O aquecimento da água através da energia solar, vem sendo utilizado há anos em diversos países. No Brasil, a utilização do sistema de aquecimento solar é favorável devido à disponibilidade de radiação solar na maior parte do seu território. Por conta do alto custo de fornecimento de energia convencional, a utilização desta forma de energia se torna muito vantajosa, visto que o investimento inicial com a implantação devem ser logo abatidos pela economia nas faturas de energia elétrica. Atualmente, a economia média anual pode ficar em torno de 65% a 80%, podendo variar em função ainda da região do país.
Neste post iremos conhecer mais sobre o sistema de aquecimento solar (SAS), seus componentes e sobre algumas considerações de instalação e projeto deste sistema.
Componentes do sistema de aquecimento solar
Vamos conferir agora como o sistema de aquecimento solar funciona. Abaixo podemos verificar os seus principais componentes:
- Coletor solar;
- Reservatório térmico;
- Aquecimento auxiliar, caso necessário;
- Acessórios e interligações hidráulicas.
Ao incidir a energia solar sobre a superfície negra do coletor solar (esquentando as aletas), a irradiação eletromagnética é transformada em energia térmica. Logo, por transmissão de calor através dos dutos preenchidos pelo fluído, a água que circula em seu interior é aquecida e transportada até o reservatório térmico e em seguida conduzida até o ponto de consumo. O principal tipo de coletor utilizado nas edificações residenciais é o coletor plano.
O circuito primário no projeto de sistema de aquecimento solar pode ser efetuado através de duas metodologias: Termossifão ou Circulação forçada.
No Brasil, o projeto e instalação do SAS em circuito direto é regido pela ABNT NBR 15569 de 2008. Portanto, é de suma importância que o projetista verifique os requisitos preconizados nesta normativa. Porém, neste post, destacaremos algumas recomendações, bem como outras boas práticas que devem ser adotadas nos projetos de Sistemas de Aquecimento Solar que utilizam o sistema de Termossifão, método mais utilizado em projetos residenciais.
7 boas práticas para projetos de SAS através do sistema de Termossifão
Este sistema funciona de modo natural, sem a necessidade de um conjunto de bombeamento. É o mais utilizado nos projetos de instalação residencial, pois é recomentado para instalações de pequeno porte (volume de armazenamento até 1000L de água). Para o seu funcionamento o reservatório térmico deve estar acima do coletor solar.
Esquema de lançamento do sistema de aquecimento solar – Termossifão. Imagem extraída através do software QiBuilder.
Devido ao processo natural de estratificação da água, o fluido com uma temperatura maior (menor densidade) possui a tendência de ficar sobre o fluido com uma temperatura menor. Portanto, ao efetuar o aquecimento da água através do processo que ocorre nos coletores, a água tende a subir e ficar na parte superior do reservatório de armazenamento.
Esquema Estratificação da água. Imagem extraída através do software QiBuilder.
Num projeto do sistema de termossifão o esquema do circuito é representado através da Figura 1 (NBR 15569/2008).
Circuito termossifão. Imagem extraída da NBR 15569.
Observe que diversas considerações de instalação são importantes e devem ser especificadas no projeto.
O sistema de circuito termossifão é o que exige menor manutenção, porém alguns cuidados devem ser tomados durante a especificação do posicionamento dos seus componentes no projeto.
1. Distância mínima entre os componentes
Recomenda-se que o reservatório de água quente (boiler) possua uma distância mínima de 15 cm do reservatório de água fria, para garantir que o boiler esteja sempre cheio e indicando também a pressão de operação do sistema.
Além disso, é necessário também manter uma distância mínima de 20 cm e máxima de 400cm entre a parte inferior do boiler e a parte superior da placa solar, evitando desta forma o fluxo reverso, e posicionando o mais próximo possível o reservatório térmico dos coletores solares.
Distância entre os componentes – Termossifão. Imagem extraída através do software QiBuilder.
Caso não seja possível efetuar o lançamento dos componentes conforme mostrado acima devido a particularidades da arquitetura, é possível utilizar como artificio a execução de torres ou ainda posicionar o reservatório na área externa da edificação.
2. Inclinação da placa solar
As placas solares devem estar direcionadas voltadas para o Norte geográfico, com uma variação máxima de 30° para ambas as direções.
Direção das placas solares. Imagem extraída através do software QiBuilder.
Para obter uma maior eficiência no aquecimento solar, o ângulo de inclinação deve ser definido de acordo com a latitude do local no qual a placa será instalada acrescido de 10°. Importante ressaltar que a inclinação nunca deve ser inferior a 15°.
Inclinação das placas solares – Termossifão. Imagem extraída através do software QiBuilder.
3. Respiro
A tubulação que será utilizada para o respiro não pode estar obstruída e deverá estar aberta para a atmosfera. O respiro precisa estar posicionado na tubulação a partir do ponto mais alto de saída do reservatório térmico, evitando mudanças bruscas de direção.
A tubulação deve ultrapassar no mínimo 30 cm o nível de água máxima do reservatório de alimentação de água fria, e o seu diâmetro não deverá ser inferior a 15mm.
O respiro tem por função permitir a saída de vapor e ar, aliviando a pressão no sistema de aquecimento solar e evitando pressões negativas ou positivas no reservatório, para que não ocorra um rompimento no fluxo do sistema.
Lançamento do respiro – Termossifão. Imagem extraída através do software QiBuilder.
4. Perda de carga
A perda de carga excessiva no sistema de aquecimento solar deve ser evitada para obter um melhor funcionamento do sistema. Portanto, deve-se evitar ao máximo durante a elaboração do projeto, a introdução de muitas curvas no sistema, e quando estas existirem, dar preferência para as curvas de 45° em detrimento da curva de 90°, diminuindo desta forma a perda de carga localizada.
5. Tubulações de alimentação de água fria
A tubulação de água fria que abastece o reservatório térmico deve possuir uma saída exclusiva de água fria, além de possuir o seu nível superior, abaixo do nível inferior de tomada d’água do reservatório de água fria.
O seu diâmetro precisa possuir um valor igual ou superior ao diâmetro de abastecimento de água quente do sistema.
6. Sifão
Um fator importante a destacar é a possibilidade de ocorrer o retorno da água quente pela tubulação de água fria que alimenta o reservatório térmico, portanto é primordial a especificação de um sifão que evite tal retorno.
O sifão deve ser projetado na tubulação localizada entre o reservatório térmico e o reservatório de água fria. Ele deve possuir uma altura mínima de 30 cm, com um material que resista as condições de pressão e temperatura do sistema de aquecimento solar para água, e com um comprimento de 150 cm a partir do sifão no sentido oposto ao fluxo de alimentação.
Lançamento do sifão. Imagem extraída através do software QiBuilder.
7. Demais componentes
Os coletores devem ser instalados em locais apropriados, evitando a possibilidade de sombreamento no sistema de aquecimento solar, que diminui a sua eficiência. Além disso, recomenda-se a instalação de registros e uniões nas entradas e saídas do reservatório térmico, possibilitando futuras manutenções no sistema.
Importante: Recomenda-se a utilização de válvulas de alívio de pressão, dispositivos quebra-vácuo e válvulas eliminadoras de ar e vapor em sistemas que utilizem reservatório térmico de alta pressão.
Ainda é importante ressaltar que é de suma importância efetuar a leitura da Norma e das recomendações especificadas pelo fabricante escolhido, pois é através deles que será possível verificar como proceder em algumas particularidades do projeto e produto.
Não esqueça que uma boa especificação e riqueza nos detalhes deste sistema fazem a diferença na qualidade do projeto final.
Você utiliza essas boas práticas em seus projetos de sistema de aquecimento solar? Compartilhe as suas experiências nos comentários.
