Author: Pedro M. Soares

Dimensionar Solar para Piscinas

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Dimensionamento de Sistemas Solares Térmicos para aquecimento de Piscinas

 

No dimensionamento de colectores solares para aquecimento de piscinas é necessário dividir em dois tipos de sistemas totalmente distintos: para piscinas interiores ou para piscinas exteriores.

Uma piscina interior é aquecida durante todo o ano e por isso a temperatura da piscina deve ser assegurada por uma fonte alternativa (tipo caldeira ou bomba de calor) e a energia solar irá permitir uma redução dos consumos.

Instalação solar Piscina privada

Numa piscina exterior a situação é bem diferente. Durante os meses mais frios não há utilização da mesma. Neste caso, o objectivo do aquecimento é o alargar o período de utilização. Em vez de a piscina ter conforto para utilização apenas entre os meses de Junho e Setembro poderemos ter um aproveitamento desde Abril a Outubro (esta estimativa é muito dependente do clima anual) e seguramente temperaturas mais altas nos meses de Julho e Agosto.

Os elementos importantes para o cálculo são:

  • Área da superfície da piscina;
  • Volume da piscina;
  • Existência e frequência de utilização de manta térmica sobre a piscina;
  • Temperatura pretendida para a piscina;
  • Localização geográfica;
  • Sombreamentos da zona dos colectores solares e da piscina;
  • Características dos colectores solares.

Área da superfície da piscina

É muito importante porque a evaporação da água é função desta área. A evaporação é um processo que rouba calor à piscina. Logicamente que quanto maior o espelho de água, mais perdas tem a piscina.

Volume da piscina

A quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura é função de toda a massa de água, logo o volume de água é essencial para o dimensionamento.

Manta térmica

São mantas isolantes que quando a piscina não é utilizada cobrem o espelho de água.

Tem duas funções: reduzem a evaporação e reduzem as perdas de calor por convecção para o ar.

Idealmente a piscina deve estar quase sempre coberta. Para que isto seja viável a manta deverá ser motorizada para que o processo de utilização não seja penoso.

Outro aspecto importante é que as mantas existentes no mercado só são aplicáveis em piscinas rectangulares. Este facto deve ser explicado ao dono de obra antes da construção da piscina para que em consciência possa definir o formato da mesma.

Temperatura da piscina

Este factor é importante no dimensionamento das piscinas interiores. Normalmente a temperatura pretendida varia entre 28 e 30ºC. Quando são piscinas que se destinam a crianças é habitual dimensionar para 32ºC.

Quanto mais alta for a temperatura mais energia necessitamos. As perdas da piscina sobem exponencialmente por convecção e condução. Ainda aumentamos a evaporação da água e consequente arrastamento de calor com o processo.

Outra consequência da temperatura da água é a temperatura do espaço ambiente das piscinas interiores. A temperatura ambiente deve ser 2ºC superior à temperatura da água. Trabalhar com temperaturas ambientes muito altas promove as perdas térmicas do espaço, aumentando o consumo energético.

A conclusão é que pequenos incrementos de temperatura correspondem a grandes perdas de calor. O cliente final deve perceber este processo para poder definir as temperaturas pretendidas.

Sombreamentos

Os sombreamentos reduzem a radiação incidente, logo o calor fornecido à piscina. Isto é válido para sombreamentos dos campos de colectores, como também os sombreamentos das próprias piscinas. Toda a área do espelho de água funciona como um absorvedor de calor e por isso quanto maior radiação incidir sobre ela mais quente será a piscina.

Características dos colectores

Para aquecer piscinas não é necessário temperaturas altas. A temperatura objectivo nunca passa dos 32ºC (piscinas interiores para crianças) por isso a temperatura máxima dos colectores não deve passar dos 40ºC (para manter os colectores mais eficientes).Projecto piscinas

Para este nível de temperaturas, e se os colectores são só para a piscina (e não para AQS ou apoio ao aquecimento) faz todo o sentido favorecer colectores com rendimentos ópticos altos relegando para segundo plano o nível dos factores de perdas.

Dimensionamento de Sistemas Solares em Piscinas Interiores

Como referido, nestes sistemas interiores o objectivo é a redução de consumos. O dimensionamento deve ser feito igualando as necessidades dos meses mais quentes aos ganhos da mesma altura. No exemplo da figura 1 o sistema solar foi dimensionado para igualar as necessidades dos meses de Julho e Agosto.

Sobredimensionando a área de colectores haverá um excesso de energia a dissipar nos meses mais quentes, uma provável temperatura acima do desejado nessa altura, com consequente maior evaporação de água, aumentando os consumos de desumidificação do espaço ambiente da piscina. É pois uma situação a evitar.

Grafico de ganhos solaresO cálculo da área de colectores é feito recorrendo a software específico, como o utilizado na obtenção do gráfico da figura.

Cumprindo a premissa de evitar que os ganhos ultrapassem as necessidades previsivelmente os ganhos médios anuais energéticos estarão próximos dos 50% das necessidades totais.

 

Dimensionamento de Sistemas Solares em Piscinas ExterioresSolar térmico em Piscina exterior

Nestes sistemas o objectivo é o incremento de temperatura da água para maior tempo de utilização ao longo do ano e maior conforto nos meses mais quentes. Não há interesse em acumular energia nos meses mais frios, porque a piscina não será utilizada.

Sistema solar colectores plásticos de piscinasSe o sistema solar for dedicado exclusivamente à piscina, uma boa solução são colectores plásticos solar do tipo directo. Estes colectores, que trabalham directamente com a água da piscina, caracterizam-se por rendimentos muito altos no Verão (rendimentos ópticos muito altos) e factores de perdas também muito altos (são colectores sem qualquer tipo de isolamento). Como consequência, são colectores que nos meses mais frios não fornecem energia nenhuma à piscina. Mas por oposição, nos meses mais quentes são quase tão eficientes como os colectores planos convencionais.

As vantagens destes colectores plásticos de piscinas são:

  • Eficiência alta nos meses quentes (período de utilização da piscina);
  • Preço mais baixo dos colectores para a mesma área de absorção;
  • Não necessitam de permutador de piscinas (que são caros, porque tem que ser altamente resistentes à corrosão);
  • Não tem problemas de corrosão.
Atenção:

Nos sistemas de piscinas interiores não é possível utilizar colectores plásticos de piscinas, porque não fornecem energia nos meses mais frios, que é a altura de maiores necessidades energéticas das piscinas interiores.

Em moradias é possível aproveitar sistemas solares para o apoio ao aquecimento central (por pavimento radiante, por exemplo) e no Verão a energia que já não é necessária para o aquecimento da casa é aproveitado para o aquecimento da piscina.

Nestas situações (só possíveis com colectores planos tradicionais ou colectores de tubo de vácuo, mas nunca colectores de plástico) o dimensionamento é baseado nas necessidades do aquecimento da casa, enquanto para a piscina apenas é necessário dimensionar o permutador. Os ganhos para a piscina serão o “desperdício” da energia dos colectores.

Para o dimensionamento do permutador é necessário considerar:

  • 700 W/m2 de área de absorção;
  • 45ºC – 40ºC de temperatura do circuito do solar;
  • 28ºC – 32ºC de temperatura do circuito secundário (circuito piscina-permutador).

A selecção do permutador de calor tem de respeitar estes valores. Habitualmente, comercialmente a potência indicada para os permutadores é para temperaturas mais altas. Isto pode levar a um subdimensionamento do permutador. A título de exemplo, um permutador de 80 kW, para temperaturas de primário de 90ºC-70ºC (temperatura de caldeira), pode ver a sua capacidade de permuta de calor cair para cerca de 20 kW com temperaturas de primário de 45ºC-40ºC.

O subdimensionamento do permutador tem como consequência:

  • Incremento da temperatura do circuito primário;
  • Consequente menor eficiência do sistema solar;
  • Possíveis bloqueios de segurança do circuito solar por temperatura demasiado alta dos colectores;

Possíveis descargas de fluido do circuito primário por excesso de pressão.

Colectores solares Piscina Açores

Instalação de Pavimento Radiante

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Instalação de Pavimento Radiante 

1)    Dimensionamento.

Na instalação de Pavimento Radiante o primeiro passo é fazer um correcto dimensionamento do sistema.

Esse dimensionamento deve ser sempre validado por técnico qualificado que conheça o local da instalação.

Os elementos mais significativos de um dimensionamento são:

  • N.º de circuitos por divisão;
  • Espaçamento entre tubos para cada divisão;
  • A perda de carga prevista para cada circuito;
  • O caudal necessário para cada circuito;
  • A quantidade de tira perimetral necessária em cada divisão;
  • A quantidade de placa necessária por cada divisão;
  • Que tipo de controlo da temperatura ambiente;
  • Que divisões tem termostato de controlo.

Normalmente há uma caixa por cada zona. Uma zona é um conjunto de divisões. O número de divisões e de zonas depende das áreas da instalação.

Em moradias mais convencionais, com áreas entre 100 e 200 m2, é recorrente a existência de duas zonas: uma com a cozinha e salas, e outra zona com as divisões dos quartos. Este tipo de separação ainda permite diferenciação de horários, uma vez que o horário de permanência numa e noutra zona é normalmente diferenciado.

Planta de moradia com pavimento radiante

2) Preparação do local

Um dos pontos críticos da instalação de pavimento radiante é os constrangimentos provocados pelo volume necessário para a aplicação.

O pé direito do local tem que ser suficiente para ocupar cerca de 10 cm com uma altura suplementar de pavimento. A figura ilustra as dimensões dos diferentes componentes do pavimento radiante.

Corte instalação pavimento radiante

Para instalações muito especiais, em que não é possível ocupar tanto volume de pavimento é possível optar por uma instalação de pavimento radiante de baixo perfil. Este tipo de sistema tem diferentes tipos de soluções, dependendo das marcas. Normalmente é conseguida esta redução com tubo de menor secção e redução do isolamento.

 

3)    Embutir as caixas dos colectores de distribuição nos locais selecionados.

 

É necessário definir previamente o local da instalação das caixas. Tem que instalar uma caixa por cada zona.

O tamanho da caixa depende do número de circuitos que a zona tem.

Na figura abaixo é apresentado um exemplo de caixas para colectores de distribuição.

Caixa para colectores pavimento radiante

4)    Limpeza do pavimento

Este passo só pode ser levado a cabo com o pavimento regularizado e as paredes semi-acabadas.

É necessário ter em atenção que entre este passo e a cobertura do tubo com argamassa não é possível partir ou fazer roços nas paredes. Este tipo de acções poderia deixar “lâminas” em contacto com o tubo, o que com as dilatações e contrações sucessivas do tubo acabaria por resultar em rebentamento do mesmo.

 

5)    Instalação da tira perimetral

A tira perimetral tem a função de absorver as dilatações da argamassa.

 

Tira perimetral pavimento radiante

Instalação tira perimetral pavimento radiante

A tira perimetral tem uma tela transparente que deve ficar voltada para a zona da placa (e não virada para a parede), sendo a posição correcta a ilustrada na figura.

A tela transparente vai ficar sobre as placas isolantes e a sua função é impedir que a argamassa se introduza entre a tira perimetral e a placa.

 

6)    Instalação da placa isolante

A placa isolante tem uma dupla função no pavimento radiante.

A primeira é o isolamento térmico, para reduzir as perdas para a zona abaixo do pavimento (piso inferior ou solo).

A segunda é a fixação do tubo.

Placa isolante lisa pavimento radiante

Instalação de placa com pitons

A placa isolante com pitons deve ser encaixada aproveitando as ranhuras das placas, próprias para o efeito, conforme ilustrado na figura.Encaixe placas isolantes com pitons pavimento radiante

A placa deve começar a ser colocada a partir de um canto e sucessivamente deve encaixar placas num só sentido até completar a linha. Para acabar a linha provavelmente deve ter que cortar a última placa. A sobra da última placa deverá ser a primeira placa da linha seguinte. O procedimento deve ser repetido até acabar a divisão.

 

Instalação da placa lisa

A placa lisa deve ser colocada de forma similar à da placa com pitons. O tipo de encaixe é que é altera a técnica.

Enquanto a placa de pitons tem um encaixe moldado, a placa lisa tem na superfície uma tela autocolante. Ao sobrepor a tela autocolante sobre a placa “vizinha” irá colar as duas placas.

Cada placa tem dois lados “auto-colantes”. Quando está a encostar uma placa à parede deve cortar correspondente tela auto-colante”, conforme ilustra a figura.

Sequência colocação placa isolante pavimento radianteSequência colocação placa isolante pavimento radiante2

 

 

 

 

 

 

Sequência da colocação de placa isolante lisa na instalação de Pavimento Radiante: (a) Placa isolante lisa; (b) Preparação da primeira placa para colocação em canto; (c) Colocação da primeira placa em canto; (d) Preparação da segunda placa; (e) Segunda placa com auto-colante sobre primeira placa; (f) Corte da última placa de linha para colocação em duas linhas; (g) nas linhas seguintes não é necessário cortar a placa; (h) exemplo da disposição das placas.

 

7)    Colocação dos colectores de distribuição dentro da caixa

Os colectores são selecionados em função do número de circuitos que cada zona tem.

 

8)    Colocação do tubo

Para colocar o tubo deve seguir os seguintes passos:

  • Unir o tubo à ligação no colector de distribuição de ida (colocar sempre as curvas guia de plástico);
  • Conduzir o tubo pelo caminho que será o circuito, fixando-o entre os pitons (placa de pitons) ou fixando-o com agrafes (placa lisa);
  • Cortar o tubo no final do seu circuito;
  • Unir a ponta de tubo solta à ligação no colector de distribuição de retorno (colocar sempre as curvas guia de plástico).

Ligação do tubo ao colector de distribuição

No momento da união é necessário não esquecer das curvas guias de plástico (figura 10.). Estas curvas têm como finalidade proteger o tubo de PEX, evitando que o mesmo fique fincado na curva.

Curva Guia de plástico Pavimento Radiante

Definição dos circuitos

Os circuitos devem ser feitos em “caracol”.

Este tipo de distribuição é o único que garante uma temperatura homogénea na divisão.

Distribuição de um tubo do circuito pavimento radiante

Espaçamento entre tubo

O espaçamento que fica entre tubos é definido em projecto. As diferenças de espaçamento são devidas a necessidades diferentes de calor.

O método de colocação do tubo é simples. Uma sequência possível é a indicada na figura.

Procedimento colocação tubo pavimento radiante

Nas placas isolantes o espaçamento entre dois pitons é variável de marca para marca. O dimensionamento deve ser feito baseado numa determinada placa.

Nas placas mais comuns no mercado o espaçamento entre pitons é de 8 cm.  Para cada espaçamento pretendido tem que verificar a quantos pitons corresponde. Por exemplo, um circuito com um espaçamento de 16 cm significa que tem que deixar dois pitons entre cada tubo, conforme figura.

Colocação tubo espaçamento 16 pavimento radiante

Número de circuitos por divisão

Numa instalação de Pavimento Radiante, por vezes não é possível completar uma divisão com apenas um circuito.

O número de circuitos por cada divisão é definido no projecto. Devem ser tantos quantos necessários para cobrir toda a área útil de aquecimento / arrefecimento.

Por vezes a passagem de tubos através de uma divisão para alimentar outra(s) divisão(ões) é suficiente para cobrir todo o pavimento dessa primeira divisão. Esse facto é comum em corredores, ou em pequenos átrios onde estão instalados os colectores distribuidores.

Quando uma divisão tem mais do que um circuito devemos começar a colocar o tubo do circuito mais afastado, sabendo que a área ocupada será aproximadamente a de um quadrado, com a área total da divisão dividida pelo número de circuitos da mesma divisão.

 

9)    Colocação da instalação à carga

Assim que possível toda a instalação deve ser colocada à carga. Este procedimento implica o enchimento dos circuitos, instalação de manómetros que permitam a visualização da pressão dos circuitos. Os circuitos devem ser colocados a 4 a 6 bar de pressão.

Para além de se verificar eventuais falhas em toda a instalação, assegura-se que qualquer furo de um circuito por acidente será de imediato perceptível na pressão medida.

Atenção: Numa instalação de Pavimento Radiante é muito importante que durante a aplicação da argamassa os tubos estejam à carga.É muito importante que se houver o risco de congelamento, use um anticongelante adequado em todo o circuito.

 

10)    Colocação das juntas de dilatação

Nesta fase é importante colocar as juntas de dilatação nos locais que necessitam:

  • Divisões com mais de 40 m2;
  • Divisões cujo comprimento seja duas vezes maior que a largura;
  • Divisões em L com mais de 80 m2.

A junta de dilatação é aplicada para absorver as dilatações da argamassa ao longo do tempo. As juntas de dilatação têm uma base autocolante para facilitar a sua aplicação junto à placa isolante.

Junta de dilatação pavimento radiante

Na sua aplicação deve tentar separar circuitos. Tem que cortar a junta no local de passagem de tubos, conforme ilustrado na figura 15. Não deve dividir um mesmo circuito com a junta de dilatação. É aconselhável não atravessar a junta com os tubos. Nas situações em que é inevitável essa passagem deve proteger o tubo PEX com um tubo corrugado de passagem, conforme indicado na figura.

Exemplo colocação junta dilatação pavimento radiante

 

11)    Preparação da argamassa

A preparação da argamassa requer alguns cuidados:

  • Utilização de areia fina;
  • Inclusão de um aditivo plastificante da argamassa.

A utilização de areia fina em vez de brita de maiores dimensões resulta de se pretender uma argamassa mais homogénea (condutibilidade constante ao longo de toda a divisão) e com o evitar que uma brita encostada a um tubo de PEX funcionasse como lâmina perante as dilatações e contracções do mesmo.

 

A inclusão do aditivo plastificante confere uma maior homogeneidade à argamassa e evitar que a mesma possa gretar quando estiver a secar.

O modo de preparação da argamassa e a quantidade de fluido a acrescentar deve ser verificado nas instruções do fluido.

 

12)    Aplicação da argamassa

Antes de aplicar a argamassa é conveniente filmar (por exemplo com o telemóvel) ou fotografar todo o tubo instalado. Esse registo pode, no futuro, servir para saber onde está aplicado o tubo.

A argamassa deve cobrir de forma regular toda a superfície.

A espessura mínima de argamassa deve ser suficiente para assegurar que a mesma não parta após a secagem. Essa espessura depende da qualidade da argamassa e não propriamente do sistema do pavimento radiante.

Normalmente a espessura mínima aplicada é de 4,5 cm, acima do topo do piton, ou no caso de placa lisa, acima do topo do agrafe.

Depois de aplicar a argamassa deve deixa-la secar convenientemente. O tempo de secagem depende da qualidade da argamassa. Sugere-se pelo menos 21 dias de secagem antes de aplicar qualquer tipo de revestimento do pavimento.

 

13)    Teste da instalação e arranque

O arranque da instalação de Pavimento Radiante nunca deve acontecer antes que a argamassa seque convenientemente. Em geral é conveniente esperar pelo menos 21 dias. Com aplicação de aditivos específicos é possível reduzir este período, que nunca deve ser inferior a sete dias.

O primeiro aquecimento deve ser progressivo. Deve começar por regular uma temperatura de impulsão de 25ºC que deve ser mantida durante pelo menos três dias. Posteriormente pode aumentar a temperatura, mas sempre de modo gradual.

 

14)    Aplicação do revestimento

O revestimento a aplicar deve ter em conta a existência de pavimento radiante. Deve ser o menos isolante possível e tem que ser resistente a mudanças de temperatura provocadas pelo aquecimento e arrefecimento do pavimento.

O mais crítico é a selecção de revestimentos de madeira. A madeira selecionada deve ser o menos espessa possível, para oferecer menos resistência à passagem do calor, e deve ser o menos sensível possível do ponto de vista de dilatação e contracção por variação de temperatura.

O tipo de madeira tem que ser cuidadosamente selecionado em conjunto com o carpinteiro da obra.

 

Controlo do sistema

Após a conclusão desta fase fica a faltar o controlo bem como a instalação do sistema de alimentação do sistema.

Dada a complexidade destes dois blocos, os mesmos serão desenvolvidos separadamente.

 

 

Vantagens do Pavimento Radiante

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Vantagens do Pavimento Radiante

 O pavimento radiante acumula evidentes vantagens estáticas e funcionais. Qual é o outro sistema que não ocupa paredes, não tem qualquer ruído e proporciona temperaturas tão uniformes por todas as divisões?

 

Quarto com pavimento radiante

Poupança energéticaBomba de calor inverter

A poupança energética do pavimento radiante é espelho das baixas temperaturas. E afectam a eficiência de duas formas: Em primeiro lugar a maior eficiência dos geradores de calor a baixa temperatura e em segundo lugar as menores perdas de calor das divisões aquecidas para o exterior.

Um sistema de aquecimento central convencional, como por exemplo por radiadores a água, necessita de água a uma temperatura próxima de 75ºC, enquanto o pavimento radiante alimentado por água a 35ºC consegue aquecer qualquer tipo de divisão. Para aquecer água a 35ºC podemos utilizar equipamentos mais eficientes como sistemas solares, que não poderíamos utilizar para aquecer água a 75ºC. Mesmo comparando equipamentos que consigam aquecer a água a diferentes temperaturas, tanto baixas como altas, como a bomba de calor e caldeira de condensação, verificamos que a eficiência destes é muito superior quando a trabalhar para baixas temperaturas.

 

Perdas térmicas pavimento radianteO segundo ponto de poupança energética é pelas menores perdas de calor dos espaços pelas envolventes. E este facto explica-se pelas menores temperaturas médias dentro do espaço. A temperatura média ambiente nos aquecimentos por pavimento radiante é menor quer pelas menores variações das temperaturas ao longo do tempo, quer pela temperatura ser mais homogénea num vector vertical do espaço físico. Quando analisamos um aquecimento por radiadores a água, verificamos uma grande variação de temperatura (temperaturas muito altas junto ao tecto) por se tratar de um aquecimento com um grande peso da componente convecção. Isto significa que para o utilizador ter a mesma temperatura de conforto (temperatura que define no termóstato ambiente, normalmente a 1,70 m do solo) tem duas temperaturas médias diferentes no caso do pavimento radiante e dos radiadores. O resultado é maior perda de calor para o exterior no caso dos radiadores (a velocidade de transferência do calor é tanto maior quanto maior for o gradiente de temperaturas).

 

Estética e conforto

Para além das vantagens económicas é de reforçar os factores que posicionam o pavimento radiante como o tipo de aquecimento mais confortável dos existentes.

caixa colectores pavimento radiante

  • Não ocupa espaço. Não é necessário reservar zonas ou paredes para colocar emissores de calor.
  • Não faz ruído.
  • As temperaturas são muito estáveis. Este sistema caracteriza-se por uma inércia muito forte, o que garante uma libertação de calor regular e suave. O controlador pode ainda incluir a medição da temperatura externa ambiente. O sistema passa a alterar a temperatura de impulsão em função das variações externas. Antes de o interior ser influenciado por um aumento de temperatura exterior, o controlador já baixou a temperatura de impulsão. O resultado é uma menor variação de temperatura interna, com consequente poupança de energia e maior conforto do utilizador.
  • Aquecimento estático. Não implica fluxos de ar com diferenças de temperatura e ruído.

 

Aquecimento e arrefecimento

Mais recente, mas com cada vez mais adeptos é o arrefecimento pelo pavimento radiante. Com aproximadamente o mesmo investimento, é possível aproveitar o mesmo sistema do aquecimento por pavimento radiante para, no Verão, diminuir a temperatura das habitações.

Em algumas divisões poderá ser necessário aumentar os circuitos do pavimento, de forma a conseguir “roubar” o calor necessário. Em todas as instalações será necessário incluir o controlo da humidade para evitar a condensação da mesma no pavimento. Com estes cuidados conseguimos transformar os espaços mais quentes em espaços amenos e agradáveis.

Pista gelo pavimento radiante 2

Pista gelo pavimento radiante

Pista gelo pavimento radiante 3

 

Manutenção de Bombas de Calor e Chillers

Descarregue o nosso artigo aqui: Manutenção de BC e CHILLER

 

  • Manutenção de Bombas de Calor e Chillers

As Bombas de Calor e os Chillers devem ser monitorizados regularmente para garantir o bom funcionamento dos mesmos.

 

A monitorização pode também evitar que algum funcionamento menos regular possa causar danos irreversíveis em algum dos componentes como compressores, bombas circuladoras, etc.

Calendário de procedimentos

Alguns dos procedimentos indicados abaixo são demasiado regulares para serem efectuados por um técnico. Trata-se de procedimentos de monitorização que podem ser realizados pelo utilizador final. Qualquer um destes procedimentos requer uma explicação do mesmo ao cliente, e não deve implicar nenhuma acção por parte do mesmo. Qualquer sinal que implique uma intervensão deve ser comunicada ao técnico.

 

Na tabela abaixo pode ver uma orientação de periodicidade para monitorizações e manutenções para as Bombas de Calor e os Chillers.

Pontos a verificar

Todos os meses

De 6 em 6 meses

Anualmente

Circuito de gás
Carga de gás refrigerante através de nanómetro

X

Humidade no circuito de gás

X

Eventuais fugas de gás refrigerante

X

Funcionamento correcto dos pressostatos de alta e de baixa

X

Circuito hidráulico
Pressão da água do circuito hidráulico

X

Funcionamento correcto do fluxostato

X

Aquecimento / Arrefecimento do circuito hidraulico

X

Presença de ar no circuito hidráulico

X

Limpeza dos filtros metálicos das tubagens de água

X

Funcionamento correcto de todos os equipamentos de segurança

X

Pressão dos vasos de expansão

X

Apertos das ligações hidráulicas

X

Eficiência do permutador de calor

X

Compressor
Compressor e resistência de aquecimento do carter

X

Aperto das ligações eléctricas do compressor

X

Funcionamento do contactor do compressor

X

Eficiência de aquecimento do compressor

X

Componentes eléctricos
Bom aperto dos terminais eléctricos no quadro eléctrico

X

Alimentação eléctrica (corrente e tensão)

X

Outros pontos
Limpeza das grelhas dos ventiladores

X

Limpeza de permutador de ar alhetado

X

Nível de ruído do Chiller / Bomba de calor

X

Funcionamento correcto de todos os equipamentos de controlo

X

Limpeza do tabuleiro de condensados

X

Manutenção extraordinária

A cada 3 anos deve ser efectuada uma limpeza do permutador de calor do lado da água. A limpeza deve ser feita com produtos químicos adequados para o efeito.

Deve seguir as recomendações do fornecedor do fluido de limpeza.

Muitas vezes, este tipo de intervenção exige uma neutralização no final.

Para poder cumprir este procedimento deve ser previsto na altura da instalação, a colocação de duas válvulas, para poder fazer by-pass ao circuito e limpar directamente o permutador.

Avarias mais comuns

Abaixo apresenta-se uma tabela com procedimentos recomendados para algumas eventuais falhas das Bombas de Calor ou de Chillers.

Problema

Procedimento aconselhado

1 – Chiller não arranca
Alimentação eléctrica sem tensão. -Verificar tensão.-Verificar sistemas de segurança a montante do aparelho.
Interruptor geral na posição OFF.Interuptor à distância (se instalado) na posição OFF.Painel de controlo em OFF.Unidade principal em OFF.Solenóide térmica do compressor em OFF. Ligar (ON)
Tensão da alimentação muito baixa. Verificar a tensão da alimentação.
Contactor do permutador defeituoso.Placa electrónica defeituosa.Condensador de arranque defeituoso (se presente).Compressor defeituoso. Substituir o componente defeituoso.
2- Capacidade insuficiente
Gás refrigerante insuficiente.Mau dimensionamento da Unidade.Operação for a dos limites recomendados. Verificar.
3 – Zumbido no compressor
Líquido a retornar ao compressor.Fixação não adequada. Verificar.
Fases trocadas só nas unidades trifásicas) Trocar duas fases.
4 – Ruído e vibrações do chiller
Contacto entre partes metálicas. Verificar.
Suportes fracos. Reparar.
Parafusos soltos. Apertar parafusos.
5 – Alta pressão do lado de descarga do compressor
Temperatura exterior muito alta.Temperatura da água entrada muito alta. Verificar.
Caudal de ar insuficiente.Caudal de água insuficiente. Verificar funcionamento do ventilador.Verificar funcionamento da bomba circ.
Controlo do ventilador defeituoso. Verificar.
Ar no circuito de água. Purgar o ar.
Carga de gás demasiado alta. Verificar.
6 – Baixa pressão do lado de descarga do compressor
Temperatura exterior muito baixa.Temperatura da água entrada muito baixa. Verificar.
Humidade no circuito de refrigeração (indicador de líquido – humidade amarelo) Proceder à desumidificação por pessoal especializado.
Controlo do ventilador defeituoso. Verificar.
Ar no circuito de água. Purgar o ar.
Carga de gás insuficiente. Verificar.
7 – Alta pressão do lado da aspiração
Temperatura exterior muito alta.Temperatura da água entrada muito alta. Verificar.
8 – Baixa pressão do lado da aspiração
Temperatura exterior muito baixa.Temperatura da água entrada muito baixa.Filtro de água colmatado.Permutador de calor colmatado. Verificar.

Instalação chillers

 

Dimensionar Sistema Solar Térmico AQS

Descarregue o nosso artigo aqui: Dimensionamento solar AQS

 

Que variáveis devemos ter em consideração no dimensionamento de um sistema solar de águas quentes sanitárias?

O correcto dimensionamento de um sistema solar de Águas Quentes Sanitárias (AQS) deve começar pela recolha dos perfis de consumo, levantamento das características do local e utilização de softwares de simulação adequados, como por exemplo o SOLTERM do LNEG.

Mais informações do Solterm aqui

No entanto, a simplificação destes procedimentos, bem como dos habitualmente recomendados para o resto do projecto, não levarão forçosamente a um pior dimensionamento.

Em 8 passos indicados abaixo, podemos rapidamente definir os principais componentes do sistema solar.

1.      Consumos estimados

Numa instalação existente é sempre mais rigoroso recolher os registos de consumos. Mas raramente isto é possível, e em instalações novas é mesmo impossível a obtenção de registos.

Para ultrapassar esta dificuldade é necessário recorrer a uma base de dados com médias de consumos por tipologias.

Uma muito adequada, é a da pergunta 17 do caderno de perguntas e respostas do RCCTE da ADENE.

Tabela 1. Consumos diários de referência da pergunta 17 do caderno de perguntas e respostas do RCCTE da ADENE.

Consumos referência AQS

É importante referir que a temperatura de referência desta tabela são 60ºC.

2.      Volume de acumulação

AQS solar térmico Restaurante

Quando se dimensiona uma acumulação solar idealmente deve ser assumido que se pretende acumular a radiação disponível de 24 horas, independentemente do perfil de consumo.

Numa situação real é provável que o sistema esteja a aquecer todo o dia, para à noite, em uma ou duas horas ocorra o consumo total diário.

A melhor forma de garantir o aproveitamento total da radiação solar é igualar o volume de acumulação ao consumo diário a 45ºC.

Uma vez que do passo 1 se obteve o consumo diário a 60ºC é necessário converter este valor para o correspondente consumo diário a 45ºC.

A equação 1 é uma simplificação desta conversão:

equação 1

Em que:               C60ºC       =>          Consumo a 45ºC  [l/dia]

C60ºC       =>          Consumo a 60ºC [l/dia]

 3.      Cálculo da área de colectores solares térmicos

Colectores solares pavimento radiante e AQS

O cálculo da área de captação tem que ser baseado no volume de água de acumulação. Apenas baseando nesta relação é possível saber as temperaturas médias da acumulação (excluindo os consumos), prevendo se o sistema entrará em sobreaquecimento no Verão ou não.

Uma relação empírica empregável neste passo é considerar 6 metros quadrados por cada 500 litros de acumulação.

Esta relação é fiável para a grande maioria dos colectores planos selectivos existentes no mercado. Hoje em dia a generalidade destes colectores tem aproximadamente 2 m2, rendimentos ópticos entre 75% e 80% e factores de perdas de primeira ordem entre 3,5 e 4,5 W/m2K.

A equação abaixo resume este passo 3:

equação 2

Em que:               V             =>          Volume de acumulação [l]

4.      Cálculo do caudal do circuito primário

Grupos hidráulicos solar térmico

O passo seguinte tem que ser o cálculo do caudal necessário para se poder de seguida dimensionar toda a tubagem.

Uma regra simples é a de considerar um caudal de 50 litros / hora por cada metro quadrado de área de captação.

Na prática é possível reduzir este valor para 40 l/h m2 sem prejuízo do bom funcionamento da instalação, mas para o dimensionamento mais seguro é preferível utilizar o primeiro valor (equação 3):

equação 3

Em que:               Q            =>          Caudal [l/h]

                              A             =>          Área por colector [m2]

5.      Cálculo da secção da tubagem do circuito primário

Tubagem circuito solar térmico

A tubagem deve garantir velocidades da passagem de fluido inferiores a 2 metros por segundo e idealmente próximas de 1 m/s.

Os motivos para a escolha destas velocidades são garantir baixos níveis de ruído e baixas perdas de carga por atrito.

Uma forma rápida de executar este passo é recorrer a uma folha de cálculo preparada com as secções de tubagem comerciais e configurada para em função do número de colectores definir de imediato a secção – há várias disponíveis no mercado.

De forma analítica é necessário utilizar a equação 4, apresentada abaixo:

equação 4

Em que:               Q            =>          Caudal [l/h]

S             =>          Secção da tubagem [mm]

As secções para caudais baixos são demasiado reduzidas quando calculadas por este método. A consequência é um sistema com uma quantidade de fluido muito baixa e menos permeável a manter o funcionamento após eventuais descargas de fluido em períodos de sobreaquecimento.

Para garantir um volume mínimo de fluido na instalação, são recomendadas a secções da tabela 2. 

Tabela 2. Secção de tubagem em função do número de colectores do sistema solar.

tabela 2

6.      Cálculo da quantidade de fluido na instalação

Fluido solar térmicoO passo seguinte é o do cálculo da quantidade de fluido. Isto é necessário para calcular a quantidade de anti-congelante necessário e para calcular o volume do vaso de expansão do circuito primário.

Para este cálculo é necessário contabilizar:

  • O volume da tubagem interior dos colectores (indicado pelos fabricantes);
  • O volume do somatório de todas as tubagens do circuito primário;

O volume do interior dos permutadores (serpentinas dos acumuladores, permutadores de calor, baterias dos dissipadores de calor, etc.).

O cálculo da quantidade de anti-congelante estará sempre dependente das temperaturas exteriores mínimas e do ponto de congelação do fluido utilizado.

Para um clima como o de Portugal, e utilizando mono-propilenoglicol (anti-congelante mais recomendado para sistemas solares de AQS) uma concentração de 30% é normalmente seguro para evitar congelamento do fluido do colector, com consequente rebentamento dos tubos interiores.

O cálculo da quantidade e a correcta diluição não elimina a necessidade de confirmação do ponto de congelação com um refractómetro preparado para o efeito.

7.      Cálculo do volume do vaso de expansão do circuito primário

Vaso de expansão solarPara o cálculo do vaso de expansão solar é necessário considerar dois volumes:

  • Volume total do sistema solar (calculado no passo 6);
  • Volume no interior dos colectores solares.

A explicação para considerar estes dois valores é que a temperatura dentro dos colectores solares, em períodos de paragem da bomba circuladora, é sempre superior à temperatura do restante circuito.

A equação 5 permite calcular um volume seguro de um vaso de expansão solar.

equação 5

Em que:               VVE Solar   =>          Volume do vaso de expansão solar [l]

VCP          =>          Volume do circuito primário [l]

VIC           =>          Volume do interior dos colectores [l]

8.      Cálculo do volume do vaso de expansão do circuito primário

O vaso de expansão sanitário deve ser suficiente para garantir as expansões da água sanitária pela variação da sua temperatura. O cálculo rigoroso deve garantir a contabilização da água contida nas tubagens a jusante dos acumuladores, a temperatura mínima da água fria da rede e a temperatura máxima média atingida dentro do acumulador.

Considerando um vaso de expansão igual a 5% do volume total de acumulação estará garantida as condições necessárias para a maioria das instalações.

 Conclusão

Estes 8 passos permitem um rápido dimensionamento dos principais constituintes de um sistema solar de AQS.

No final é sempre necessário verificar a quantidade de energia solar obtida com o sistema anualmente, a redução esperada dos consumos e o retorno do investimento.

Para estes últimos cálculos será necessário o recurso a um software de simulação (tipo SOLTERM).

Colectores solares em Hospital