada de maneira que seu fun-cionamento não altere as condições de uso da água.

4.4 Montagem e orientação dos coletores

O engenheiro responsável deve certificar-se de que o cole-tor será montado com a correta orientação solar e ângulode inclinação como especificado pelo fabricante ou proje-tista, em uma posição em que se obtenha ótima exposição

solar sem excessiva sombra de outras construções ou ve-getação. O engenheiro responsável deve certificar-se deque a montagem da estrutura é suficiente e utilizável paraas condições locais de vento, e que o coletor e o reserva-tório estão localizados e fixados a componentes estrutu-rais adequados da construção.

4.5 Estagnação

O engenheiro responsável (ver 3.3) deve assegurar-se deque o coletor não é deixado exposto ao sol por períodosprolongados de tempo, tanto com o coletor vazio comoquando carregado de água e desligado do reservatório. Aconexão de água do coletor deve ser deixada aberta quan-do o coletor for exposto ao sol durante o período deinstalação. Precauções específicas devem ser tomadaspara prevenir a entrada de poeira e sujeira durante esteperíodo.

4.6 Saída de água quente

O engenheiro responsável (ver 3.3) deve certificar-se deque a saída de água quente esteja aberta para a atmosferadurante a instalação até que o sistema de água quenteesteja preenchido com água.

4.7 Manual de operação e manutenção

As informações e sua cessão ao usuário são de respon-sabilidade do engenheiro responsável, que deve instruir ousuário no método de operação do sistema e lhe entregaruma cópia das instruções de operação e manutenção.

4.8 Avaliação preliminar

A correta instalação do sistema requer um estudo preli-minar das condições existentes no local. Sugere-se que seobtenham os dados mínimos contidos no Anexo A.

4.9 Materiais diferentes - corrosão

Materiais incompatíveis do ponto de vista de corrosão devemser isolados ou tratados para prevenir degradação dentrodas condições de serviço.

4.10 Pressão e temperatura máximas - proteção dosistema

O sistema deve ser corretamente protegido para pressõesque superem 0,8MPa (8kgf/cm2) e temperaturas acima de80ºC.

4.11 Pressão e temperatura - operação doscomponentes

Os componentes do sistema de energia solar devem sercapazes de operar nas faixas de pressão e temperaturaespecificadas dentro da vida projetada (inclusive aquelesque vierem a ser afetados por sua exposição à radiaçãosolar).

4.12 Estagnação ou falta de energia elétrica

O sistema deve ser capaz de resistir a períodos de es-tagnação (alto fluxo solar, baixa demanda) sem manu-tenção. Isto inclui as condições reinantes durante falta deenergia elétrica no sistema.

NBR 12269/1992 3

4.13 Aterramento elétrico do sistema

As massas dos diferentes componentes do sistema deenergia solar devem estar eletricamente aterradas, confor-me a NBR 5410.

4.14 Congelamento

Em regiões climáticas onde haja ameaça de congelamen-to, devem ser previstas formas de proteção de todas aspartes do sistema que ficarem sujeitas a temperaturas iguaisou inferiores a 4ºC. Esta proteção deve levar em conta umapossível falta de potência elétrica no sistema.

4.15 Controle - falhas

O sistema de controle deve ser projetado de tal maneiraque, no evento de falta de energia elétrica ou falha dequalquer componente do sistema, as temperaturas oupressões desenvolvidas no sistema solar de aquecimentod’água não o danifiquem ou causem riscos aos usuários eocupantes do edifício.

4.16 Identificação de pontos de descarga

Rótulos devem marcar os pontos do sistema de energiasolar nos quais a água possa ser descarregada.

4.17 Vazamentos

Devem ser previstos meios para evitar que, em caso devazamentos, se acarretem danos maiores aos usuários,como alagamento.

4.18 Livre acesso

A instalação do sistema solar de aquecimento de água nãodeve prejudicar o movimento de pessoal e cargas.

4.19 Proteção ao fogo

Montagem e materiais utilizados no sistema de energia solardevem estar de acordo com os códigos nacionais reco-nhecidos para proteção ao fogo, sob todas as condiçõesoperacionais e condições de estagnação.

4.20 Estrutura - requisitos gerais

Toda estrutura projetada para o sistema solar e suas es-truturas de montagem devem estar baseadas em práticageral aceita de engenharia. Todo carregamento deve estarde acordo com a NBR 6120.

4.21 Purga do sistema

Ao iniciar-se a operação do sistema, todo o ar deve serpurgado.

4.22 Remoção de resíduos

Ao final da instalação, todos os metais, pedaços de mate-riais, restos, cavacos e poeira devem ser removidos.

4.23 Pintura protetora

Pintura protetora, ou tratamento equivalente, deve seraplicada a qualquer superfície de aço descoberta.

5 Instalação dos coletores solares

5.1 Orientação geográfica

Os coletores solares devem ser instalados voltados para oNorte verdadeiro. Desvios de até 15º desta direção nãoprejudicam seriamente a eficiência. Instalações executa-das nas regiões brasileiras situadas no hemisfério Nortedevem ter seus coletores solares voltados para o Sulverdadeiro.

5.2 Ângulo de inclinação

Os coletores solares são instalados com ângulo deinclinação predeterminado. Em instalações unifamiliares,este ângulo pode ser igual ao da latitude do local. Nossistemas termossifão, qualquer que seja a latitude, não de-ve ser utilizada uma inclinação inferior a 10º.

5.3 Local da instalação - estrutura de apoio

Os coletores solares podem ser montados sobre o solo ouem telhados. Na montagem em telhados, podem ser usa-dos estrutura de apoio independente da estrutura da co-bertura, suportes de apoio ligados à estrutura da cobertura,apoio direto sobre a estrutura da cobertura ou coletoressolares integrados à cobertura.

5.4 Montagens no telhado - seqüência de operações

Nas montagens em telhados, sugere-se a seguinte se-qüência de operações:

a) escolha da face adequada do telhado;

b) localização das vigas específicas de apoio;

c) medida e marcação dos pontos de apoio;

d) fixação dos suportes ao vigamento;

e) reparos na impermeabilização.

5.5 Montagens no telhado

Os coletores não devem ser instalados próximos à cumeeirado telhado (distância mínima: 1m) ou em locais onde ascargas de vento sejam altas.

5.6 Montagens no telhado - fixação

Nas montagens em telhados, os coletores solares ou seussuportes nunca devem ser fixados no elemento da cober-tura.

5.7 Cargas de vento

Os efeitos de vento combinados com a contração eexpansão térmica fazem com que fixações e impermea-bilizações se desgastem com o tempo. A estrutura onde oscoletores são montados deve ter um responsável pelo seuprojeto.

5.8 Elementos de fixação

Os elementos de fixação (chumbadores, elementos rosca-dos) dos coletores solares à edificação devem resistir a

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esforços, devido ao peso próprio dos coletores solares,tubos e demais acessórios do sistema, e a esforços origi-nados pela ação do vento.

5.9 Elementos adicionais de fixação

Em locais onde a eventual queda dos coletores possaconstituir risco significativo para pessoas e bens, elementosadicionais de fixação devem ser instalados. Por exemplo,os coletores podem ser amarrados com cabos de açoenvoltos em proteção plástica, ancorados na estrutura doedifício e dimensionados para suportar o triplo do peso doscoletores e apoio, após ruptura do sistema de fixação nor-mal.

5.10 Elementos de fixação - inspeção periódica

O usuário deve ser alertado pelo instalador da necessi-dade de inspeção periódica do sistema de fixação doscoletores solares aos suportes e destes ao edifício, a fimde que eventuais danos possam ser imediatamente re-parados.

5.11 Parafusos e porcas

Os parafusos e porcas de fixação não devem estar em-perrados por resíduos ou defeitos de fabricação.

5.12 Materiais diferentes - corrosão

Todas as fixações metálicas dos coletores solares aossuportes e destes ao edifício devem ser protegidas ade-quadamente dos efeitos de corrosão. Metais diferentesdevem ser separados por coxins de elastômeros ou plás-ticos resistentes às intempéries.

5.13 Montagens no solo - altura mínima

Nas montagens no solo, o canto inferior dos coletores deveestar no mínimo 30cm acima do solo, de maneira a não serobstruído por vegetação ou atingido por salpicos de águaempoçada.

5.14 Montagens no solo - superfícies quentes

Montagens executadas no solo, próximas à passagem depedestres, devem possuir meios para evitar acidentes.

5.15 Montagens no solo - telas de proteção

Montagens no solo são mais sujeitas a danos acidentais ouvandalismo; o uso de tela metálica em frente ao campo decoletores pode prevenir quebras.

5.16 Tela de proteção

Caso se utilize tela protetora acima do coletor para evitardanos ao vidro, haverá uma redução na área efetiva deabsorção. Desta forma, é necessário aumentar a área deabsorção no mesmo percentual desta redução. Deve-seevitar o uso de vidro reforçado internamente com telametálica, uma vez que ele não transmite satisfatoriamentea radiação solar.

5.17 Normas aplicáveis

O rendimento térmico dos coletores solares pode ser ava-liado utilizando-se a NBR 10184.

5.18 Sombreamento

Os coletores devem ser instalados em locais não sujeitosà sombra durante 4 h, antes e após o meio-dia. Uma vezque a trajetória aparente do sol se modifica no decorrer dasestações, cuidados devem ser tomados quanto ao aumen-to das sombras no inverno.

5.19 Sombreamento - bateria de coletores

Quando forem utilizadas várias baterias de coletores, deveser assegurado que a bateria da frente não projete sombrana bateria posterior.

5.20 Sombreamento - vegetação

A vegetação deve ser selecionada e locada de forma aprevenir a indesejável redução de rendimento do coletorsolar, devido ao sombreamento direto ou por deposição demateriais oriundos desta.

5.21 Resíduos - local da instalação

A localização e a orientação do coletor solar devem consideraros resíduos físicos e químicos transportados pelo ar, pro-venientes de incineradores e fábricas próximas, os quaistêm influência sobre o rendimento do coletor solar.

5.22 Limpeza - coletores

Em projetos onde as superfícies dos coletores não estejamprotegidas contra acumulação de poeira, devem ser tomadasmedidas para permitir a limpeza destas superfícies, tãofreqüente quanto necessário, para prevenir uma deterioraçãosignificativa do desempenho do coletor.

5.23 Água de chuva

Previsões devem ser feitas em todas as instalações paragarantir drenagem adequada do coletor para não represarágua de chuva.

5.24 Matéria-prima - coletores

Embora seja possível construir um coletor solar em que amatéria-prima de seus componentes seja de menor custo equalidade, experiências mostram que construções commateriais inferiores levam, freqüentemente, a maiores gas-tos com manutenção no decorrer do tempo, tornando-senecessária a substituição destes componentes.

5.25 Eletrocorrosão

Se a caixa do coletor solar e seu suporte forem feitos demetais diferentes, eles devem ser isolados eletricamente,de forma a impedir a eletrocorrosão.

6 Instalação do reservatório térmico

6.1 Local da instalação

O local da instalação do reservatório térmico deve permitirque este possa ser substituído sem esforço excessivo edeve ser posicionado de maneira a prover acesso, nãoobstruindo a substituição e manutenção de componentes,como unidades elétricas de aquecimento, válvulas de alívio,queimadores, chaminés, controles, anodos substituíveis ouitens similares, quando estes forem incorporados à unidade.

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6.2 Vazamentos

A localização do reservatório térmico deve ser tal, que umvazamento não provoque danos e, também, que haja es-paço para execução de conexões com a tubulação emanutenção do equipamento.

6.3 Reservatório horizontal/reservatório vertical

Embora seja empregado o reservatório térmico na hori-zontal, ao invés da vertical, para reduzir o tamanho dainstalação, não somente a estratificação é pobre, comotambém é difícil reduzir a mistura com a água fria que entrano armazenador e garantir que a água que está a umatemperatura mais elevada deixe antes o reservatório paraser consumida. Um reservatório horizontal só deve serconsiderado quando a outra opção for inviável.

6.4 Altura mínima

Reservatórios térmicos devem ser instalados de maneiraque a distância vertical do nível de água do reservatóriotérmico ao ponto mais alto de utilização de água quente nãoseja menor que 1m.

6.5 Estratificação da temperatura - entrada de água fria

A entrada de água fria no reservatório térmico do sistemade energia solar deve ser realizada o mais próximo pos-sível do fundo e de maneira que não haja mistura com aágua já aquecida, de forma a não diminuir a temperatura daágua disponível para utilização e não diminuir o rendimentotérmico.

6.6 Estratificação da temperatura - retorno

Com o objetivo de promover estratificação na temperaturada água do reservatório térmico, conecta-se a tubulação deretorno da água do coletor a uma altura que seja aproxi-madamente 2/3 da altura do tanque ou conecta-se estatubulação na zona imediatamente abaixo da zona aque-cida pelo aquecimento suplementar, no caso de tê-lo incor-porado ao reservatório.

6.7 Aquecedor auxiliar

Nos casos em que o reservatório térmico contém um siste-ma complementar de aquecimento ou existe este sistemainterligado, devem-se observar, além das prescrições destaNorma, aquelas contidas na NBR 7198.

6.8 Aquecedor auxiliar - compatibilidade

O equipamento auxiliar de aquecimento, se incluído, deveser compatível com a potência de saída do sistema deenergia solar, temperaturas e vazões, de forma que nãoresulte em excessiva pressão ou temperatura no sistemaauxiliar ou se inutilizem dispositivos de segurança do sistemaauxiliar. A porcentagem da carga térmica a ser atendidapelo sistema auxiliar é de responsabilidade do projetista. Oequipamento auxiliar de aquecimento deve estar de acor-do com as normas brasileiras específicas.

6.9 Aquecedor auxiliar - Carregamento com água

O engenheiro responsável (ver 3.3) deve cuidar para que osistema solar de água quente seja carregado com águaantes que o aquecimento suplementar (por exemplo, ele-

tricidade, gás) seja conectado ao aquecedor. Alterna-tivamente, ele deve fazer alguns arranjos, quando for neces-sário garantir que o suprimento de energia suplementar sejadeixado isolado, até que o sistema solar de água quenteseja carregado.

6.10 Indicação de tensão e corrente elétrica

As necessidades de tensão e corrente elétrica para o sis-tema auxiliar elétrico instalado em um reservatório térmicodevem ser facilmente visíveis.

6.11 Posição das resistências elétricas

Quando se utilizar como tanque de armazenagem o reser-vatório de um aquecedor elétrico, devem-se incluir duasconexões extras para as tubulações de ida e retorno daágua para o(s) coletor(es). Observe-se que o posiciona-mento original da resistência elétrica não é o mais adequadopara utilização em um sistema de energia solar. Geralmente,nestes casos, a resistência é posicionada a 2/3 da alturatotal do tanque.

6.12 Limites de pressão

Devem ser previstos meios de limitar a temperatura e apressão do reservatório térmico a valores que não excedamo limite superior de temperatura e pressão especificado pelofabricante. A válvula de alívio de temperatura e pressão nãodeve ser usada para este propósito, sob condições normaisde operação.

6.13 Limites de pressão e temperatura - indicadores

Reservatórios térmicos pressurizados, além de outras ca-racterísticas, devem ter indicação das máximas tempe-raturas e pressão de operação.

6.14 Normas aplicáveis

O desempenho térmico das unidades de armazenamentopode ser avaliada utilizando-se a NBR 10185.

6.15 Reservatórios fixos

Os reservatórios fixos a uma parede devem ter chumba-dores capazes de resistir aos esforços aplicados com oreservatório cheio.

6.16 Reservatórios apoiados

Os reservatórios simplesmente apoiados devem ser ins-talados com tirantes ou escoras que impeçam desloca-mentos indesejáveis.

6.17 Reservatórios - fixação

Todo reservatório de montagem externa deve ser de umtipo certificado pelo fabricante como à prova d’água.Reservatórios incorporando componentes elétricos devemestar de acordo com os requisitos relevantes de normasaplicáveis. O engenheiro responsável deve assegurar-sede que o reservatório é adequadamente sustentado naestrutura do telhado e também fixado na estrutura, de acor-do com as instruções do fabricante. Todos os suportes defixação e outros meios de suporte devem ser adicional-mente adequados para suportar o peso de uma pessoa damanutenção.

6 NBR 12269/1992

6.18 Respiro - recomendações

Toda a tubulação de respiro deve ser livre e desobstruída,e aberta à atmosfera o tempo todo.

6.19 Respiro - instalação

A instalação do tubo deve estar de acordo com os seguin-tes requisitos:

a) o tubo deve subir, do ponto mais alto do reserva-tório, sem restrições ou mudança brusca de dire-ção, que não a permitida pela alínea d) seguinte.Não devem ser conectadas torneiras ou válvulasna linha do respiro entre o reservatório e a saída dorespiro. Isto se aplica particularmente aos sistemasassistidos eletricamente;

b) o tubo deve ser o mais curto possível, respeitando-se a alínea c);

c) o tubo deve subir a uma altura maior do que 80mmacima do nível de água no tanque alimentador deágua fria, para cada metro entre o nível de transbor-damento do tanque alimentador e a base do aque-cedor ou 300mm, o que for maior;

d) o tubo deve ser virado em declive e descarregarlivremente dentro do tanque alimentador de água friapor uma passagem através da tampa. Alternativa-mente, ele pode ser retirado para o exterior eadequadamente curvado acima do telhado;

e) quando for permitido o uso de uma válvula redutorade pressão com tubo de respiro, o tubo deve subir auma altura acima da válvula igual à taxa de pressãoda válvula em metros de coluna d’água, mais ummínimo de 1m e máximo de 2m. O tubo deve subir auma altura acima do fundo do aquecedor de água,não excedendo a carga máxima do aquecedor deágua;

f) o diâmetro interno do tubo deve ser igual ou superiorao diâmetro da tubulação, mas em nenhum casoeste deve ter um diâmetro inferior a 19mm.

6.20 Válvula de segurança

Cada reservatório de água quente sem respiro deve serprovido por uma válvula de alívio de pressão.

6.21 Tubo-descarga

O tubo-descarga do alívio deve ter tamanho recomendadopelo fabricante, mas não menos do que 15mm. A instalaçãodo tubo-descarga do alívio deve estar de acordo com osseguintes requisitos:

a) nenhum registro, válvula ou outra restrição deve serlocalizado no tubo-descarga;

b) ser instalado de maneira a garantir drenagem daválvula e do reservatório, e deve descer continua-mente até a sua saída;

c) ser instalado de maneira a prever bloqueio, devidoao congelamento e deve descarregar dentro ou fo-ra da construção; quando o fluxo ocorrer desta for-ma, deve ser facilmente observável, mas deveminimizar riscos de prejuízo ou danos pelo vapord’água quente. Não deve descarregar em lugar quecause algum incômodo;

d) se descarregar fora da construção, o tubo-descargado alívio deve ter o ponto de descarga final acima de300mm e abaixo de 600mm, sobre o terreno, excetoquando descarregar em uma calha de chuva, grelhaou conduto similar. Deve ter uma queda livre de nomínimo 75mm entre o transbordamento e o tubo desaída ou grelha. O tubo-descarga do alívio não devedescarregar em um conduto comum, exceto atravésde uma abertura de ar, que deve ser visível, e de umfunil;

e) para reservatórios pressurizados sem tubo de res-piro, a menos que o construtor especifique de outramaneira, o tubo-descarga do alívio deve descarre-gar em um ponto ou abertura de ar não mais do que600mm abaixo da base do reservatório.

6.22 Colapso do reservatório - alívio de vácuo

Sempre que um dispositivo antivácuo é incorporado comoum meio de prevenir o colapso do reservatório, através daredução interna de pressão, e o antivácuo está separadoou conectado em outra ligação, o corpo da válvula de alíviodeve estar acima do nível de água no reservatório e a válvuladeve ser instalada estritamente de acordo com as instruçõesdo fabricante do reservatório.

6.23 Verificação da estanqueidade

O reservatório térmico deve ser testado para verificar-seque não há vazamento.

6.24 Isolamento térmico

Quando o reservatório for instalado em ambiente externo,o isolamento térmico deve ser protegido.

7 Sistema de circulação

7.1 Termossifão

A Figura 1 do Anexo B mostra o esquema simplificado docircuito para termossifão, com os componentes mínimospara o seu correto funcionamento.

7.2 Termossifão - parâmetros importantes

São importantes para o funcionamento do sistema os se-guintes parâmetros:

h = ligado ao funcionamento do sistema termossifão e àcirculação invertida (fluxo reverso);

α = ligado à eficiência do sistema;

β = ligado à não-formação de bolsas de ar.

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7.3 Termossifão - diâmetro da tubulação

Sendo pequena a força que causa a circulação de água emum sistema termossifão, o atrito no escoamento pode serminimizado superdimensionando-se as tubulações de in-terligação.

7.4 Termossifão - alturas mínimas

É benéfico colocar-se o reservatório térmico em cota, amais alta possível, em relação ao coletor solar, em termosde eficiência térmica no termossifão. Por outro lado, há umaumento nos custos em virtude do aumento do diâmetro datubulação e dos comprimentos maiores da tubulação eisolamento térmico. Embora sejam disponíveis formulaçõespara o cálculo da altura mínima (h) entre a saída de águaaquecida do(s) coletor(es) solar(es) e o fundo do tanque dearmazenagem para o funcionamento do sistema termossifão,o cálculo é bastante complexo e muitas as variáveisintervenientes, variando inclusive com o local da instalação.Por outro lado, este cálculo não fornece dados sobre aaltura mínima para evitar a circulação inversa durante anoite.

7.5 Termossifão - respiro

É importante que o reservatório térmico esteja provido detubulação de respiro (chaminé de ventilação) para permitirque todo ar que chegue ao reservatório escape para aatmosfera, prevenindo a formação de bolsões de ar. Orespiro também serve como elemento de segurança, nocaso de a água acidentalmente ferver. Este deve partir doponto mais alto do circuito, sem trechos descendentes eaté uma altura ligeiramente superior à coluna d’água deserviço.

7.6 Inclinação da tubulação - bolsões de ar

Para se evitar a acumulação de bolhas desprendidas noaquecimento da água e a conseqüente estagnação do fluido,é essencial que haja uma inclinação nas tubulações desaída e retorno da água do reservatório térmico ao coletorsolar.

7.7 Fluxo reverso

Cuidados adequados devem ser tomados para proteger osistema da reversão térmica do fluxo pelo projeto desistemas de tubulações.

7.8 Circulação forçada

A Figura 2 do Anexo B mostra o esquema simplificado docircuito para circulação forçada com os componentesmínimos para o seu correto funcionamento.

7.9 Circulação forçada - condição necessária

Em um sistema de aquecimento d’água no qual o reser-vatório é colocado abaixo do coletor, a única alternativasatisfatória é um sistema com circulação forçada.

7.10 Bomba de circulação - local da instalação

Em sistemas com circulação forçada, a bomba de circulaçãodeve ser instalada de maneira a prover o acesso a serviçosou substituição. Uniões de serviços devem ser posicionadasnas tubulações adjacentes à bomba, para permitir a remoçãoda unidade.

7.11 Bomba de circulação - recomendações

A instalação das bombas deve sujeitar-se aos seguintesrequisitos:

a) a bomba de circulação deve retirar a água mais friada seção mais baixa do reservatório e circular estaágua através dos coletores antes de retorná-la aoreservatório;

b) somente pontos providenciados pelo fabricante noreservatório, ou nas conexões e componentes for-necidos, devem ser utilizados no fornecimento deágua fria ao reservatório e de água quente queretorna ao reservatório. As conexões devem serfeitas estritamente de acordo com as instruções dofabricante;

c) onde a bomba de circulação é montada separada doreservatório, a bomba deve estar corretamentesuportada em base ou estrutura adequadamenteprojetada, e a tubulação disposta de maneira a nãopermitir que a vibração seja transmitida ao coletor,à resistência elétrica e à estrutura da construção;

d) os controles das bombas de circulação devem serdispostos e conectados estritamente de acordo comas instruções do fabricante e, se montados noexterior, devem ser protegidos por uma coberturaimpermeável ventilada;

e) uma instrução de advertência da voltagem utilizadae um diagrama da instalação elétrica devem serafixados na parte de dentro da cobertura da caixa decontrole e na caixa de fusíveis, junto com aidentificação dos componentes de controle utiliza-dos e o nome do fabricante.

7.12 Acessórios - dimensionamento

Bombas, tubulação e outros acessórios devem ser dimen-sionados e especificados para transportar o fluido de trans-ferência de calor (no caso água) nas vazões de projeto,sem danos, erosão ou corrosão.

7.13 Vazão - by-pass

Pode-se utilizar uma tubulação de desvio (by-pass) paraadequar a vazão da bomba de circulação da água peloscoletores. Considerações devem ser feitas, de forma aminimizar perdas de carga, vibrações e perdas térmicas.

7.14 Sensor de temperatura

O sensor frio do controle tipo liga-desliga deve ser instaladona parte inferior do reservatório térmico.

7.15 Suprimento de água

A alimentação de água fria para o reservatório térmico éproveniente da caixa-d’água suprida com água da rua.Recomenda-se que o nível inferior da caixa-d’água fique nomínimo 500mm acima do tanque de água quente, para quehaja pressão suficiente no sistema. Devido às diferençasde nível requeridas entre coletor e reservatório, entre re-servatório e caixa-d’água, mais a altura dos equipamentos,dependendo do local, pode ser necessário um desnível

8 NBR 12269/1992

razoável entre a parte inferior do coletor e a parte superiorda caixa-d’água. Muitas edificações não dispõem destadiferença, sendo às vezes impossível uma instalação portermossifão. Como recurso para contornar esta falta dealtura, pode-se empregar uma caixa-d’água fria de pequenacapacidade, mais alta, apenas para alimentar o sistema.Não se deve ligar o reservatório diretamente com água darua.

8 Piscina

8.1 Piscina - esquema simplificado

A Figura 3 do Anexo B mostra o esquema simplificado docircuito para piscina com os componentes mínimos para oseu correto funcionamento.

8.2 Filtro do sistema solar

No esquema mínimo apresentado na Figura 3 do Anexo Bnão comparece o filtro do sistema solar, que, em algumasaplicações, a critério do projetista, não pode ser dispensado.

8.3 Bomba de circulação

Dependendo de cada projeto, pode-se utilizar a bomba jáexistente na piscina também para a circulação de águapelos coletores.

8.4 Matéria-prima - tubulação

8.4.1 Quando da utilização de coletores de média tempe-ratura (com um vidro), a tubulação deve ser de cobre ou deplástico especial, apropriado às instalações de água quen-te. Durante a operação normal, a temperatura de retornodestes coletores é perfeitamente compatível com materiaisplásticos comuns. Todavia, quando a água não circula, asua temperatura de estagnação pode atingir cerca de 90ºCe, ao se iniciar a operação do sistema, esta pode danificara tubulação, caso seja de material plástico comum.

8.4.2 Quando da utilização de coletores de baixa tempe-ratura, a tubulação pode ser de material plástico comum,desde que se conheça a temperatura de estagnação doparticular equipamento utilizado e esta seja inferior a 40ºC.

8.4.3 Quando se utilizar tubulação plástica, não há neces-sidade de isolamento térmico. No caso de tubulação decobre interligando coletores de média temperatura com apiscina, recomenda-se um isolamento de lã de vidro ou es-puma de poliuretano.

8.5 Controle - sensor de temperatura

O sensor de temperatura da água da piscina deve estar emcota compatível com a lâmina d’água especificada (em geral,entre 1,0 m e 1,5 m) ou em região da tubulação cuja tempe-ratura da água guarde alguma relação com aquele valor.

9 Tubulação

9.1 Tubulação de interligação - coletores/reservatórios

A tubulação de interligação entre o campo de coletoressolares e o reservatório térmico deve ser a mais curtapossível.

9.2 Conexões de serviço

Conexões apropriadas devem ser previstas em localizaçõesprontamente acessíveis para preencher, drenar e limpar osistema líquido.

9.3 Bolsões de ar

Deve-se verificar se a tubulação do sistema foi executadade maneira a evitar bolsões de ar. Caso contrário, deve-seinstalar um dispositivo de purga do ar. Os dois fatoresprincipais que devem ser levados em consideração nainstalação da tubulação são a formação de bolsões de ar ea possível redução da vazão no circuito hidráulico entre otanque e o coletor.

9.4 Telhados - calafetação

Nos pontos onde a tubulação atravessa o telhado devemser utilizados procedimentos que assegurem a perfeitaestanqueidade deste.

9.5 Diâmetro - Inscrustações

O diâmetro da tubulação deve levar em conta as restri-ções impostas pela formação de incrustações, especial-mente em localidades onde a água tiver alta concentraçãode minerais.

9.6 Ruído/vibração

A tubulação e seus acessórios devem ser projetados paratransportar o fluido de trabalho (água) nas vazões de projetosem excessivo ruído ou vibração, o que pode induzir altosníveis de tensões mecânicas suficientes para causar danos.

9.7 Suportes de tubulação

Sendo compressíveis alguns materiais utilizados paraisolamento térmico, é necessário providenciar suportes paraa tubulação, feitos de materiais com baixa condutividadetérmica, para não promover transferência de calor pelossuportes, tomando o cuidado para não compactar oisolamento térmico.

9.8 Filtro - limpeza

Filtros, se inclusos, devem ser projetados e locados de talmaneira que possam ser limpos ou substituídos com amínima interrupção do sistema e equipamento adjacente.

9.9 Tubulação de interligação - coletores

A tubulação de interligação de um campo de coletores deveser projetada de maneira a garantir uma vazão uniformepelos diferentes coletores do campo. Uma forma adequadade interligar campos de coletores com até oito unidades emparalelo é através da tubulação, conforme o esquema daFigura 4a do Anexo B. Caso esta disposição não possaser utilizada, válvulas de balanceamento devem ser usa-das, conforme Figuras 4b e 4c do Anexo B.

9.10 Válvulas para manutenção

Na tubulação de campo de coletores devem ser colocadasválvulas em número suficiente para permitir a manutençãoparcial do conjunto.

NBR 12269/1992 9

9.11 Drenagem - coletores

Se a drenagem do sistema de coletores for por gravidade, alinha de alimentação deve atravessar o telhado, inclinadapara baixo a partir dos coletores. Todas as linhas devemser inclinadas no mínimo em 2%, para uma correta dre-nagem.

9.12 Limpeza de resíduos

Após estar isenta de vazamentos, a tubulação deve serlimpa, interna e externamente, de resíduos de solda e de-mais elementos que possam prejudicar o funcionamentocorreto do sistema.

9.13 Água quente/água fria - misturador de água

Onde a água quente estiver a uma pressão mais baixa doque a água fria, as tubulações de água quente e de águafria devem estar projetadas de forma que a maior pressãoda água fria não restrinja significativamente a corrente deágua quente.

10 Isolamento térmico

10.1 Isolamento térmico do coletor

Não deve degradar-se na temperatura máxima de serviço,em uma extensão que resulte em decréscimo no rendimentodo coletor.

10.2 Isolamento térmico da tubulação

O isolamento térmico da tubulação deve ser suficientementeestável na temperatura máxima a que será exposto emserviço.

10.3 Intempéries/radiação ultravioleta

A tubulação deve ser isolada termicamente e o isolamentodeve ser protegido contra a ação do tempo e radiaçãoultravioleta. O isolamento térmico deve ser feito após oensaio de pressão hidrostática da tubulação, a fim de sedetectar vazamentos.

10.4 Métodos para proteção

Qualquer que seja o método utilizado para proteger o iso-lamento, provisões devem ser feitas para adequar aventilação do espaço a sua volta, de maneira a evitar quequalquer acúmulo de água devido à condensação, peque-nos vazamentos ou penetração de chuva molhe o isola-mento e reduza sua eficácia.

10.5 Cobertura plástica

No caso de utilizar-se isolamento térmico com coberturaplástica, é importante não selar o plástico completamente,uma vez que a umidade acumulada pode molhar o isola-mento.

10.6 Ventilação excessiva

Havendo ventilação excessiva haverá perdas de calor.

11 Dilatação térmica

11.1 Dilatação térmica - componentes

Os componentes e acessórios do sistema de energia solare a estrutura de habitação devem ter capacidade paraassimilar os efeitos de dilatação térmica por transferênciade calor do fluido, expansão do reservatório térmico e demaiscomponentes do sistema, sem sofrer danos.

11.2 Juntas de dilatação

A dilatação térmica da tubulação deve ser absorvida pelouso de juntas de dilatação.

11.3 Purgadores de ar - restrições

Purgadores de ar não devem ser instalados nos dispositivosde absorção da dilatação térmica.

12 Componentes e acessórios

12.1 Válvulas de segurança

Devem ser instaladas válvulas de segurança de alívio depressão e temperatura em todas as fontes de aquecimentodo sistema que puderem vir a ser separadas do circuitohidráulico.

12.2 Válvulas de segurança - manual de operação emanutenção

Todas as válvulas controladas manualmente, válvula demecanismo simples de temperatura e válvula aliviadora depressão, ou pressão/temperatura, juntamente com ins-truções de operação de uso, devem ser locadas paraacesso conveniente e operação pelo usuário.

12.3 Inspeção de válvulas de segurança

As válvulas de alívio de pressão e temperatura devem serinspecionadas periodicamente quanto ao seu funcionamento.

12.4 Fluidos provenientes das válvulas de segurança

O fluxo de fluido proveniente das válvulas de alívio depressão e temperatura, quando abertas, deve ser conduzidoa um local, ao nível do solo, de maneira segura.

12.5 Válvulas de segurança - restrições

Não é permitido montar qualquer tipo de válvula entre a vál-vula de segurança e o dispositivo a proteger.

12.6 Instrumentos de monitoração

O sistema de energia solar pode incluir meios, como indica-dores de pressão e temperatura, para que um observadordetermine visualmente se o sistema está operando.

12.7 Controle - limites de temperatura

O sistema pode estar equipado com meios para automa-ticamente limitar a temperatura da água quente a um valorselecionado.

12.8 Sistemas de controle

Para operações de ajustes, ensaio e manutenção, os sis-temas de controle devem incluir meios para serem colo-

10 NBR 12269/1992

cados fora de ação (by-pass). Controles de segurança nãodevem ter qualquer possibilidade de serem colocados forade ação ou ficarem isolados.

12.9 Sensor de temperatura - coletor

No coletor, aconselha-se a localização do sensor na tubu-lação próximo à saída de uma bancada de coletores e osensor no tanque deve ficar na parte inferior.

12.10 Purgadores de ar

Os purgadores de ar devem ser instalados nos pontos maisaltos do sistema.

12.11 Gaxetas e selantes - deterioração

Gaxetas e selantes não devem exibir rachaduras, perdasde elasticidade, liberação de componentes sob forma gaso-sa ou perda de adesão e, quando mantiverem contato como fluido de transferência de calor, não devem exibir fissu-ras, significativas expansões ou qualquer um dos proble-mas já citados.

12.12 Gaxetas e selantes - radiação ultravioleta (U.V.)

Gaxetas e selantes expostos à radiação U.V. em serviçonão devem ser adversamente afetados por esta radiação edevem ser física e quimicamente compatíveis com ossubstratos aos quais são unidos.

12.13 Juntas - deterioração

As juntas não devem vazar ou degradar-se sob altas pres-sões e temperaturas encontradas durante a estagnação.

12.14 Gaxetas, selos e luvas

Gaxetas, selos e luvas não devem ser adversamente afe-tados pelo contato com fluidos ou meio ambiente, numamedida que prejudique seu funcionamento.

12.15 Componentes em contato com o solo

Componentes solares e materiais que serão mantidos emcontato com o solo devem ser protegidos de degradaçãopara assegurar que suas funções em serviço não sejamprejudicadas.

12.16 Limpeza dos componentes

Os componentes do sistema de energia solar devem seracessíveis para limpeza, ajuste, exames, substituição oureparos, sem desmontagem de estruturas ou elementosmecânicos.

12.17 Locais poluídos

Em locais onde haja alto índice de poluição no ar, deve-seestabelecer uma freqüência de manutenção do sistema so-lar (limpeza e reparos).

12.18 Fungos e bolores

Componentes e materiais utilizados no sistema deaquecimento d’agua e sua forma de utilização não devempromover o crescimento de fungos ou bolor.

12.19 Golpes de aríete

O sistema deve ser capaz de controlar ou absorver osefeitos de golpes de aríete.

12.20 Manutenção do sistema

Devem ser previstos meios para isolar os circuitos deenergia solar, para fins de manutenção ou emergência. Esteisolamento não deve interromper o funcionamento dos de-mais sistemas hidráulicos, nem isolá-los dos dispositivosde segurança.

12.21 Vazamentos - canaletas

Canaletas ou outros meios de controlar vazamentos devemser providenciados para os coletores solares, quando osolo for de natureza tal, que excessiva erosão ou expan-são possa ocorrer como resultado de vazamentos.

12.22 Forças externas - medidas de proteção

Medidas devem ser tomadas para que os componentes eacessórios não se danifiquem ao sofrer esforços decor-rentes da ação do vento, do próprio peso em operação, dorecalque de fundações e condições do meio ambiente.

12.23 Estruturas - edifícios

Em caso de edifícios já existentes, recomenda-se apenasestrutura de apoio independente ou suportes de apoio ligadosà estrutura da cobertura.

12.24 Início de operação - estanqueidade

Antes do início de operação normal, o sistema deve sertestado no nível de pressão de projeto. Os vazamentos de-vem ser verificados e corrigidos, e o sistema deve sertestado novamente antes da instalação do isolamentotérmico.

12.25 Início de operação - checagem dos componentes

Ao iniciar-se a operação do sistema, deve-se verificar seas válvulas estão em posição adequada para o fun-cionamento do sistema e se a bomba de circulação e ocontrole operam regularmente. Todas as tubulações de res-piro ou de dreno de válvulas de alívio de pressão e/ou tem-peratura devem ser testadas com água, para assegurar-se que não estejam obstruídas e abertas para a atmosfera.A menos por recomendação contrária contida nas ins-truções de instalação do fabricante, o responsável devedeixar a instalação preenchida com água, com o suprimentode água ligado, e assegurar-se de que o sistema é livre debolsões de ar.

12.26 Manual de operação e manutenção

a) manuais:

- um manual deve ser providenciado com cadasistema solar de aquecimento de água. O manualdeve conter o nome e o endereço do fornecedor, onome ou número do modelo do sistema, descre-ver a operação do sistema e seus componentes eos procedimentos para operação e manutenção;

NBR 12269/1992 11

b) instruções de operação:

- o manual deve descrever claramente a operaçãodo sistema solar de aquecimento de água, expli-cando a função de cada subsistema e componen-tes. O manual deve incluir um diagrama do siste-ma, mostrando seus componentes e suas inter-relações no sistema típico instalado. Os compo-

nentes principais devem ser descritos em umaseção separada, ou deve ser incluído materialdescritivo fornecido pelo fabricante;

c) o manual deve descrever os procedimentos parapartida do sistema, rotinas de manutenção eoperação.

/ANEXO A

12 NBR 12269/1992

NBR 12269/1992 13

1 Identificar os pontos de utilização de água quente:localização, quantidade, aplicação e consumo nodecorrer do tempo.

2 Levantar as características de fonte energéticaatual para geração de água quente.

3 Verificar a existência de rotinas para utilização deágua quente.

4 Obter as séries históricas dos consumos de água,energia elétrica e combustíveis utilizados.

5 Levantar as características dos equipamentos queconsumam ou gerem água quente.

6 Verificar as condições das entradas de água eenergia elétrica, bem como a disponibilidade de cargapara esta última.

7 Verificar o estado de conservação das tubulaçõesde água fria/quente existentes, bem como sua ade-quação no tocante a materiais e isolamento térmico.

8 Identificar os reservatórios para água fria e quente:localização, capacidade volumétrica, isolamento

térmico, conexões para admissão, saída e dreno daágua.

9 Levantar as características da população deusuários: número, variação no tempo natureza.

10 Levantar o posicionamento do(s) prédio(s) emrelação ao Norte geográfico.

11 Verificar possíveis restrições arquitetônicas eprescrições de código de edificações local.

12 Levantar as condições da(s) cobertura(s) do(s)prédio(s): elementos estruturais para onde o peso doscoletores e respectivos suportes será transferido, áreaútil para assentamento de coletores e condições deacesso ao local.

13 Verificar as condições de relevo do terreno cir-cunvizinho ao(s) prédio(s), quanto aos transportes navertical.

14 Verificar distâncias aos fornecedores de materiais.

15 Obter plantas e demais documentos do(s) prédio(s).

ANEXO A - Roteiro de verificações preliminares para avaliação de provável instalação deaquecimento de água por energia solar

/ANEXO B

14 NBR 12269/1992

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R 12269/1992

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Figura 2 - Esquema simplificado para circulação forçada

16N

BR

12269/1992

Figura 3 - Esquema simplificado para piscina

NB

R 12269/1992

17

Figura 4 - Esquema para interligação de campos coletores