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7a03e2 Raquel Alves 2025-03-10 15:38:45
Painéis Solares Térmicos
1 
<img src="./iona25vm.png"
2
style="width:2.43056in;height:3.09306in" />
3
4
> **Integração** **e** **Intensificação** **de** **Processos**
5
>
6
> **TPA** **1** **–** **Painéis** **Solares** **Térmicos**
7
>
8
> Professor Nuno Oliveira
9
>
10
> Autoras:
11
>
12
> Inês Azevedo e Libânia Andrade
13
>
14
> Mestrado Integrado em Engenharia Química
15
>
16
> Departamento de Engenharia Química
17
>
18
> Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
19
>
20
> 28 de fevereiro de 2020
21
>
22
> **ÍNDICE**
23
24
1\. O que é um painel solar
25
térmico?..............................................................................
26
2 2. Como funciona um painel solar térmico?
27
................................................................. 3 3.
28
Componentes dos painéis solares
29
térmicos...............................................................
30
3 4. Tipos de painéis solares
31
térmicos..............................................................................
32
5 4.1
33
termossifão/compactos.......................................................................................
34
5 4.2 circulação
35
forçada..............................................................................................
36
6 5. Dados Estatísticos
37
.....................................................................................................
38
7
39
40
> 5.1 Distribuição da capacidade negociada por tipologia dos sistemas e
41
> por tipo de setor 7
42
43
5.2 Capacidade instalada
44
acumulada.......................................................................
45
7 6.
46
Referências................................................................................................................
47
8
48
49
> 1
50
51
<img src="./km0uu0zq.png"
52
style="width:2.6118in;height:1.78472in" /><img src="./2hfpwf5d.png"
53
style="width:2.67708in;height:1.78472in" />
54
55
> **1.** **O** **QUE** **É** **UM** **PAINEL** **SOLAR** **TÉRMICO?**
56
>
57
> Um sistema de painéis solares térmicos possibilita usar a energia do
58
> sol (recurso renovável) para o aquecimento de águas a serem usadas
59
> para diferentes fins, como em piscinas ou banhos \[1\].
60
>
61
> Este sistema permite uma melhoria na qualidade do meio ambiente, já
62
> que permite a redução de emissões de CO2.
63
>
64
> Ao se recorrer a este tipo de equipamento, vai também existir uma
65
> significativa
66
>
67
> poupança económica. Sabe-se que, o gasto de energia no aquecimento de
68
> águas sanitárias de aquecimento pode ser reduzido em média até 75%
69
> (mensalmente), podendo chegar até aos 100% nos meses de maior
70
> exposição solar. A energia solar disponível no Inverno é suficiente
71
> para satisfazer cerca de 60% das necessidades \[2\].
72
>
73
> Como a radiação solar pode ser insuficiente em alguns meses, tem de
74
> existir um sistema de apoio apto a entrar em funcionamento sempre que
75
> necessário, de forma a fornecer a energia complementar para existir o
76
> conforto desejado \[3\]. Existem dois tipos de funcionamento possível
77
> para este sistema de apoio, conforme o seu tipo de funcionamento
78
> \[4\]:
79
>
80
> → **Modo** **independente:** quando necessita de uma resistência
81
> elétrica que atua sempre que for necessário compensar o aquecimento de
82
> água quente por falta de energia solar (como em dias de maior
83
> nebulosidade, ou precipitação).
84
>
85
> → **Modo** **complementar/híbrido:** quando obriga à instalação de um
86
> módulo solar que, por meio de uma válvula redireciona a água para o
87
> equipamento alternativo ou diretamente para a canalização (dependendo
88
> da temperatura que se registar no sistema solar).
89
>
90
> Na Figura 1, encontram-se apresentados dois sistemas de painéis
91
> solares térmicos.
92
>
93
> **Figura** **1.** Exemplos de painéis solares térmicos.
94
>
95
> 2
96
>
97
> Os sistemas solares térmicos devem ser instalados em locais sem sombra
98
> e duraram
99
>
100
> cerca de 20 anos. Contudo, necessitam de uma manutenção preventiva
101
> anual, para que durem o tempo previsto sem perderem eficiência \[4\].
102
>
103
> **2.** **COMO** **FUNCIONA** **UM** **PAINEL** **SOLAR** **TÉRMICO?**
104
>
105
> Existem diferentes sistemas de aquecimento solar de água, no entanto,
106
> por norma,
107
>
108
> este sistema consiste num painel solar térmico que contém tubos de
109
> cobre no seu interior, onde circula um líquido ou gás (não tóxico) que
110
> é selecionado pelas suas caraterísticas termodinâmicas e se movimenta
111
> lentamente dentro do tubo, absorvendo assim o calor que existe nos
112
> tubos (proveniente da radiação solar que incide na cobertura de vidro
113
> dos painéis solares). Dependendo do coletor utilizado, a temperatura
114
> deste fluido pode chegar até aos 200ºC \[5\].
115
>
116
> Quando este fluido fica suficientemente quente, é transferido para um
117
> permutador de
118
>
119
> calor. Este permutador é um cilindro de água semelhante ao que é usado
120
> para aquecer a água para os banhos, no entanto, ao invés de usar
121
> resistências elétricas para aquecer a água no interior deste, é
122
> utilizado o calor elevado a que se encontra o fluido que circula
123
> dentro dos tubos de cobre. O fluido nunca entra em contacto com a
124
> água, sendo a água aquecida através de transferência de calor \[5\].
125
>
126
> A água aquecida é então mantida num tanque isolado termicamente, de
127
> modo a que esta possa ser utilizada mais tarde \[5\].
128
>
129
> **3.** **COMPONENTES** **DOS** **PAINÉIS** **SOLARES** **TÉRMICOS**
130
>
131
> Os componentes que podem existir num sistema de painéis térmicos são
132
> os seguintes \[6\]:
133
>
134
> **Coletor** **Solar**: Captam a energia do sol para aquecer o fluido
135
> que o percorre. Poderão ser
136
>
137
> interligados vários coletores entre si para aumentar a capacidade de
138
> aquecimento. Na Figura 2, encontra-se esquematizado um coletor solar e
139
> os seus respetivos componentes.
140
>
141
> 3
142
143
<img src="./12c4tnwg.png"
144
style="width:2.61458in;height:1.89236in" />
145
146
> **Figura** **2.** Esquema coletor solar
147
>
148
> Existem ainda diversos tipos de coletores solares térmicos consoante a
149
> sua proteção térmica, utilização e temperaturas de operação (Figura 3)
150
> \[5\].
151
>
152
> → Coletores de tubo de vácuo: para aquecimento de água e produção de
153
> vapor;
154
>
155
> → Coletores concentradores de cobertura: para aquecimento de água e
156
> produção de vapor;
157
>
158
> → Coletores planos com cobertura: para aquecimento de água;
159
> → Coletores planos sem cobertura: aquecimento de piscinas.
160
>
161
> <img src="./iropsaxw.png"
162
> style="width:1.23889in;height:1.0519in" /><img src="./dq1zs0t1.png"
163
> style="width:0.265in;height:0.17333in" /><img src="./e2odz45g.png"
164
> style="width:1.52083in;height:1.08524in" /><img src="./0tzk1bzy.png" style="width:0.285in;height:0.185in" /><img src="./p45djtb1.png"
165
> style="width:1.3125in;height:1.04982in" /><img src="./ervveqj0.png"
166
> style="width:0.275in;height:0.16333in" /><img src="./k2t10mst.png"
167
> style="width:1.48611in;height:1.11439in" /><img src="./bqcub3sa.png"
168
> style="width:0.295in;height:0.18333in" />A B C D
169
>
170
> <img src="./gub4erc5.png"
171
> style="width:3.795in;height:0.18167in" />**temperatura**
172
>
173
> **Figura** **3**. Tipos de coletores solares: A – de tubo de vácuo; B
174
> – concentradores de cobertura; C – planos com cobertura; D – planos
175
> sem cobertura.
176
>
177
> **Acumulador** **Térmico**: É um depósito para acumular a água quente,
178
> que apresenta pelo menos uma serpentinano interiorquecom apassagem do
179
> fluido do sistema aquecea água que se encontra no seu interior. Poderá
180
> possuir também uma resistência elétrica como apoio ao aquecimento da
181
> água.
182
>
183
> **Grupo** **Hidráulico**: É constituído por uma bomba de circulação,
184
> para fazer circular a água entre os coletores e o acumulador.
185
>
186
> **Controlador**: É o aparelho eletrónico que controla o grupo
187
> hidráulico automaticamente.
188
>
189
> 4
190
191
<img src="./3b0mwx1u.png"
192
style="width:3.27083in;height:2.58333in" /><img src="./ijypxpgs.png"
193
style="width:2.70347in;height:2.09375in" />
194
195
> **4.** **TIPOS** **DE** **PAINÉIS** **SOLARES** **TÉRMICOS**
196
>
197
> Atualmente, existem dois tipos de sistemas de aquecimento solar
198
> térmico, em que a sua principal diferença consiste no modo como o
199
> fluido e a água aquecidos circulam no sistema, os de termossifão e os
200
> de circulação forçada \[1\]\[5\]\[7\].
201
>
202
> **4.1** **TERMOSSIFÃO/COMPACTOS**
203
>
204
> Neste caso, o depósito fica junto ao painel, sendo instalado acima
205
> deste, o que faz com que este seja um sistema simples de se aplicar,
206
> já que funciona com o princípio da gravidade e da termodinâmica. Desta
207
> forma o sistema é montado de forma a que a água quente suba para o
208
> reservatório naturalmente, enquanto que a água fria desce, sem que
209
> seja necessário um sistema de bombagem elétrica para esta circulação
210
> de água.
211
>
212
> É o sistema mais económico e simples (ronda os 1000 a 3000€), usado
213
>
214
> principalmente em sistemas de pequenas dimensões e, além desta
215
> apresenta vantagens como a rápida instalação, o pouco espaço ocupado e
216
> o facto de não necessitar de energia elétrica. Uma das suas
217
> desvantagens é o facto de o acumulador ter de ficar em cima do
218
> coletor, fazendo com que acirculação deáguaseja lenta eexistam muitas
219
> perdas térmicas. Não são tão eficientes quanto os sistemas de
220
> circulação forçada (descritos em seguida), dependendo das aplicações.
221
>
222
> O tamanho do tanque pode ser escolhido conforme a necessidade do
223
>
224
> edifício/habitação, assim como o tamanho dos painéis solares. Podem
225
> ser usados para diversas funções, como aquecimento de piscinas, água
226
> quente sanitária, spas, ou outros locais em que seja necessária água
227
> quente.
228
>
229
> **Figura** **4**. Sistema solar térmico do tipo termossifão.
230
>
231
> 5
232
233
<img src="./fkku03wq.png"
234
style="width:2.86042in;height:2.17708in" /><img src="./b3455g1e.png"
235
style="width:2.61458in;height:2.09375in" />
236
237
> **4.2** **CIRCULAÇÃO** **FORÇADA**
238
>
239
> Neste caso, o depósito de água fica separado dos painéis solares
240
> coletores,
241
>
242
> permitindo assim que o tanque fique ao nível do chão, em qualquer
243
> compartimento da casa, enquanto que os painéis ficam no telhado. Assim
244
> sendo é possível ainda acoplar outra fonte de produção de água quente,
245
> como um recuperador a água. Funciona com recurso a um grupo
246
> hidráulico, que faz com que a água circule no sistema. Este é
247
> constituído por uma bomba de água controlada eletronicamente
248
> permitindo assim na maioria dos casos uma maior eficiência, já que o
249
> sistema pode calcular quando é necessário ter água a circular (e com
250
> que caudal), não existindo desperdício de energia.
251
>
252
> Apresentam vantagens como a possibilidade de regulação do caudal,
253
> maior rapidez na obtenção de água quente, maior eficiência, o
254
> acumulador pode ficar dentro do edifício aumentando assim a sua
255
> durabilidade, ficando também mais bonito esteticamente, já que no
256
> telhado apenas ficam os coletores solares.
257
>
258
> As principais desvantagens são o custo elétrico adicional relativo ao
259
> funcionamento
260
>
261
> da bomba circuladora, são mais caros (entre 2000 e 4000€), sendo que é
262
> instalado dentro de casa, há que considerar tubagem desde o local onde
263
> o depósito vai ficar, até ao local do painel solar pelo que a
264
> instalação é mais complexa.
265
>
266
> **Figura** **5**. Sistema solar térmico de circulação forçada.
267
>
268
> 6
269
270
<img src="./dznicppy.png"
271
style="width:2.94792in;height:1.90764in" /><img src="./lq0detcq.png"
272
style="width:2.89097in;height:1.875in" /><img src="./ifdbdxwl.png"
273
style="width:4.73958in;height:2.54167in" />
274
275
> **5.** **DADOS** **ESTATÍSTICOS**
276
>
277
> **5.1** **DISTRIBUIÇÃO** **DA** **CAPACIDADE** **NEGOCIADA** **POR**
278
> **TIPOLOGIA** **DOS** **SISTEMAS** **E** **POR** **TIPO** **DE**
279
> **SETOR**
280
>
281
> No que toca à tipologia de sistemas, de acordo com a APISOLAR,
282
> verifica-se através da Figura 6, que no ano de 2015, 53% dos sistemas
283
> importados ou fabricados são coletores individuais, dos quais 83%
284
> destes destinam-se ao uso habitacional e 17% destinam-se ao sector
285
> terciário (piscinas, hotéis, etc.) – Figura 7. Os sistemas do tipo
286
> termossifão correspondem a 22% e 25% são sistemas de circulação
287
> forçada.
288
>
289
> **Figura** **7**. Tipologia dos sistemas em percentagem. **Figura**
290
> **6**. Coletores individuais (em percentagem de m2)
291
>
292
> **5.2** **CAPACIDADE** **INSTALADA** **ACUMULADA**
293
>
294
> Conforme apresentado na Figura 8, verifica-se que a capacidade
295
> instalada de painéis solares térmicos tem vindo a crescer
296
> gradualmente.
297
>
298
> **Figura** **8**. Evolução da capacidade acumulada.
299
>
300
> 7
301
>
302
> **6.** **REFERÊNCIAS**
303
>
304
> \[1\] Engenharia e Consultoria Lda, Visener,
305
> www.visener.pt/sistema-paineis-solares-termicos/, consultado a 23 de
306
> fevereiro de 2020
307
>
308
> \[2\] Vulcano Soluções de Água Quente,
309
> www.vulcano.pt/consumidor/productos/category_781, consultado a 23 de
310
> fevereiro de 2020
311
>
312
> \[3\] Rumoplan Soluções de Climatização,
313
> www.rumoplan.pt/produtos/paineis-solares-termicos/, consultado a 25 de
314
> fevereiro de 2020
315
>
316
> \[4\] Painéis Solares, www.paineissolares.gov.pt/faq.html, consultado
317
> a 25 de fevereiro de 2020
318
>
319
> \[5\] Painéis Solares Fotovoltaicos,
320
> www.paineissolaresfotovoltaicos.com/como-funcionam-os-paineis-solares-termicos/,
321
> consultado a 23 de fevereiro de 2020
322
>
323
> \[6\] Ciência Viva, www.cienciaviva.pt/rede/himalaya/home/guia6.pdf,
324
> consultado a 25 de fevereiro de 2020
325
>
326
> \[7\] Casa Eficiente,
327
> www.casaeficiente.com/2018/09/20/vantagens-e-desvantagens-do-painel-solar-termico-de-circulacao-forcada-e-termossifao/,
328
> consultado a 23 de fevereiro de 2020
329
>
330
> \[8\] Apisolar, Observatório Solar Térmico 2015,
331
> www.aguaquentesolar.com/\_fich/18/, consultado a 27 de fevereiro.
332
>
333
> 8