Dimensionamento de Solar T. para aquecimento de Piscinas Pedro Miranda Soares

Sistemas Solares 1

Dimensionamento de Sistemas Solares Trmicos para aquecimento de

Piscinas

No dimensionamento de colectores solares para aquecimento de piscinas necessrio dividir em dois

tipos de sistemas totalmente distintos: para piscinas interiores ou para piscinas exteriores.

Uma piscina interior 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 ir permitir uma

reduo dos consumos.

Numa piscina exterior a situao bem diferente. Durante os meses mais frios no h utilizao da mesma. Neste caso, o objectivo do aquecimento o alargar o perodo de utilizao. Em vez de a piscina ter conforto para utilizao apenas entre os meses de Junho e Setembro poderemos ter um aproveitamento desde Abril a Outubro (esta estimativa muito dependente do clima anual) e seguramente temperaturas mais altas nos meses de Julho e Agosto.

Os elementos importantes para o clculo so:

rea da superfcie da piscina;

Volume da piscina;

Existncia e frequncia de utilizao de manta trmica sobre a piscina;

Temperatura pretendida para a piscina;

Localizao geogrfica;

Sombreamentos da zona dos colectores solares e da piscina;

Caractersticas dos colectores solares.

rea da superfcie da piscina

muito importante porque a evaporao da gua funo desta rea. A evaporao um processo que

rouba calor piscina. Logicamente que quanto maior o espelho de gua, mais perdas tem a piscina.

Volume da piscina

A quantidade de energia necessria para aumentar a temperatura funo de toda a massa de gua, logo

o volume de gua essencial para o dimensionamento.

Manta trmica

So mantas isolantes que quando a piscina no utilizada cobrem o espelho de gua.

Tem duas funes: reduzem a evaporao e reduzem as perdas de calor por conveco para o ar.

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Idealmente a piscina deve estar quase sempre coberta. Para que isto seja vivel a manta dever ser

motorizada para que o processo de utilizao no seja penoso.

Outro aspecto importante que as mantas existentes no mercado s so aplicveis em piscinas

rectangulares. Este facto deve ser explicado ao dono de obra antes da construo da piscina para que em

conscincia possa definir o formato da mesma.

Temperatura da piscina

Este factor importante no dimensionamento das piscinas interiores. Normalmente a temperatura

pretendida varia entre 28 e 30C. Quando so piscinas que se destinam a crianas habitual dimensionar

para 32C.

Quanto mais alta for a temperatura mais energia necessitamos. As perdas da piscina sobem

exponencialmente por conveco e conduo. Ainda aumentamos a evaporao da gua e consequente

arrastamento de calor com o processo.

Outra consequncia da temperatura da gua a temperatura do espao ambiente das piscinas interiores.

A temperatura ambiente deve ser 2C superior temperatura da gua. Trabalhar com temperaturas

ambientes muito altas promove as perdas trmicas do espao, aumentando o consumo energtico.

A concluso 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 radiao incidente, logo o calor fornecido piscina. Isto vlido para

sombreamentos dos campos de colectores, como tambm os sombreamentos das prprias piscinas. Toda

a rea do espelho de gua funciona como um absorvedor de calor e por isso quanto maior radiao incidir

sobre ela mais quente ser a piscina.

Caractersticas dos colectores

Para aquecer piscinas no necessrio temperaturas altas. A temperatura objectivo nunca passa dos

32C (piscinas interiores para crianas) por isso a temperatura mxima dos colectores no deve passar

dos 40C (para manter os colectores mais eficientes).

Para este nvel de temperaturas, e se os colectores so s para a piscina (e no para AQS ou apoio ao

aquecimento) faz todo o sentido favorecer colectores com rendimentos pticos altos relegando para

segundo plano o nvel dos factores de perdas.

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Dimensionamento de Sistemas Solares em Piscinas Interiores

Como referido, nestes sistemas interiores o objectivo a reduo 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 rea de colectores haver um excesso de energia a dissipar nos meses mais

quentes, uma provvel temperatura acima do desejado nessa altura, com consequente maior evaporao

de gua, aumentando os consumos de desumidificao do espao ambiente da piscina. pois uma

situao a evitar.

Figura 1. Grfico dos ganhos solares e das necessidades de energia para aquecer uma piscina interior.

O clculo da rea de colectores feito recorrendo a software especfico, como o utilizado na obteno do

grfico da figura 1.

Cumprindo a premissa de evitar que os ganhos ultrapassem as necessidades previsivelmente os ganhos

mdios anuais energticos estaro prximos dos 50% das necessidades totais.

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500

1.000

1.500

2.000

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Dimensionamento de Sistemas Solares em Piscinas Exteriores

Nestes sistemas o objectivo o incremento de temperatura da gua para maior tempo de utilizao ao

longo do ano e maior conforto nos meses mais quentes. No h interesse em acumular energia nos meses

mais frios, porque a piscina no ser utilizada.

Se o sistema solar for dedicado exclusivamente piscina, uma boa soluo so colectores plsticos solar

do tipo directo. Estes colectores, que trabalham directamente com a gua da piscina, caracterizam-se por

rendimentos muito altos no Vero (rendimentos pticos muito altos) e factores de perdas tambm muito

altos (so colectores sem qualquer tipo de isolamento). Como consequncia, so colectores que nos

meses mais frios no fornecem energia nenhuma piscina. Mas por oposio, nos meses mais quentes

so quase to eficientes como os colectores planos convencionais.

As vantagens destes colectores plsticos de piscinas so:

Eficincia alta nos meses quentes (perodo de utilizao da piscina);

Preo mais baixo dos colectores para a mesma rea de absoro;

No necessitam de permutador de piscinas (que so caros, porque tem que ser altamente

resistentes corroso);

No tem problemas de corroso.

Ateno: Nos sistemas de piscinas interiores no possvel utilizar colectores plsticos de piscinas, porque no fornecem energia nos meses mais frios, que a altura de maiores necessidades energticas das piscinas interiores.

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Em moradias possvel aproveitar sistemas solares para o apoio ao aquecimento central (por pavimento

radiante, por exemplo) e no Vero a energia que j no necessria para o aquecimento da casa

aproveitado para o aquecimento da piscina.

Nestas situaes (s possveis com colectores planos tradicionais ou colectores de tubo de vcuo, mas

nunca colectores de plstico) o dimensionamento baseado nas necessidades do aquecimento da casa,

enquanto para a piscina apenas necessrio dimensionar o permutador. Os ganhos para a piscina sero

o desperdcio da energia dos colectores.

Para o dimensionamento do permutador necessrio considerar:

700 W/m2 de rea de absoro;

45C 40C de temperatura do circuito do solar;

28C 32C de temperatura do circuito secundrio (circuito piscina-permutador).

A seleco do permutador de calor tem de respeitar estes valores. Habitualmente, comercialmente a

potncia indicada para os permutadores para temperaturas mais altas. Isto pode levar a um

subdimensionamento do permutador. A ttulo de exemplo, um permutador de 80 kW, para temperaturas de

primrio de 90C-70C (temperatura de caldeira), pode ver a sua capacidade de permuta de calor cair para

cerca de 20 kW com temperaturas de primrio de 45C-40C.

O subdimensionamento do permutador tem como consequncia:

Incremento da temperatura do circuito primrio;

Consequente menor eficincia do sistema solar;

Possveis bloqueios de segurana do circuito solar por temperatura demasiado alta dos colectores;

Possveis descargas de fluido do circuito primrio por excesso de presso.