Sistemas Solares

Artigos sobre instalação de Sistemas Solares para instaladores ou para utilizadores destes equipamentos

Legionella em acumuladores de sistema solar térmico

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 O que é a Legionella?

legionella

A Legionella é uma bactéria perigosa que provoca uma doença com sintomas idênticos aos  da pneumonia.

Esta bactéria desenvolve-se na água. Se inalarmos água contaminada poderemos  desenvolver um quadro clínico do tipo referido.

É de salientar que o risco não é o de beber a água, mas apenas de a inalar.

 

 

Estamos expostos quando tomamos um chuveiro, quando passamos junto de um sistema de rega por aspersão, junto de sistemas de torres de arrefecimento abertas (são sistemas de arrefecimento industrial em que se pulveriza água em fluxos de ar de grande caudal), ou em sistemas de ar condicionado sem manutenção adequada.

 

Chuveiro regadorNo caso de sistemas solares, o risco é o do desenvolvimento de Legionella em acumuladores e posterior contaminação do utilizador quando toma chuveiro.

 

Para evitarmos este risco devemos primeiro conhecer o comportamento da bactéria.

 

O seu desenvolvimento é mais rápido quando encontra boas condições de temperatura. E as preferidas são as temperaturas do organismo humano, ou seja numa gama entre os 35-40ºC.

 

Quando a temperatura da água aumenta o desenvolvimento das colónias diminui. Acima de 50ºC já será difícil que a bactéria se desenvolva. Mas se a montante houver uma contaminação da água, as bactérias ainda se poderão manter. Neste caso a concentração poderá manter-se baixa, reduzindo o risco de contaminações.

 

Aumentando a temperatura até 70ºC a Legionella não resiste e é eliminada. No caso dos acumuladores é recomendado manter essa temperatura durante pelo menos duas horas. Desta forma garantimos que o risco de haver Legionella em acumuladores é quase nulo.

Leggionela-em-Acumuladores-Thermosite

 

No caso dos sistemas solares o risco do foco de contaminação é na área do aquecimento da água pelo fluido solar. Estas áreas são sempre na entrada da água fria do acumulador, para aproveitar maiores diferenciais de temperatura com o fluido solar. Habitualmente esta área é na parte de baixo do acumulador. Aqui as temperaturas variam entre os 15ºC de entrada e os 35ºC de um pré-aquecimento.

acumuladores solar térmico

É bom lembrar que estas são temperaturas típicas do Inverno.

 

O risco de Legionella em acumuladores nos sistemas solares no Verão é praticamente nulo.

Isto porque diariamente o acumulador é elevado na sua totalidade a temperaturas superiores a 60ºC.

Este tipo de comportamento é suficiente para garantir que o acumulador está esterilizado.

 

No Inverno será necessário garantir que é elevada a temperatura do acumulador, por acção do apoio, até 70ºC durante 2 horas para garantir a salubridade da água.

 

 

Caldeira mural

Na prática, o procedimento de esterilização tem que ser automático.

 

A preparação deste mecânismo é muito simples. Deve haver um relógio na instalação e o mesmo tem que estar  ligado ao sistema de apoio (sistema com outra fonte de energia que não solar que garante a temperatura do  sistema – por ex.: caldeira, resistência eléctrica, etc.).

 

 

Por norma são utilizados os próprios controladores solares. Quando são estes que accionam o apoio podemos  definir uma periodicidade para elevar a temperatura numa base semanal.

 

 

Há alguns cuidados a ter:

  1. As resistências eléctricas têm um termostato incorporado. Se a temperatura regulada no termostato da resistência for muito baixa, o controlador solar não pode dar ordem para aumentar a temperatura acima desse valor.
  2. Por vezes alguns controladores tem uma “falsa” função anti-legionella. O funcionamento desta função é o seguinte: uma vez por semana permite aumentar a temperatura máxima do acumulador, e será o sistema solar a permitir que a temperatura suba (isto só resulta no Verão). Ou seja, habitualmente o controlador solar só permite que o acumulador suba até 60ºC (temperatura máxima habitualmente programada). Na função anti-legionella “falsa”, uma vez por semana aumenta o valor para 70ºC. Se houver radiação solar disponível, todo o acumulador vai aumentar até 70ºC. Assim esteriliza o acumulador de forma gratuita.
  3. Se o controlador não tiver a possibilidade de dar ordem para aumentar a temperatura do apoio, a solução também é simples. Com um pequeno relógio e um termostato dedicado pode programar a resistência, ou a caldeira, com a frequencia recomendada.
  4. Há zonas do circuito que não devem ser esquecidas na esterilização: A da recirculação e a zona de aquecimento solar.bomba de recirculação sanitária
  • Recirculação:

Devem ser criados mecanismos que garantam que quando se eleva a temperatura do acumulador, também se eleva a temperatura da recirculação. Este procedimento deve ser programado para uma hora que não seja provável o consumo de AQS para evitar queimaduras.

  • Zona de aquecimento solar:

O apoio nos sistemas solares apenas aquecem a metade superior dos acumuladores. Nestes casos deve ser garantida uma recirculação desde o topo do acumulador até à zona inferior de entrada de água fria. Este mecanismo é a única forma de no Inverno garantir que todo o acumulador aumenta a temperatura até aos 70ºC.

 

Os mecanismos de esterilização da Legionella em acumuladores são sempre muito importantes.

 

Mas os mesmos ganham carácter muito mais crítico em instalações que servem populações mais sensíveis a este tipo de infecções. São exemplos: os lares de terceira idade, as instalações hospitalares ou de saúde, bem como as escolas e infantários.

Outra tipologia sensível são os hotéis. Muitas vezes têm taxas de menor ocupação no Inverno, que é quando as temperaturas dos acumuladores são óptimas para o desenvolvimento da bactéria. Nessa altura, como os consumos são mais baixos, o tempo de retenção da água dentro do acumulador é maior (ou seja, a renovação de água é menor). Com maior tempo de retenção, as colónias têm mais tempo para se desenvolver, potenciando o risco.

 

Conforme exposto, os equipamentos de controlo são simples e baratos, não havendo motivo para não serem pensados desde o projecto da instalação.

Chuveiro exterior

Dissipadores de calor solar

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Seleção de dissipadores de calor solar para sistemas solares térmicos

 

O que são dissipadores de calor solar?Dissipador de calor solar

 

Os Dissipadores de calor solar são dispositivos que evitam o sobreaquecimento do circuito solar.

 

 

 

 

Fluido solar térmicoValvula de segurança

 

As consequências do sobreaquecimento do sistema são em geral a descarga de fluido pela válvula de segurança, e no limite, a paragem de funcionamento posterior do sistema por falta do fluido que foi descarregado.

 

 

 

Os dissipadores de calor solar vão garantir que o calor acumulado pelo colector solar, e que não é necessário para a instalação solar é transferido para o ambiente.

 

Os dissipadores mais comuns são caixas de ventilação. São constituídas por um permutador ar-água onde circula o fluido solar, um ventilador que força a passagem do ar ambiente pelo permutador para “roubar” o calor ao fluido solar e um filtro do ar para proteger o permutador de poeiras que possam existir no ambiente.

Esquema dissipador

 

A dissipação obriga a um gasto suplementar de energia. Quando houver a necessidade de dissipar calor, a bomba circuladora do fluido, e o ventilador do dissipador terão que estar a trabalhar. É um contra-senso que para ter um sistema solar em equilíbrio seja necessário gastar energia eléctrica.

 

Em que situações é necessário um dissipador?

Em sistemas domésticos de pequenas dimensões não é necessária a integração deste tipo de equipamentos.

A sua inclusão deve ser prevista em sistemas, que fruto das suas características, ou por inevitáveis paragens de consumo por períodos alargados, resultem em sistemas sobredimensionados no Verão. Um bom exemplo do referido são sistemas solares para Águas Quentes Sanitárias (AQS) e em simultâneo apoio ao aquecimento. No Verão não é necessária energia para o aquecimento e o sistema está sobredimensionado. Outro exemplo, que resulta da falta de utilização por períodos de tempo são as escolas. Os sistemas de AQS dos balneários preveem uma utilização que no pico do Verão é interrompida.

Uma das formas de verificação da necessidade do dissipador é a simulação por software de dimensionamento solar. Se o output destes permitir verificar que há um excesso na produção de energia relativamente às necessidades da instalação podemos concluir que é necessário instalar.

E quanto deve valer esse excesso para ser necessário? É que se a diferença for baixa, o controlador solar pode controlar o sistema de forma a evitar a colocação dos dissipadores. Sobre este tipo de controlo falaremos em artigo dedicado aos controladores.

Para a diferença ser significativa apontamos para ganhos superiores em 5% às necessidades.

Grafico de ganhos solares

 

Como se dimensiona um dissipador?

Para dimensionar os Dissipadores de calor solar é necessário saber qual a potência de calor que o colector solar consegue gerar.

Para o fazermos correctamente podemos recorrer aos quadros de eficiência de colectores, conforme figura abaixo.

Curva de rendimento de colector solar

 

A dissipação só é necessária para quando o colector está a tingir temperaturas na ordem dos 90ºC – 100ºC. O sistema solar tem obrigação de ser estável sempre que a temperatura estiver abaixo dos 140ºC. Esta estabilidade é resultado de um correcto dimensionamento do vaso de expansão solar. Normalmente para dissipação consideramos perto dos 100ºC para salvaguardar os componentes quando o fluido está a circular para dissipar (bomba circuladora, válvula de 3 vias, etc.

 

Vamos analisar um exemplo: O colector do gráfico de eficiência na figura acima. A curva é representativa de um colector com 79% de rendimento óptico, 3,5 W/m2K de factor de perdas de primeiro grau e 0,02 W/m2K2 de factor de perdas de segundo grau. São valores típicos de um bom colector solar plano. Consideremos uma temperatura do colector de 100ºC e que a temperatura ambiente é de 30ºC. O diferencial de temperatura calculado é de 70ºC. Para este ponto, o rendimento do colector é de 37%.

Curva de rendimento de colector solar70

 

A radiação máxima no Verão é aproximadamente 1.000 W por cada metro quadrado. O gráfico acima é calculado para este valor de radiação.

 

Para estes valores calculamos que o sistema consiga gerar 370 W/m2 de colector. Habitualmente consideramos 400 W/m2 com segurança para qualquer colector solar térmico do mercado.

 

 

Resumindo, é com base nestes valores que devemos dimensionar um dissipador de calor:

  • Capacidade do dissipador = 400 W/ m2 de colector nas seguintes condições:

o   Temperatura do ar = 30ºC;

o   Temperatura do fluido à entrada do dissipador = 90ºC;

o   Temperatura do fluido à saída do dissipador = 70ºC;

  • Caudal de passagem no dissipador: deve permitir pelo menos a passagem de 50 litros/h/m2 de colector.

 

Controlo de um dissipador de calor

Há várias formas de controlar o dissipador. Pode ser integrado no controlador do sistema solar, ou ter um controlo independente.

O controlo independente implica um termostato junto ao colector. Quando a temperatura medida no colector chegar aos 100ºC, será dado sinal para ligar uma bomba circuladora que alimente o dissipador e simultaneamente o ventilador do dissipador.

O controlo feito pelo controlador do sistema solar tem que seguir a lógica do mesmo. E no mercado existem muitas soluções com lógicas variadas.

A título de sugestão exemplificamos o funcionamento de uma:

Quando o controlador solar mede temperaturas no colector acima de 100ºC dá uma ordem à bomba circuladora principal do circuito solar e simultaneamente dá ordem por um segundo relé. Este sinal tem que acionar uma válvula de 3 vias que faz com que o fluido solar passe pelo dissipador. Simultaneamente acciona o ventilador do dissipador. É possível, para proteger o acumulador, instalar mais uma válvula de 3 vias que faça o bypass ao acumulador. Evitamos assim que o acumulador entre em sobreaquecimento.

 

Esquema com dissipador de calor solar

Dimensionar Solar para Piscinas

Descarregue o nosso artigo aqui: Dimensionar solar para Piscinas

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

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