sistemas solares tÉrmicos

PROJECTO DE SISTEMA SOLAR TÉRMICO

EDIFÍCIO MULTIFAMILIAR

PORTO

PROJECTISTA DE SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS – INÍCIO A 16 DE JUNHO DE 2008

CELINA BRANDÃO SILVA CABETE

ENTREGA: JULHO DE 2008

Projecto de Sistema Solar Térmico

Edifício Multifamiliar

INDÍCE GERAL

1 INTRODUÇÃO.........................................................................................................................3

2 CARACTERIZAÇÃO.................................................................................................................3

2.1 Princípio de funcionamento...........................................................................................3

2.2 Pressupostos para Dimensionamento...........................................................................4

2.2.1 Dados relativos ao edifício............................................................................................5

2.2.2 Necessidades de Água Quente Sanitária.......................................................................5

2.2.3 Perfil de consumo e Taxa de ocupação.........................................................................5

2.3 Cálculo das Necessidades Energéticas para AQS..........................................................6

3 SELECÇÃO E DIMENSIONAMENTO..........................................................................................7

3.1 Cálculo da superfície colectora.....................................................................................7

3.1.1 Instalação dos colectores..............................................................................................7

3.1.2 Caracterização dos colectores.......................................................................................8

3.1.3 Cálculo da área de colectores necessária......................................................................9

3.2 Circuito primário.........................................................................................................10

3.3 Bombas de circulação.................................................................................................11

3.4 Acumulação................................................................................................................12

3.5 Vasos de expansão.....................................................................................................13

3.6 Sistema de Apoio........................................................................................................13

3.7 Controlo......................................................................................................................14

3.8 Acessórios...................................................................................................................14

4 ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÓMICA.................................................................................14

5 ENSAIOS E EXPRIÊNCIAS......................................................................................................15

6 PLANO DE MANUTENÇÃO.....................................................................................................16

7 CONCLUSÂO........................................................................................................................18

8 PROJECTISTA........................................................................................................................18

ANEXO I – Esquema de princípio;

ANEXO II – Plantas e cortes do edifício;

ANEXO III – Folhas de cálculo de Excel;

ANEXO IV – Relatório energético (SOLTERM);

ANEXO V – Ábaco de perdas por atrito em tubagem de cobre em função do caudal;

ANEXO VI – Medições e Estimativa Orçamental.

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1 INTRODUÇÃO

A presente memória descritiva de que faz parte este projecto, refere-se às instalações de

Aproveitamento de Energia Solar para a Produção de Água Quente Sanitária de modo a dotar um

Edifício Multifamiliar situado no Porto, com um sistema, que para além de privilegiar uma menor

dependência dos combustíveis fosseis, traduz-se igualmente numa aposta real de uma melhor

qualidade de vida.

Segundo o RCCTE é obrigatória a instalação de colectores solares térmicos em todos os edifícios

residenciais novos com uma exposição solar adequada. O Sol revela-se assim uma como uma

fonte de energia cuja utilização de justifica pela poupança energética associada, pela

rentabilidade a médio, longo prazo para o utilizador, para a melhoria da qualidade do ar das

cidades, e a redução da dependência energética externa.

2 CARACTERIZAÇÃO

O Edifício Colectivo a que se refere este projecto localiza-se no Porto, é constituído por um piso

térreo destinado ao hall de entrada e a um espaço de aparcamento automóvel exterior, três

andares destinados à habitação com tipologias T1 e T3, e uma cobertura plana.

A elaboração deste projecto e respectivos cálculos, foram baseados nos regulamentos em vigor,

tendo-se para o efeito utilizado o programa Solterm licenciado para esse fim e ainda uma folha de

cálculo de Excel.

O sistema solar irá captar colectivamente a energia solar na cobertura do edifício, com a devida

orientação, a qual será posteriormente distribuída a cada fracção e acumulada de forma

individual. Após a análise das plantas decidiu-se optar por esta solução, uma vez que o edifício

não apresenta um espaço comum adequado para a colocação de um depósito colectivo.

Sempre que a radiação solar não seja suficiente, as necessidades energéticas em falta serão

satisfeitas recorrendo ao apoio de uma caldeira a gás. Para obter o máximo rendimento da

instalação de água quente sanitária deverá ser instalada uma central electrónica solar, a qual

garante o fornecimento de água quente a 45ºC através da mistura de água fria.

2.1 Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento, do sistema de solar é o seguinte:

Campo de Colectores Solares: Captação de energia solar através de uma bateria de

colectores solares planos, de alto rendimento e superfície altamente selectiva, colocada na

cobertura do edifício orientada a Sul.

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Cada fila de colectores deverá incorporar: purgador de ar, válvula de segurança, e regulador de

caudal, próprios para aplicações em energia solar, garantindo um equilíbrio hidráulico entre filas.

Grupo Hidráulico: Transporte de energia até aos depósitos de acumulação processa-se

através de um circuito hidráulico, com auxílio de um grupo de circulação próprio para o efeito.

Este deverá integrar todos os componentes destinados ao correcto funcionamento hidráulico da

instalação, incluindo os dispositivos de segurança seguintes:

- Válvula de segurança de 6 bar; Vaso de expansão; Válvulas anti retorno;

- Circulador solar;

- Termómetro na ida e no retorno;

- Manómetro integrado;

- Caudalímetro.

Depósito de Acumulação: Acumulação de energia solar, sob a forma de água quente, é

separada da energia proveniente do sistema apoio convencional, i.e., separação entre energia

solar e energia de apoio. Esta solução permite maximizar o aproveitamento da energia solar,

impedindo a interacção prejudicial entre energia de auxiliar (não renovável) e energia solar

(renovável).

Em cada fracção, entre o depósito de acumulação de energia, e a caldeira deverá existir uma

central electrónica solar, a qual irá permitir simultaneamente rentabilizar a energia solar

acumulada, permitindo a utilização racional de água acumulada acima da temperatura de

consumo, ao mesmo tempo garantir, por questões de segurança, uma temperatura de consumo a

45ºC.

O volume de acumulação depende de dois factores principais: Volume de AQS consumido por

tipologia e área de captação de energia solar. Assim, para cada fracção foi dimensionado o

volume de acumulação que permite obter o melhor compromisso entre rendimento do sistema e

espaço ocupado na habitação.

Central Electrónica Solar: O controlo de todo o circuito primário será efectuado

recorrendo a dois tipos de central electrónica solar, uma que regula a temperatura dos colectores

e do grupo hidráulico e uma em cada habitação que controla e regula a temperatura dos

depósito, e circuitos de ida e retorno. Estas centrais têm também a função de protecção contra

sobre-temperatura, ao mesmo tempo que fornece ao utilizador, através do display gráfico,

informação instantânea do estado dos componentes da instalação.

No esquema hidráulico de princípio (Anexo I), pode-se observar a aplicação dos diversos

componentes dimensionados, esquema de ligações hidráulicas, bem como o posicionamento e

ligação dos dispositivos de controlo do sistema.

O sistema de apoio energético convencional (não renovável), é essencial para garantir o

fornecimento de AQS nos períodos de baixa intensidade de radiação solar e/ou consumo acima do

previsto.

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2.2 Pressupostos para Dimensionamento

De acordo com os dados recolhidos, resume-se nos pontos seguintes os principias elementos

considerados no dimensionamento e definição das necessidades de AQS.

2.2.1 Dados relativos ao edifício

O edifício em estudo é um bloco habitacional e constituído por:

Distribuição de tipologias

1º andar T1 T1

2º andar T1 T1

3º andar T3

2.2.2 Necessidades de Água Quente Sanitária

A determinação das necessidades de AQS constitui o factor com maior influência nos resultados

da análise energética de um sistema solar térmico.

Segundo o RCCTE, de 4 de Abril de 2006, alínea c) do Artigo nº. 14, o consumo de referência de

água quente sanitária para utilização em edifícios de habitação é de 40l de água quente a 60ºC

por pessoa e por dia.

Os consumos reais AQS podem diferir consideravelmente, mesmo em edifícios com utilizações

semelhantes, no entanto neste estudo foram considerados os seguintes consumos tipo.

Quant. Apartamentos

T1 ( 2 ocup) 4

T3 (4 ocup) 1

Total Ocup. Unid. 12

Consumo diário AQS l/dia 480

2.2.3 Perfil de consumo e Taxa de ocupação

Tratando-se de um edifício residencial considerou-se que as horas de maior consumo distribuem-

se pela manhã, hora do almoço e jantar. Relativamente à taxa de ocupação anual considerada, a

qual influência de forma significativa a fracção anual obtida, não foram considerados períodos de

maior ou menor afluência. Este dado é particularmente relevante para o dimensionamento do

sistema, visto que, os consumos nos meses de verão são a referência para a determinação da

superfície de captação, com base nas necessidades de AQS a ser satisfeitas pelo sistema solar

térmico.

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De salientar que períodos de estagnação longos e frequentes, decorrentes do

sobredimensionamento do sistema solar, põem em causa a vida útil de uma instalação solar,

além de aumentar as necessidades e custos de manutenção. Donde, é recomendável prever a

existência de sistemas de dissipação de energia.

2.3 Cálculo das Necessidades Energéticas para AQS

A energia necessária para aquecer uma determinada quantidade de água é dada por:

Q = m . Cp . T

Onde,

Q – Quantidade de calor

M – Massa em gramas (1 cal eleva 1ºC uma grama de água)

Cp – Calor específico da água (4,186 KJ/KgºC)

T – Temperatura final – temperatura inicial

A seguir é apresentado o cálculo efectuado para o edifício em estudo das necessidades de

energia mensal para AQS:

Meses Nº diasCons. Diário

(l)

T Água pretendida (ºC)

T Água rede(ºC)

(ºC)

Q. Energia diária

necessária (MJ)

Q. Energia mensal

necessária (MJ)

Janeiro 31 480 60 10,8 49,2 98,9 3064,6

Fevereiro 28 480 60 10,8 49,2 98,9 2768,0

Março 31 480 60 11,8 48,2 96,8 3002,3

Abril 30 480 60 12,8 47,2 94,8 2845,1

Maio 31 480 60 13,7 46,3 93,0 2883,9

Junho 30 480 60 15,2 44,8 90,0 2700,5

Julho 31 480 60 16,2 43,8 88,0 2728,2

Agosto 31 480 60 16,1 43,9 88,2 2734,4

Setembro 30 480 60 15,6 44,4 89,2 2676,4

Outubro 31 480 60 14,1 45,9 92,2 2859,0Novembro

30 480 60 11,6 48,4 97,2 2917,5

Dezembro

31 480 60 10,6 49,4 99,3 3077,0

ANUAL TOTAL 34 256,8

Resulta do quadro anterior uma necessidade energética anual para AQS de 34 256,8 MJ. É de

notar que as necessidades obtidas pelo programa SOLTERM são um pouco mais baixas, que se

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deve ao facto de neste programa para o Porto os dados de origem são um pouco diferentes, mas

que em nada altera o dimensionamento dos painéis solares, por ser uma diferença insignificativa.

O quadro de seguida permite perceber que os meses de Verão apresentam valores de

necessidades energéticas menores. O sistema solar foi dimensionado de modo a cobrir as

necessidades de consumo de AQS no mês de Julho.

Perfil das Necessidades Energéticas para AQS

2000,0

2200,0

2400,0

2600,0

2800,0

3000,0

3200,0

J an Fev Mar Abr Mai J un Jul Ago Set Out Nov Dez

Nece

ssid

ade E

nerg

éti

ca (

MJ)

3 SELECÇÃO E DIMENSIONAMENTO

Com base na análise e optimização energética, foram dimensionados os diversos componentes do

sistema solar, cujas disposições técnicas especiais se detalham nos pontos seguintes.

3.1 Cálculo da superfície colectora

Para a determinação do número de colectores solares, e correspondente área, necessários para

satisfazer as necessidades térmicas para as AQS, utilizou-se como já foi dito anteriormente uma

folha de cálculo Excel com Método F-CHART e o software SOLTERM 5.0

A folha de cálculo consiste no cálculo da Fracção Solar através da introdução de dados entrada

como a irradiação global horizontal mensal e o factor de inclinação para a Latitude de 41º, Porto,

a temperatura ambiente e a temperatura da água da rede, o volume de AQS, o número de

colectores solares, a inclinação e as suas características, as necessidades térmicas.

3.1.1 Instalação dos colectores

Os colectores solares deverão ser instalados na cobertura plana do edifício, e embora o edifício se

encontre com uma orientação SE-NW, os painéis solares serão montados com uma orientação a

sul (azimute 0º), conforme representado nas partes desenhadas.

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A inclinação óptima dos painéis, tendo como objectivo a produção de AQS durante todo o ano, é

dada por: Latitude do Lugar – 5º, assim como se trata de um edifício localizado no Porto (41,1º

de latitude), os colectores deverão ter uma inclinação de 36º, relativamente ao plano horizontal.

Serão instalados em paralelo de canais, com a vantagem de necessitar um menor comprimento

de tubagens, sendo o número de colectores por fila limitado a um máximo de 4.

Os colectores serão instalados na cobertura do edifício de 3 pisos, não havendo obstáculos que

induzam sombras sobre estes. Deverão ficar a uma distância de pelo menos 0,50 m do muretos

da cobertura para que estes não lhe induzam qualquer sombreamento. Esta distância resulta da

fórmula:

ho = (90º-latitude do lugar) – 23,5º,

onde o valor ho é a altura solar do sol às12horas solares do dia mais desfavorável que é o solstício

de Inverno, dia 21 de Dezembro.

3.1.2 Caracterização dos colectores

Os colectores seleccionados são da ROCA, do tipo plano com cobertura selectiva, apresentando as

seguintes características:

Colector solar plano PS 2.4

Área de abertura 2,33 m2

Capacidade 1,75 L

F’0 0,789

F’UL 3,606

A curva característica do colector solar é dada pela seguinte equação

= F’0 – F’UL ((Tf – Ta)/ I)

Onde:

Rendimento

F’0 – rendimento óptico

F’UL – coeficiente global de perdas

Tf – Temperatura média do fluído

Ta – Temperatura ambiente

I – Radiação solar incidente sobre o colector por unidade de área

Foram ainda considerados os seguintes factores de correcção para o cálculo do rendimento

corrigido (final):

Factotres de Perdas Solares – 3 % Penalização

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Factor de sujidade e envelhecimento – 3 % Penalização

Factor de Perdas Globais da instalação – 5 % Penalização

3.1.3 Cálculo da área de colectores necessária

Tendo em conta os perfis de consumos de AQS apresentados anteriormente, foi possível calcular

a área de colectores a instalar. Em baixo encontra-se o quadro resumo do dimensionamento

efectuado a partir da folha de cálculo Excel.

MesesEnergia Captada

(MJ/m2)/mês

Superfície colectora

Necessária (m2)

Nº de colectores

Energia captada

(MJ)

Desperdício (se +)

Energia aproveitável

(MJ)

% Fracção

Solar

Janeiro 48,80 62,80 27,0 454,79 0,00 454,79 14,84%

Fevereiro 87,37 31,68 14,0 814,28 0,00 814,28 29,42%

Março 162,01 18,53 8,0 1509,93 0,00 1509,93 50,29%

Abril 234,11 12,15 6,0 2181,86 0,00 2181,86 76,69%

Maio 278,72 10,35 5,0 2597,63 0,00 2597,63 90,07%

Junho 304,31 8,87 4,0 2836,17 135,69 2700,47 100,00%

Julho 369,58 7,38 4,0 3444,49 716,29 2728,20 100,00%

Agosto 362,83 7,54 4,0 3381,57 647,14 2734,43 100,00%

Setembro 268,04 9,98 5,0 2498,15 0,00 2498,15 93,34%

Outubro 193,49 14,78 7,0 1803,30 0,00 1803,30 63,07%

Novembro 105,36 27,69 12,0 982,00 0,00 982,00 33,66%

Dezembro 56,58 54,38 24,0 527,33 0,00 527,33 17,14%

4,0 21532,37 64,04%

Simultaneamente, foi efectuado o mesmo cálculo no software SOLTERM, onde se chegaram

relativamente aos mesmos resultados, embora o software seja mais preciso uma vez que leva em

lista de conta mais factores. O gráfico em baixo apresenta a comparação da Fracção Solar obtida

a partir dos dois métodos de cálculo.

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SOLTERM vs EXCEL

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

60,00%

70,00%

80,00%

90,00%

100,00%

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Fra

cção S

ola

r (%

)

Solterm

Excell

No Anexo III e IV encontram-se as folhas de cálculo de dimensionamento usando a folha Excel e o

software SOLTERM respectivamente, tendo em ambos os métodos se tenha chegado ao mesmo

número de painéis a instalar.

Os colectores serão dispostos numa única fila de 4, e a sua ligação respeitará as regras indicadas

nas instruções de Instalação dos aparelhos.

Será providenciada a colocação de válvulas de corte, à entrada e saída da fila de colectores, de

forma a permitir operações de manutenção sem retirar a totalidade do fluido solar. E deverá

ainda dispor de um purgador próprio para sistemas solares, de modo a garantir o correcto

enchimento da instalação.

3.2 Circuito primário

O fluído de transferência térmica circula no circuito primário do sistema solar térmico e é

responsável pela captação da energia proveniente do sol e sua posterior transferência ao circuito

secundário (AQS). Neste projecto utilizou-se como fluído térmico uma mistura de água com

anticongelante, cuja concentração se calcula tendo em conta a temperatura que este deverá

suportar sem congelar. Admitiu-se que a temperatura de congelação do Porto é de -8ºC, pelo que

o fluído térmico deverá ter uma concentração aproximada de 20%.

O anticongelante considerado foi o etilenglicol, que devido às suas propriedades irá alterar a

viscosidade do fluído e o seu calor específico :

Viscosidade corrigida

(Tágua = 45ºC)1,10

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Calor específico corrigido

4072 J/(KgºC)

A tubagem será em cobre soldado e devidamente isolado, tendo sido calculada em função do

caudal a transportar, que é dado por:

C = 10 F’UL / Cp

E o diâmetro obtido por:

D = J C 0,35

Onde:

D – diâmetro de tubagem em cm;

J – 2,2 para tubagens metálicas;

C – caudal em m3/h

Limitando as perdas de carga linear máxima a 40 mm.c.a. e a velocidade de circulação a 1,5 m/s

e consultando o ábaco do anexo II, chegou-se ao diâmetro da tubagem:

D = J C 0,35

Onde:

D – diâmetro de tubagem em cm;

J – 2,2 para tubagens metálicas;

C – caudal em m3/h

O isolamento da tubagem do circuito hidráulico deverá ser no mínimo de 20mm de espessura,

resistente aos raios UV e estanque. No caso de tubagem colocada no exterior deverá ser

considerada a colocação de protecção mecânica externa.

Tendo em conta as elevadas temperaturas no interior do circuito, as quais podem ascender a

mais de 150ºC nos períodos de estagnação, recomenda-se que a tubagem do circuito primário

solar seja executada em cobre. É fortemente desaconselhada a utilização de qualquer tipo de

polímeros.

3.3 Bombas de circulação

Para definir a bomba de circulação calculou-se previamente as perdas de carga no circuito,

nomeadamente nas tubagens, acessórios, campo de colectores e permutador.

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Caudal Fluído

Térmico (Kg/s m2

col)

Caudal Fluído

Térmico (l/h)

Diâmetro int. (cm)

Diâmetro int. (mm)

Diâmetro comercial

(mm)

0,0089 297,12 1,44 16,00 18



Consultando o ábaco, do anexo V, de perdas nas tubagens de cobre em função do caudal,

verifica-se que para um caudal de 0,30 m3/h e um diâmetro interior de tubagem de 16mm, a

perda de carga por metro de tubo é de aproximadamente 17mm.c.a, bastante inferior ao limite

estabelecido. Esta perda de carga é especificada para a água, pelo que se deve recalcular as

perdas, utilizando o factor f =4 (visc.sol /visc. água).

p linear 17 mm.c.a./m

Factor viscosidade

1,10

p linear corrigido

18,70 mm.c.a./m

No circuito primário o comprimento das tubagens é de aproximadamente 110m.

Para perdas relativas aos acessórios ou singularidades considerou-se 40% das perdas de carga

lineares da tubagem.

Nos colectores as perdas estimaram-se segundo a fórmula:

pt = (p N (N+1))/4

Onde:

p – perda de carga num colector para o caudal dado;

N – número de colectores em paralelo

No permutador foi considerada uma perda de carga de 200

P linear (mm.c.a.

)

P localizadas(mm.c.a.)

P permutador (mm.c.a.)

P painéismm.c.a.

P totais mm.c.a.

P m.c.a. Bomba

2057,00 822,80 200 75 3154,80 3,155 SXM 25

Com base na perda de carga e caudal do circuito primário solar, foi dimensionado o seguinte

grupo de bombagem: SXM 25

Este grupo poderá vir integrado num grupo hidráulico, que deverá incluir termómetros de ida e

retorno, válvula de segurança, manómetro e caudalímetro.

3.4 Acumulação

A acumulação de energia solar realiza-se de forma individual por meio de depósitos de

acumulação dimensionados de acordo com a tipologia.

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No circuito aberto de AQS, entre o depósito de acumulação e o sistema de apoio, deverá existir

um dispositivo que garanta a mistura de água fria de modo a garantir uma temperatura de

consumo a 45ºC. Esta função será desempenhada por um kit solar, próprio para o efeito, o qual

permite controlar a descarga de energia acumulada rentabilizando desta forma o volume de cada

depósito. De salientar que este ponto foi tido em conta no dimensionamento realizado.

O depósito de acumulação considerado funciona exclusivamente para acumulação da energia

solar, visto que o apoio energético será realizado de forma instantânea através da caldeira de

apoio.

No quadro resumo seguinte é apresentado o volume de acumulação considerado tendo em conta

a tipologia:

Volume de acumulação

Tipologia T1 T3

Vol. Do Depósito (l) 90 200

Modelo ROCA AS 90-1 E 200-1 E

No anexo III, encontra-se a respectiva folha de cálculo.

3.5 Vasos de expansão

O vaso de expansão do circuito solar deverá ser dimensionado para as dilatações do líquido solar

no circuito primário, por segurança o dimensionamento é feito mesmo nas situações em que

hipoteticamente se atinjam temperaturas de estagnação nos painéis, as quais podem ascender a

mais de 150ºC.

VE = ((0,09t -2,5)/100VT) Vcol

Onde:

VE – Volume útil do vaso de expansão

t – Temperatura máxima possível

VT – Capacidade total do circuito primário, incluindo colectores

Vcol – Capacidade total dos colectores

Cálculo do vaso de expansão

Rendimento Volume N

Volume do vaso de

expansão comercial

Pserviço 1,5 bar

0,64 19,35 25 ltsTebu 158,8 ºC

Vpermut. 17 L

Vcol 1,75 L

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Vcol total 7 L

Vtubagem 22,12 L

Vt = 46,12 L

Ve = 12,44 L

Liq. Pode vaporizar? sim

Pmáx= 6 bar

Será instalado o vaso de expansão Vasoflex solar N 25 /2,5l.

Além do circuito primário solar também o circuito aberto de AQS deverá possuir um vaso de

expansão em virtude do aumento de volume causado pelo aquecimento de água no depósito.

Assim, para os depósitos de acumulação de 90L e 200L serão colocados vasos de expansão de 8L

e 12 L de capacidade respectivamente.

3.6 Sistema de Apoio

O apoio energético convencional para o sistema de AQS será efectuado por intermédio de uma

caldeira mural a gás estanque, Modelo SARA 24/24 F, de aguas directas, separando desta forma a

energia solar do sistema de apoio, garantindo que o apoio energético apenas se processa caso

exista necessidade.

3.7 Controlo

O circuito primário solar colectivo será controlado recorrendo à CENTRAL ELECTRÓNICA SOLAR

CS- 10, o qual permite a regulação de todo o circuito. Devem ser consideradas duas sondas de

temperatura, uma colocada no topo do campo de colectores (na bainha própria para o efeito), a

segunda colocada na tubagem de retorno do sistema colectivo, e ligado ao grupo hidráulico

Em cada fracção o controlo da acumulação de energia será efectuado recorrendo à CENTRAL

ELECTRÓNICA SOLAR CS- 1. Devem ser condideradas as seugintes sondas de temperatura no

depósito acumulador, na tubagem de ida e controlo das duas válvulas de 3 vias motorizadas, o

qual por diferencial de temperaturas, será responsável definir os períodos de aproveitamento.

Como segurança do sistema, no caso de sobre aquecimento, deverá ser prevista a inclusão de

uma forma de dissipação de energia.

3.8 Acessórios

Os acessórios a utilizar na presente instalação serão de 1ª qualidade obedecendo às

especificações a seguir indicadas:

Válvulas de passagem – corpo, sede e obturador em bronze.

Válvulas de retenção – corpo, sede e obturador em bronze.

Válvulas de segurança – de ferro fundido.

Válvulas motorizadas – corpo em aço e obturadores em aço inoxidável.

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Termómetros de grande sensibilidade com escala até 120 ºC, espelho de 100 mm Ø com

bainha.

Termostatos de grande sensibilidade e fácil regulação, para funcionamento a baixa

voltagem (24 volts).

Válvulas de retenção

4 ESTUDO DE VIABILIDADE ECONÓMICA

Um dos motivos que conduzem à opção de instalação de uma sistema de energia solar, consiste

em conseguir um benefício económico aproveitando a energia solar que chega gratuitamente ao

lugar de consumo. Assim, é necessário ter em conta a durabilidade e o funcionamento eficaz dos

sistemas por muito anos.

Vai ser efectuada uma análise da viabilidade económica da instalação projectada quando

comparada com a instalação de vulgares esquentadores das águas quente sanitárias.

O custo estimado da instalação solar é de 19 432, 45 €, a fracção solar obtida pelo software

SOLTERM é de 70%, e a energia necessária para aquecimento de AQS anual é de 9367 KWh/ ano

= 33 721, 20 MJ/ano.

Admitindo que o rendimento do equipamento é de 70%, temos:

= E útil / E forn

Logo a energia a fornecer para AQS pelos esquentadores é de 13 381,4KWh/ ano. Sabendo que:

CombustívelEquivalência

Energética

Preço (kg ou

m3)

Gás natural 10,53 kWh/m3 0,75 € /m3

Gasto anual em euros de gás natural por ano será de (13 381,4/10,53)0,75 = 953 €. Admitindo

que o gasto estimado para uma instalação de esquentadores ronda os 7500€.

E o gasto anual em gás com sistema solar é de 147 €. Logo há uma poupança de 806 € em gás

por ano.

No gráfico de baixo é possível constatar a diferença de gasto de gás ao longo do ano. Como era

de esperar nos meses mais quentes o consumo de gás é quase nulo.

Pág.15



0,0 €

10,0 €

20,0 €

30,0 €

40,0 €

50,0 €

60,0 €

70,0 €

80,0 €

90,0 €

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

Cu

sto

(€)

Consumo de gás com Sistema solar

Consumo de gás com esquentador

5 ENSAIOS E EXPRIÊNCIAS

Será fornecida toda a mão-de-obra e aparelhagem necessária à execução, antes da recepção

provisória dos ensaios seguidamente discriminados:

Ensaios hidráulicos

Antes ou depois de instalados, conforma os casos, deverão os diversos equipamentos e tubagens

ser submetidos a ensaios hidráulicos comprovativos da sua resistência às pressões a que possam

estar sujeitos.

A pressão de ensaio não poderá ser inferior a 1,5 vezes a máxima pressão a que possam estar

submetidos os equipamentos ou as tubagens, no mínimo de 13 Kg/cm².

Ensaios de estanquecidade e primeiro ensaio de circulação

As instalações serão submetidas durante 12 horas, pelo menos a um ensaio de pressão hidráulica

igual a uma vez e meia a máxima pressão a que possam estar submetidas, no mínimo de 13

Kg/cm² sem que se note qualquer defeito de resistência ou fuga.

Segundo ensaio de circulação e lançamento da instalação

Concluídos todos os trabalhos de montagem e em data a definir pela Fiscalização, por-se-à em

funcionamento, durante seis dias todas as instalações.

Durante esse período, cujos ensaios decorrem sob exclusiva responsabilidade do adjudicatário,

iniciar-se-á, se possível, a instrução do pessoal técnico.

Pág.16



6 PLANO DE MANUTENÇÃO

A correcta manutenção de uma instalação solar é a única garantia que os utilizadores do sistema

têm de que este terá sempre o rendimento projectado e que terão o retorno do seu investimento

no prazo esperado.

A manutenção de todo o sistema deverá ser efectuado por pessoal especializado, contudo caso

algum dos utilizadores verifique alguma anomalia ou perda de rendimento da sua instalação

deverá de imediato contactar a empresa responsável pela manutenção.

O técnico responsável pela manutenção da instalação deverá efectuar periodicamente as

seguintes funções:

Comprovar periodicamente a pressão do circuito, de preferência com o sistema frio

Manobrar a válvula de segurança para evitar que fique colada, pelo menos

trimestralmente

Verificar se o sistema tem ar, assegurando o seu enchimento e a pressurização com fluido

com a mesma percentagem de etilenglicol do referenciado no projecto

Comprovar se as válvulas da instalação funcionam correctamente

Comprovar se as sondas de temperatura funcionam e que o controlo diferencial arranca e

o _T de arranque e de paragem são os pretendidos

Inspeccionar visualmente

- Os revestimentos dos isolamentos situados à intempérie

- Estado do campo de colectores (estanquidade à chuva, vidros partidos, deformação das

caixas de colectores, corrosão, fugas de fluído, etc.)

A manutenção rotineira deste tipo de instalações é ditada pelo tipo de manutenção de cada um

dos componentes. A manutenção é imposta também pela qualidade da água, nomeadamente no

que toca a incrustações de calcário e pela localização da instalação no que toca a poeiras em

suspensão, humidade, contaminantes, etc.).

Devido à variação destes parâmetros não se pode traçar um plano de manutenção genérico,

contudo pode-se de uma forma geral apresentar alguns procedimentos gerais a vários tipos de

instalações.

Componente

Intervenção Frequência (meses)

Observações

Campo de

colectoresLimpeza 12

Com água e detergente. Realizar esta operação

em horas de baixa insolação, ao amanhecer e ao

escurecer.

Estrutura 12

Recuperar partes da estrutura que apresentam

indícios de corrosão, lixar e pintar. Verificar o

aperto de estruturas

Colectores Cobertura 6 Inspecção visual. Substituir em caso de rotura.

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Em caso de condensações acentuadas, verificar

o aperto dos parafusos.

Juntas 6Inspecção visual (aderência, deformações e

degradação)

Placa

absorsora6

Inspecção para detectar escamação de pintura,

focos de corrosão, deposição de corpos

estranhos e deformações. Substituir em caso de

fugas.

Tubagem 6 Inspecção visual para detecção de fugas

Caixa 6Inspecção visual para a detecção de

deformações e oscilações

Circuito

primário

Fluído de

circulação12

Comprovar uma vez por ano a sua densidade e

pH (indicando o seu estado de degradação -

pH<5 poderá implicar substituição )

60 Substituição de fluído de circulação

24 (máx)Efectuar provas de pressão a partir do segundo

ano

Estanquidade 12 Inspecção visual

Isolamento 12 Limpar e confirmar correcto funcionamento

Purgadores

(automáticos

e manuai)

0,5 Esvaziar o ar acumulado

Bomba 12 Estanquidade e lubrificação

Termostato 12Limpeza, controlo de funcionamento e

regulação. Utilizar sondas de temperatura

Vaso de

expansão12 Comprovação de pressão

Permutador 60 Limpeza e inspecção

Serpentina 60 Limpeza e desincrustação

Circuito

secundário

Válvula de

corte12

Lubrificar e apertar

Válvula de

segurança12

Movimenta-las para evitar incrustação ou

calcificação

Acumulação

(depósitos)24 (máx)

Verificar sistema de protecção corrosiva

Componente

s eléctricasInterruptores 12

Limpeza e aperto de bombas

Contadores 12

Diferenciais 12Controlo de funcionamento, Verificação da

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ligação à terra

Armário

eléctrico12

Limpeza

7 CONCLUSÂO

As vantagens de um sistema de aproveitamento solar para aquecimento de águas sanitárias,

permite poupança de combustíveis, menores valores a pagar pelos mesmos, um muito menor

ataque ao meio ambiente.

Existem muitos fabricantes de equipamentos e a cada ano que passa a tecnologia que envolve os

mesmos evolui, pelo que maiores rendimentos com equipamentos mais pequenos e baratos,

podem surgir a qualquer momento, tornando assim a energia solar térmica acessível a toda a

população.

8 PROJECTISTA

Porto, 07 de Julho 2008

______________________

Eng.ª Celina Cabete

ANEXO I

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ANEXO II

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ANEXO III

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ANEXO IV

Pág.23



ANEXO V

Pág.24



ANEXO VI

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sistemas solares tÉrmicos

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