ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Coletores solares. Dimensionamento do sistema de água quente solar. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Fontes de energia alternativa Um sistema solar de água quente pode servir como única fonte de água quente ou incluir um sistema de backup usando combustíveis tradicionais para acomodar necessidades aumentadas ou inesperadas de água quente. O tamanho do sistema é geralmente determinado pelo número de quartos, pessoas e pelo volume de água quente necessário. Existem várias configurações básicas de aquecedores solares de água. Em linhas gerais, dividem-se em dois tipos: sistemas ativos, dotados de bombas e controles que permitem direcionar o calor solar para um reservatório térmico, e sistemas passivos, como o termossifão, que utilizam a circulação natural da água quente. Ao criar um sistema de aquecimento solar de água, é importante determinar imediatamente quanta água quente será utilizada em média durante o dia. Com base nesta figura são calculadas as dimensões do sistema (coletores, tanque de armazenamento). O principal componente de uma instalação solar é o coletor solar. Na maioria das vezes, são utilizados coletores de placa plana, constituídos por uma placa absorvedora (absorvente), na qual a radiação solar é convertida em calor e transferida para o fluido refrigerante, isolamento térmico nas bordas e sob o absorvedor, uma caixa que contém tudo isso e fornece a ventilação necessária de uma tampa de vidro ou plástico. Se for utilizado vidro para revestimento, é importante que o teor de ferro seja baixo ou nulo para garantir que pelo menos 95% da radiação solar passe através do vidro. Na maioria das vezes, é usada uma única camada de vidro. Se for usado plástico, ele deve ser resistente aos raios UV. As placas de policarbonato têm apresentado excelentes resultados na prática. O absorvedor é uma placa com tubos fixados através dos quais o refrigerante flui. É feito de cobre, alumínio ou aço inoxidável. Está comprovado que os tubos absorvedores de cobre são os melhores, pois os de aço são altamente suscetíveis à corrosão. É importante que o absorvedor seja resistente à radiação ultravioleta do sol e às altas temperaturas, que podem chegar a 100-140°C para coletores com normal e 150-200°C.°C - com revestimento seletivo. A construção de um coletor de placa plana requer a soldagem de tubos e sua conexão à placa. Quanto mais próximos os tubos estiverem em contato com a placa, maior será a transferência de calor para o fluido que flui através deles. O absorvedor geralmente é revestido com uma tinta preta seletiva especial que absorve a luz solar e retém a radiação térmica em seu interior. A tinta preta normal evapora da superfície do metal quando exposta a altas temperaturas. Em condições normais, a tinta preta irradia mais calor em vez de transferi-lo para o fluido refrigerante. O corpo do coletor solar é feito de uma variedade de materiais: madeira, plástico, aço e alumínio são usados com vários graus de sucesso, mas o melhor dos materiais listados é, obviamente, o alumínio. Suporta diversas condições climáticas, requer pouca manutenção e vem na cor preta, dispensando a necessidade de pintura externa do painel solar. Muitos anos de prática mostraram que o plástico é de pouca utilidade para a fabricação de vários componentes de um painel solar. Não é adequado para peças externas, pois se degrada sob os raios ultravioleta: desbota, perde dureza e racha. O plástico tem um alto coeficiente de expansão, o que significa que se expande e contrai tanto que fica difícil vedar as juntas. A utilização de caixas de aço também apresenta desafios. Em primeiro lugar, os painéis devem ser regularmente pintados e, em segundo lugar, entram em reação química com componentes de cobre. Os coletores solares são geralmente instalados diretamente no telhado de um edifício ou em uma estrutura montada em um telhado plano ou no solo. Você também pode fazer com que os coletores façam parte do telhado. Às vezes há dificuldades em vedar o espaço entre o coletor e o restante do telhado. O tamanho do coletor solar depende da necessidade diária de água quente. Em média, uma pessoa consome até 50 litros de água quente por dia a uma temperatura de 55 a 60°C (lavar e tomar banho, exceto lavanderia). Está comprovado que para aquecer 50 litros de água por dia, a área média dos coletores solares deve ser de 1 a 1,5 m2. O preço do coletor depende do seu tamanho e do custo de instalação. Este último é mais facilmente realizado quando o sistema solar foi levado em consideração no desenvolvimento de um projeto de construção de uma nova casa. O arquitecto pode então incluir antecipadamente os coleccionadores no seu projecto, tanto do ponto de vista estético como económico. Para coletores solares de absorção seletiva típicos que aquecem água de 8 a 45 graus, existem regras padrão:
Se estas regras forem seguidas, um colector solar típico na Europa Central pode cobrir 60-70% do consumo anual de água quente e produzir 350-500 kWh/m2 por ano. Em grandes edifícios (hotéis, hospitais, prédios de apartamentos) a área do coletor e o volume do tanque por habitante são menores, mas para determinar com precisão o tamanho ideal do sistema é necessária uma análise detalhada da demanda e das condições climáticas locais. A experiência mostra que os sistemas de aquecimento solar de água quente devem ser tão simples quanto possível e não muito grandes. Exemplo Uma família de 4 pessoas, que consome 200 litros de água quente por dia, necessita de um coletor com área de 6 m2. Esse sistema produz até 3000 kWh de energia ecologicamente correta por ano. Se o coletor substituir uma caldeira a óleo combustível, a economia de óleo combustível é de pelo menos 300 litros por ano. Veja outros artigos seção Fontes de energia alternativa. Leia e escreva útil comentários sobre este artigo. Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica: Couro artificial para emulação de toque
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