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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Coletores solares. Coletores de ar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Os coletores de ar têm a vantagem de evitar os problemas de congelamento e ebulição que às vezes sofrem os sistemas de fluidos. Embora um vazamento de refrigerante em um coletor de ar seja mais difícil de detectar e consertar, é menos problemático do que um vazamento de fluido. Os sistemas de ar geralmente usam materiais mais baratos do que os sistemas líquidos, como vidros plásticos, porque a temperatura operacional é menor.
Os coletores de ar são coletores simples de placa plana e são usados principalmente para aquecimento de ambientes e secagem de produtos agrícolas. As placas absorvedoras em coletores de ar são painéis metálicos, telas multicamadas, inclusive aquelas feitas de materiais não metálicos. O ar passa pelo absorvedor devido à convecção natural ou sob a influência de um ventilador. Como o ar é um condutor de calor pior do que o líquido, ele transfere menos calor para o absorvedor do que o fluido de transferência de calor. Alguns aquecedores de ar solares possuem ventiladores conectados à placa absorvedora para aumentar a turbulência do ar e melhorar a transferência de calor. A desvantagem deste projeto é que consome energia para operar os ventiladores, aumentando assim os custos operacionais do sistema. Em climas frios, o ar é direcionado para o espaço entre a placa absorvedora e a parede traseira isolada do coletor: assim, evita-se a perda de calor através do envidraçamento. No entanto, se o ar for aquecido por não mais de 17°C acima da temperatura externa, o meio de transferência de calor pode circular em ambos os lados da placa absorvedora sem muita perda de eficiência. As principais vantagens dos coletores de ar são sua simplicidade e confiabilidade. Esses coletores têm um dispositivo simples. Com os devidos cuidados, um coletor de qualidade pode durar de 10 a 20 anos e é muito fácil de manusear. Um trocador de calor não é necessário, pois o ar não congela. No entanto, o uso de aquecedores solares de ar ainda é limitado ao aquecimento de ambientes e secagem de produtos agrícolas, principalmente em países em desenvolvimento. Existem vários fatores que limitam o uso mais amplo de coletores de ar em escala industrial. Entre eles, uma grande área de coletores devido à baixa densidade e baixo calor específico do refrigerante a ar em comparação com o líquido; a necessidade de um longo duto; alta demanda de eletricidade para conduzir o ar pelo coletor, bem como a dificuldade de armazenar calor. Regiões com radiação solar relativamente baixa e longos períodos de intempéries requerem calor adicional; como resultado, o custo do investimento aumenta tanto que limita a competitividade dos coletores solares em comparação com os sistemas de aquecimento tradicionais. Uma possível forma de reduzir o custo dos coletores é integrá-los às paredes ou telhados dos edifícios, bem como criar coletores que possam ser montados a partir de componentes pré-fabricados. princípio de funcionamento Os coletores solares de ar podem ser divididos em grupos de acordo com a forma como o ar é circulado. No mais simples deles, o ar passa pelo coletor sob o absorvedor. Este tipo de coletor é adequado apenas para aumentar a temperatura em 3-5°C devido à alta perda de calor na superfície do coletor por convecção e radiação. Essas perdas podem ser significativamente reduzidas cobrindo o absorvedor com um material transparente com baixa condutividade infravermelha. Nesse coletor, o fluxo de ar ocorre sob o absorvedor ou entre o absorvedor e a tampa transparente.
Graças à cobertura transparente, a radiação de calor do absorvedor é ligeiramente reduzida, mas devido à redução das perdas de calor por convecção, um aumento de temperatura de 20-50°C dependendo da quantidade de radiação solar e da intensidade do fluxo de ar. Uma redução adicional da perda de calor pode ser alcançada passando o fluxo de ar acima e abaixo do absorvedor, pois isso dobra a área da superfície de transferência de calor. A perda de calor devido à radiação é assim reduzida devido à temperatura reduzida do absorvedor. Porém, ao mesmo tempo, há também uma redução na capacidade de absorção do absorvedor devido ao acúmulo de poeira se o fluxo de ar passar por ambos os lados do absorvedor. Alguns coletores solares reduzem custos eliminando vidros, caixa metálica e isolamento térmico. Tal coletor é feito de chapas metálicas pretas perfuradas, que permitem uma boa transferência de calor. O sol aquece o metal e o ventilador puxa o ar aquecido através de orifícios no metal. Esses coletores de tamanhos diferentes são usados \u2,4b\u0,8bem residências particulares. Um coletor típico medindo 0,002 por 3 metros pode aquecer 28 mXNUMX de ar externo por segundo. Em um dia ensolarado de inverno, o ar no coletor aquece XNUMX°C em relação ao exterior. Isso melhora a qualidade do ar dentro da casa, pois o coletor aquece diretamente o ar fresco que vem de fora. Esses coletores alcançaram uma eficiência muito alta - em algumas aplicações industriais ela excede 70%. Além disso, eles não requerem vidros, isolamento e são baratos de fabricar.
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