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2025-03-10 15:38:45 Raquel Alves: Painéis Solares Térmicos| /dev/null .. Utilidades industriais/paineisolarestermicos.md | |
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| + | <img src="./iona25vm.png" |
| + | style="width:2.43056in;height:3.09306in" /> |
| + | |
| + | > **Integração** **e** **Intensificação** **de** **Processos** |
| + | > |
| + | > **TPA** **1** **–** **Painéis** **Solares** **Térmicos** |
| + | > |
| + | > Professor Nuno Oliveira |
| + | > |
| + | > Autoras: |
| + | > |
| + | > Inês Azevedo e Libânia Andrade |
| + | > |
| + | > Mestrado Integrado em Engenharia Química |
| + | > |
| + | > Departamento de Engenharia Química |
| + | > |
| + | > Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra |
| + | > |
| + | > 28 de fevereiro de 2020 |
| + | > |
| + | > **ÍNDICE** |
| + | |
| + | 1\. O que é um painel solar |
| + | térmico?.............................................................................. |
| + | 2 2. Como funciona um painel solar térmico? |
| + | ................................................................. 3 3. |
| + | Componentes dos painéis solares |
| + | térmicos............................................................... |
| + | 3 4. Tipos de painéis solares |
| + | térmicos.............................................................................. |
| + | 5 4.1 |
| + | termossifão/compactos....................................................................................... |
| + | 5 4.2 circulação |
| + | forçada.............................................................................................. |
| + | 6 5. Dados Estatísticos |
| + | ..................................................................................................... |
| + | 7 |
| + | |
| + | > 5.1 Distribuição da capacidade negociada por tipologia dos sistemas e |
| + | > por tipo de setor 7 |
| + | |
| + | 5.2 Capacidade instalada |
| + | acumulada....................................................................... |
| + | 7 6. |
| + | Referências................................................................................................................ |
| + | 8 |
| + | |
| + | > 1 |
| + | |
| + | <img src="./km0uu0zq.png" |
| + | style="width:2.6118in;height:1.78472in" /><img src="./2hfpwf5d.png" |
| + | style="width:2.67708in;height:1.78472in" /> |
| + | |
| + | > **1.** **O** **QUE** **É** **UM** **PAINEL** **SOLAR** **TÉRMICO?** |
| + | > |
| + | > Um sistema de painéis solares térmicos possibilita usar a energia do |
| + | > sol (recurso renovável) para o aquecimento de águas a serem usadas |
| + | > para diferentes fins, como em piscinas ou banhos \[1\]. |
| + | > |
| + | > Este sistema permite uma melhoria na qualidade do meio ambiente, já |
| + | > que permite a redução de emissões de CO2. |
| + | > |
| + | > Ao se recorrer a este tipo de equipamento, vai também existir uma |
| + | > significativa |
| + | > |
| + | > poupança económica. Sabe-se que, o gasto de energia no aquecimento de |
| + | > águas sanitárias de aquecimento pode ser reduzido em média até 75% |
| + | > (mensalmente), podendo chegar até aos 100% nos meses de maior |
| + | > exposição solar. A energia solar disponível no Inverno é suficiente |
| + | > para satisfazer cerca de 60% das necessidades \[2\]. |
| + | > |
| + | > Como a radiação solar pode ser insuficiente em alguns meses, tem de |
| + | > existir um sistema de apoio apto a entrar em funcionamento sempre que |
| + | > necessário, de forma a fornecer a energia complementar para existir o |
| + | > conforto desejado \[3\]. Existem dois tipos de funcionamento possível |
| + | > para este sistema de apoio, conforme o seu tipo de funcionamento |
| + | > \[4\]: |
| + | > |
| + | > → **Modo** **independente:** quando necessita de uma resistência |
| + | > elétrica que atua sempre que for necessário compensar o aquecimento de |
| + | > água quente por falta de energia solar (como em dias de maior |
| + | > nebulosidade, ou precipitação). |
| + | > |
| + | > → **Modo** **complementar/híbrido:** quando obriga à instalação de um |
| + | > módulo solar que, por meio de uma válvula redireciona a água para o |
| + | > equipamento alternativo ou diretamente para a canalização (dependendo |
| + | > da temperatura que se registar no sistema solar). |
| + | > |
| + | > Na Figura 1, encontram-se apresentados dois sistemas de painéis |
| + | > solares térmicos. |
| + | > |
| + | > **Figura** **1.** Exemplos de painéis solares térmicos. |
| + | > |
| + | > 2 |
| + | > |
| + | > Os sistemas solares térmicos devem ser instalados em locais sem sombra |
| + | > e duraram |
| + | > |
| + | > cerca de 20 anos. Contudo, necessitam de uma manutenção preventiva |
| + | > anual, para que durem o tempo previsto sem perderem eficiência \[4\]. |
| + | > |
| + | > **2.** **COMO** **FUNCIONA** **UM** **PAINEL** **SOLAR** **TÉRMICO?** |
| + | > |
| + | > Existem diferentes sistemas de aquecimento solar de água, no entanto, |
| + | > por norma, |
| + | > |
| + | > este sistema consiste num painel solar térmico que contém tubos de |
| + | > cobre no seu interior, onde circula um líquido ou gás (não tóxico) que |
| + | > é selecionado pelas suas caraterísticas termodinâmicas e se movimenta |
| + | > lentamente dentro do tubo, absorvendo assim o calor que existe nos |
| + | > tubos (proveniente da radiação solar que incide na cobertura de vidro |
| + | > dos painéis solares). Dependendo do coletor utilizado, a temperatura |
| + | > deste fluido pode chegar até aos 200ºC \[5\]. |
| + | > |
| + | > Quando este fluido fica suficientemente quente, é transferido para um |
| + | > permutador de |
| + | > |
| + | > calor. Este permutador é um cilindro de água semelhante ao que é usado |
| + | > para aquecer a água para os banhos, no entanto, ao invés de usar |
| + | > resistências elétricas para aquecer a água no interior deste, é |
| + | > utilizado o calor elevado a que se encontra o fluido que circula |
| + | > dentro dos tubos de cobre. O fluido nunca entra em contacto com a |
| + | > água, sendo a água aquecida através de transferência de calor \[5\]. |
| + | > |
| + | > A água aquecida é então mantida num tanque isolado termicamente, de |
| + | > modo a que esta possa ser utilizada mais tarde \[5\]. |
| + | > |
| + | > **3.** **COMPONENTES** **DOS** **PAINÉIS** **SOLARES** **TÉRMICOS** |
| + | > |
| + | > Os componentes que podem existir num sistema de painéis térmicos são |
| + | > os seguintes \[6\]: |
| + | > |
| + | > **Coletor** **Solar**: Captam a energia do sol para aquecer o fluido |
| + | > que o percorre. Poderão ser |
| + | > |
| + | > interligados vários coletores entre si para aumentar a capacidade de |
| + | > aquecimento. Na Figura 2, encontra-se esquematizado um coletor solar e |
| + | > os seus respetivos componentes. |
| + | > |
| + | > 3 |
| + | |
| + | <img src="./12c4tnwg.png" |
| + | style="width:2.61458in;height:1.89236in" /> |
| + | |
| + | > **Figura** **2.** Esquema coletor solar |
| + | > |
| + | > Existem ainda diversos tipos de coletores solares térmicos consoante a |
| + | > sua proteção térmica, utilização e temperaturas de operação (Figura 3) |
| + | > \[5\]. |
| + | > |
| + | > → Coletores de tubo de vácuo: para aquecimento de água e produção de |
| + | > vapor; |
| + | > |
| + | > → Coletores concentradores de cobertura: para aquecimento de água e |
| + | > produção de vapor; |
| + | > |
| + | > → Coletores planos com cobertura: para aquecimento de água; |
| + | > → Coletores planos sem cobertura: aquecimento de piscinas. |
| + | > |
| + | > <img src="./iropsaxw.png" |
| + | > style="width:1.23889in;height:1.0519in" /><img src="./dq1zs0t1.png" |
| + | > style="width:0.265in;height:0.17333in" /><img src="./e2odz45g.png" |
| + | > style="width:1.52083in;height:1.08524in" /><img src="./0tzk1bzy.png" style="width:0.285in;height:0.185in" /><img src="./p45djtb1.png" |
| + | > style="width:1.3125in;height:1.04982in" /><img src="./ervveqj0.png" |
| + | > style="width:0.275in;height:0.16333in" /><img src="./k2t10mst.png" |
| + | > style="width:1.48611in;height:1.11439in" /><img src="./bqcub3sa.png" |
| + | > style="width:0.295in;height:0.18333in" />A B C D |
| + | > |
| + | > <img src="./gub4erc5.png" |
| + | > style="width:3.795in;height:0.18167in" />**temperatura** |
| + | > |
| + | > **Figura** **3**. Tipos de coletores solares: A – de tubo de vácuo; B |
| + | > – concentradores de cobertura; C – planos com cobertura; D – planos |
| + | > sem cobertura. |
| + | > |
| + | > **Acumulador** **Térmico**: É um depósito para acumular a água quente, |
| + | > que apresenta pelo menos uma serpentinano interiorquecom apassagem do |
| + | > fluido do sistema aquecea água que se encontra no seu interior. Poderá |
| + | > possuir também uma resistência elétrica como apoio ao aquecimento da |
| + | > água. |
| + | > |
| + | > **Grupo** **Hidráulico**: É constituído por uma bomba de circulação, |
| + | > para fazer circular a água entre os coletores e o acumulador. |
| + | > |
| + | > **Controlador**: É o aparelho eletrónico que controla o grupo |
| + | > hidráulico automaticamente. |
| + | > |
| + | > 4 |
| + | |
| + | <img src="./3b0mwx1u.png" |
| + | style="width:3.27083in;height:2.58333in" /><img src="./ijypxpgs.png" |
| + | style="width:2.70347in;height:2.09375in" /> |
| + | |
| + | > **4.** **TIPOS** **DE** **PAINÉIS** **SOLARES** **TÉRMICOS** |
| + | > |
| + | > Atualmente, existem dois tipos de sistemas de aquecimento solar |
| + | > térmico, em que a sua principal diferença consiste no modo como o |
| + | > fluido e a água aquecidos circulam no sistema, os de termossifão e os |
| + | > de circulação forçada \[1\]\[5\]\[7\]. |
| + | > |
| + | > **4.1** **TERMOSSIFÃO/COMPACTOS** |
| + | > |
| + | > Neste caso, o depósito fica junto ao painel, sendo instalado acima |
| + | > deste, o que faz com que este seja um sistema simples de se aplicar, |
| + | > já que funciona com o princípio da gravidade e da termodinâmica. Desta |
| + | > forma o sistema é montado de forma a que a água quente suba para o |
| + | > reservatório naturalmente, enquanto que a água fria desce, sem que |
| + | > seja necessário um sistema de bombagem elétrica para esta circulação |
| + | > de água. |
| + | > |
| + | > É o sistema mais económico e simples (ronda os 1000 a 3000€), usado |
| + | > |
| + | > principalmente em sistemas de pequenas dimensões e, além desta |
| + | > apresenta vantagens como a rápida instalação, o pouco espaço ocupado e |
| + | > o facto de não necessitar de energia elétrica. Uma das suas |
| + | > desvantagens é o facto de o acumulador ter de ficar em cima do |
| + | > coletor, fazendo com que acirculação deáguaseja lenta eexistam muitas |
| + | > perdas térmicas. Não são tão eficientes quanto os sistemas de |
| + | > circulação forçada (descritos em seguida), dependendo das aplicações. |
| + | > |
| + | > O tamanho do tanque pode ser escolhido conforme a necessidade do |
| + | > |
| + | > edifício/habitação, assim como o tamanho dos painéis solares. Podem |
| + | > ser usados para diversas funções, como aquecimento de piscinas, água |
| + | > quente sanitária, spas, ou outros locais em que seja necessária água |
| + | > quente. |
| + | > |
| + | > **Figura** **4**. Sistema solar térmico do tipo termossifão. |
| + | > |
| + | > 5 |
| + | |
| + | <img src="./fkku03wq.png" |
| + | style="width:2.86042in;height:2.17708in" /><img src="./b3455g1e.png" |
| + | style="width:2.61458in;height:2.09375in" /> |
| + | |
| + | > **4.2** **CIRCULAÇÃO** **FORÇADA** |
| + | > |
| + | > Neste caso, o depósito de água fica separado dos painéis solares |
| + | > coletores, |
| + | > |
| + | > permitindo assim que o tanque fique ao nível do chão, em qualquer |
| + | > compartimento da casa, enquanto que os painéis ficam no telhado. Assim |
| + | > sendo é possível ainda acoplar outra fonte de produção de água quente, |
| + | > como um recuperador a água. Funciona com recurso a um grupo |
| + | > hidráulico, que faz com que a água circule no sistema. Este é |
| + | > constituído por uma bomba de água controlada eletronicamente |
| + | > permitindo assim na maioria dos casos uma maior eficiência, já que o |
| + | > sistema pode calcular quando é necessário ter água a circular (e com |
| + | > que caudal), não existindo desperdício de energia. |
| + | > |
| + | > Apresentam vantagens como a possibilidade de regulação do caudal, |
| + | > maior rapidez na obtenção de água quente, maior eficiência, o |
| + | > acumulador pode ficar dentro do edifício aumentando assim a sua |
| + | > durabilidade, ficando também mais bonito esteticamente, já que no |
| + | > telhado apenas ficam os coletores solares. |
| + | > |
| + | > As principais desvantagens são o custo elétrico adicional relativo ao |
| + | > funcionamento |
| + | > |
| + | > da bomba circuladora, são mais caros (entre 2000 e 4000€), sendo que é |
| + | > instalado dentro de casa, há que considerar tubagem desde o local onde |
| + | > o depósito vai ficar, até ao local do painel solar pelo que a |
| + | > instalação é mais complexa. |
| + | > |
| + | > **Figura** **5**. Sistema solar térmico de circulação forçada. |
| + | > |
| + | > 6 |
| + | |
| + | <img src="./dznicppy.png" |
| + | style="width:2.94792in;height:1.90764in" /><img src="./lq0detcq.png" |
| + | style="width:2.89097in;height:1.875in" /><img src="./ifdbdxwl.png" |
| + | style="width:4.73958in;height:2.54167in" /> |
| + | |
| + | > **5.** **DADOS** **ESTATÍSTICOS** |
| + | > |
| + | > **5.1** **DISTRIBUIÇÃO** **DA** **CAPACIDADE** **NEGOCIADA** **POR** |
| + | > **TIPOLOGIA** **DOS** **SISTEMAS** **E** **POR** **TIPO** **DE** |
| + | > **SETOR** |
| + | > |
| + | > No que toca à tipologia de sistemas, de acordo com a APISOLAR, |
| + | > verifica-se através da Figura 6, que no ano de 2015, 53% dos sistemas |
| + | > importados ou fabricados são coletores individuais, dos quais 83% |
| + | > destes destinam-se ao uso habitacional e 17% destinam-se ao sector |
| + | > terciário (piscinas, hotéis, etc.) – Figura 7. Os sistemas do tipo |
| + | > termossifão correspondem a 22% e 25% são sistemas de circulação |
| + | > forçada. |
| + | > |
| + | > **Figura** **7**. Tipologia dos sistemas em percentagem. **Figura** |
| + | > **6**. Coletores individuais (em percentagem de m2) |
| + | > |
| + | > **5.2** **CAPACIDADE** **INSTALADA** **ACUMULADA** |
| + | > |
| + | > Conforme apresentado na Figura 8, verifica-se que a capacidade |
| + | > instalada de painéis solares térmicos tem vindo a crescer |
| + | > gradualmente. |
| + | > |
| + | > **Figura** **8**. Evolução da capacidade acumulada. |
| + | > |
| + | > 7 |
| + | > |
| + | > **6.** **REFERÊNCIAS** |
| + | > |
| + | > \[1\] Engenharia e Consultoria Lda, Visener, |
| + | > www.visener.pt/sistema-paineis-solares-termicos/, consultado a 23 de |
| + | > fevereiro de 2020 |
| + | > |
| + | > \[2\] Vulcano Soluções de Água Quente, |
| + | > www.vulcano.pt/consumidor/productos/category_781, consultado a 23 de |
| + | > fevereiro de 2020 |
| + | > |
| + | > \[3\] Rumoplan Soluções de Climatização, |
| + | > www.rumoplan.pt/produtos/paineis-solares-termicos/, consultado a 25 de |
| + | > fevereiro de 2020 |
| + | > |
| + | > \[4\] Painéis Solares, www.paineissolares.gov.pt/faq.html, consultado |
| + | > a 25 de fevereiro de 2020 |
| + | > |
| + | > \[5\] Painéis Solares Fotovoltaicos, |
| + | > www.paineissolaresfotovoltaicos.com/como-funcionam-os-paineis-solares-termicos/, |
| + | > consultado a 23 de fevereiro de 2020 |
| + | > |
| + | > \[6\] Ciência Viva, www.cienciaviva.pt/rede/himalaya/home/guia6.pdf, |
| + | > consultado a 25 de fevereiro de 2020 |
| + | > |
| + | > \[7\] Casa Eficiente, |
| + | > www.casaeficiente.com/2018/09/20/vantagens-e-desvantagens-do-painel-solar-termico-de-circulacao-forcada-e-termossifao/, |
| + | > consultado a 23 de fevereiro de 2020 |
| + | > |
| + | > \[8\] Apisolar, Observatório Solar Térmico 2015, |
| + | > www.aguaquentesolar.com/\_fich/18/, consultado a 27 de fevereiro. |
| + | > |
| + | > 8 |