Sistemas de Energia Solar

Trmica em Parques de Campismo

Guia de utilizao de energia solar, destinado a proprietrios de

parques de campismo e instaladores

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Prembulo O projecto SOLCAMP um projecto pioneiro no domnio dos parques de campismo e constitui um conjunto de medidas que visam no seu trmino incrementar o nmero de instalaes solares em parques e campismo. Essa integrao de sistemas solares representa nos dias de hoje a melhor soluo para o problema de gua quente neste sector, no s pelo regime de funcionamento coincidente com meses de maior insolao, como pela capacidade dos proprietrios dessas infra-estruturas contriburem para o desenvolvimento sustentvel da sua regio Indirectamente prev-se sensibilizar os utentes dos parques de campismo da dependncia energtica e promover a utilizao da energia solar para fazer face a essa dependncia, possibilitando uma reduo de custos/consumos de energia. Assim, na qualidade de representante da ARECBA, Agncia que est encarregue de levar a cabo a execuo deste projecto, esperamos atingir os objectivos propostos e que este guia corresponda s expectativas dos utilizadores e contribua para um melhor ambiente.

O Presidente do Conselho de Administrao da ARECBA

Manuel Lus Rosa Narra

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ndice Pgina

Captulo 1 - Introduo.............................................................................................................5 1.1 Porqu utilizar a energia solar?.......................................................................................5 1.2. Porqu a sua aplicao nos Parques de Campismo?......................................................6 1.3 O Projecto SOLCAMP ......................................................................................................6 1.3.1 Objetivos e destinatrios/grupos alvos .........................................................................7 1.3.2 O consrcio .....................................................................................................................7 1.3.3 Plano de Aco ...............................................................................................................7

Captulo 2 Sistemas Solares Trmicos para Parques de Campismo ...........................8 2.1 Condies essenciais.........................................................................................................8 2.1.1 Irradiao.......................................................................................................................8 2.1.2 Telhado e Sala da Caldeira .........................................................................................10 2.1.3 Produo de gua quente ............................................................................................10 2.2 Componentes...................................................................................................................11 2.2.1 Colectores .....................................................................................................................11 2.2.2 Circuito solar ...............................................................................................................12 2.2.3 Depsitos ......................................................................................................................13 2.3 Sistemas ..........................................................................................................................14 2.3.1 Sistemas de Termosifo...............................................................................................14 2.3.2 Um ou dois sistemas de armazenamento ...................................................................15 2.3.3 Sistema com depsito de acumulao e depsito de gua potvel ............................15

Captulo 3 Planeamento e Dimensionamento ................................................................16 3.1Parmetros Essenciais ...................................................................................................16 3.1.1 Fraco solar e eficincia do sistema..........................................................................16 3.1.2 Disposio/orientao do telhado ................................................................................17 3.1.3 Importncia e controlo da sombra (sombreado) .........................................................17 3.1.4 Procura de gua quente...............................................................................................18 3.2 Dimensionamento...........................................................................................................19 3.2.1 rea de superfcie de colector e volume de armazenamento (Regras Gerais) ..........19 3.3 O software T*SOLcamp..................................................................................................19 3.3.1. Caractersticas/Funcionalidades................................................................................20 3.3.2 Clculo de exemplo ......................................................................................................20

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Captulo 4 - Instalao de sistemas solares trmicos ......................................................23 4.1 Conselhos prticos uteis para a instalao de sistemas...............................................23 4.1.1 Montagem dos colectores.............................................................................................23 4.1.2 Montagem do circuito solar.........................................................................................26 4.1.3 Montagem dos depsitos..............................................................................................27 4.2 Execuo, servios e manuteno de uma instalao solar .......................................28 4.2.1 Arranque ......................................................................................................................28 4.2.2 Monitorizao e Manuteno ......................................................................................30 4.2.2.1 Inspeco Visual .......................................................................................................30 4.2.2.2 Monitorizao dos Parmetros do Sistema .............................................................31 4.2.2.3 Verificao da proteco anti-corroso e anti-congelamento..................................32 4.2.2.4 Planos de Manuteno..............................................................................................32 4.2.3 Protocolo de aceitao..................................................................................................35

Captulo 5 Despesas e rendimentos ..................................................................................35 5.1 Despesas especificas do Sistema....................................................................................35 5.2 Concesses e subsdios ...................................................................................................36 5.2.1 Benefcios Fiscais.........................................................................................................36 5.3 Balano energtico e rendimentos .................................................................................36 5.4 Custos com a produo de calor solar e fssil................................................................36

Captulo 6 Exemplos de Boas Prticas.............................................................................37 Parque de Campismo Fuseta ...............................................................................................37

Apndice.....................................................................................................................................38

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Captulo 1 - Introduo

1.1 Porqu utilizar a energia solar?

O recurso energia solar constitui uma realidade desde que existimos. A maior fonte de energia disponvel na terra provm do SOL. A energia solar indispensvel para a existncia de vida na Terra. Directamente ou indirectamente, toda a energia que ns utilizamos vem do Sol, este irradia cerca de 15.000 vezes mais energia do que aquela que ns usamos. As plantas crescem com a irradiao do Sol e deste modo produzem comida para os animais. Plantas e animais que se decompuseram h milhes de anos atrs, resultaram em petrleo, gs e carvo, isto , combustveis fsseis que ns usamos hoje e representam a energia Solar que foi armazenada h muito tempo atrs. At mesmo a energia nuclear vem do Sol o Urnio que ns usamos produto de uma exploso de uma estrela (nova) que aconteceu h bastante tempo atrs. O sol fornece energia sobre duas formas: luz e calor. As pessoas tm usado a energia do sol para construir as suas casas, para que sejam mais luminosas e quentes durante sculos. Hoje em dia, equipamento especial e casas eficientemente projectadas podem capturar energia solar quer para a produo de luz quer para a produo de calor. Com a utilizao da energia solar podemos tornar as nossas casas mais confortveis, tendo presente muitas das vantagens desta energia: reduo da dependncia de combustveis fsseis, melhor qualidade do ar, reduo das emisses de gases que provocam o efeito de estufa, enquanto a produo e manuteno de sistemas solares estimulam a criao de novos postos de trabalho e desenvolvimento do empreendimento e de empresas. O Sol tem ainda a vantagem de no lhe enviar a factura do custo de energia no fim do ms, assim que o equipamento se encontre instalado, a energia do Sol gratuita. Os dois tipos de tecnologias mais populares para a utilizao da energia solar tem apilicaes no aquecimento de AQS e mdulos fotovoltaicos (PV) solares: Colectores solares trmicos tipicamente instalados nos telhados, capturam a luz do sol convertendo-a em calor para aquecimento ambiente e/ou aquecimento de gua. A maioria dos colectores solares apresenta-se sob a forma de caixas, constitudos pelas seguintes partes:

o cobertura transparente, que deixam entrar energia solar o absorsores, superfcies escuras que captam o calor o materiais de isolamento para impedir que o calor escape o orifcios ou tubos que levam o ar aquecido ou lquido de dentro do colector para

onde pode ser usado ou armazenado.

Mdulos fotoelctricos (PV) solares produzem electricidade a partir da energia proveniente da luz do sol. Provavelmente encontra-se familiarizado com as clulas de PV que do poder a muitos relgios e calculadoras. As clulas so combinadas em mdulos e eles produzem corrente elctrica contnua (CC) que o mesmo tipo de corrente produzida por baterias. J que a maioria dos electrodomsticos domsticos funcionam com corrente alternada (CA), um rectificador usado para transformar a electricidade de CC a CA. A electricidade produzida a partir dos mdulos PV pode ser em diferentes aplicaes como por exemplo iluminao, aparelhos elctricos domsticos, para fornecer potncia a veculos movidos a energia solar ou simplesmente armazen-la em acumuladores.

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Jan Feb Mrz Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez

Monate

Hot water demand Solar radiationNecessidade de gua Quente Radiao Solar

A utilizao da energia solar uma actividade empresarial em grande expanso. Nos ltimos cinco anos as vendas de solues fotovoltaicas cresceram em mdia 40 a 50% por ano a nvel mundial, enquanto as solues solares trmicas crescem cerca dos 35% na Europa. Nos dias de hoje, 49% da procura Europeia de energia utilizada com os propsitos de aquecimento e arrefecimento, da qual uma grande parte poderia ser produzida utilizando sistemas trmicos solares. De acordo com as previses, em 2030 prev-se que a maioria dos edifcios novos sejam exclusivamente aquecidos atravs da utilizao de energia solar trmica e os edifcios existentes sero modernizados com equipamentos solares. Assim, poderemos fazer face a mais de 50% das exigncias de aquecimento recorrendo energia solar.

1.2. Porqu a sua aplicao nos Parques de Campismo? Os Parques de Campismo representam uma das aplicaes mais vantajosas na utilizao de sistemas solares trmicos, no s pela coincidncia entre a ocupao mxima dos parques de campismo e o fornecimento de energia solar (durante a estao alta de Maio at Outubro ocorre praticamente 75% da irradiao total anual), mas tambm pelo facto de os proprietrios e clientes dos parque de campismo se tornarem promotores do desenvolvimento de um turismo sustentvel. A situao energtica nacional traduz-se num sub-aproveitamento das energias renovveis. Para que os sistemas solares em Parques de Campismo sirvam como demonstrao de bons modelos para aqueles clientes que contribuem, eles prprios e desta forma, como multiplicadores para a promoo desta tecnologia necessrio ter em considerao uma srie de aspectos de dimensionamento, instalao e manuteno. Para alm disso, os campistas adoram estar perto da natureza. Eles apreciam ar fresco, gua lmpida e bonitas paisagens, desta forma para um parque de campismo uma natureza intacta uma exigncia essencial com vista satisfao dos campistas e para o sucesso econmico.

Fig. 1 Coincidncia de irradiao solar e procura de gua quente num parque de campismo

1.3 O Projecto SOLCAMP Embora obviamente a produo de gua quente atravs de sistema solar trmico seja, especialmente para parques de campismo, uma soluo econmica, a utilizao de sistemas trmicos solares em parques de campismo mais ou menos um caso de excepo em vez de rotineiro. Mesmo existindo numerosas concesses e programas de apoio oferecendo atraentes

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condies financeiras em muitas regies europeias, por vezes exclusivamente dedicados a parques de campismo, a resposta bastante pobre. No s nos pases do Norte da Europa mas tambm nas regies mais a sul ou mesmo na regio Mediterrnea com rendimentos altos de isolamento dos sistemas trmicos solares, no se afiguram como um sistema comum para produzir gua quente em parques de campismo. O projecto SOLCAMP aponta para um aumento de instalaes trmicas solares em Parques de Campismo. O projecto co-financiado pela Comisso Europeia dentro da estrutura do programa da Energia Inteligente e tem uma durao de 28 meses (Janeiro de 2006 at Abril de 2008).

1.3.1 Objetivos e destinatrios/grupos alvos O projecto SolCamp visa no seu trmino incrementar o uso de sistemas solares trmicos em parques de campismo. Espera-se que depois da concluso do projecto, uma mdia de 10% de todos os Parques de Campismo das regies participantes estejam equipados com estes sistemas. Esta meta ser alcanada, atravs de marketing dirigido ou especfico e atravs da introduo do SolarCheckCamping enquanto ferramenta de consulta estandardizada e neutra em cooperao com as associaes de campismo. O SolarCheckCamping proporcionar aos proprietrios dos Parques de Campismo informao e dados de planeamento bsicos para os seus parques, livres do interesse de produtores. Servir como documento fundamental para a deciso de investimento. O principal grupo alvo do projecto SOLCAMP so os proprietrios dos parques. A campanha de promoo para a utilizao de sistemas trmicos solares dirigida a este grupo em cada uma das regies participantes. Outro grupo alvo so indivduos qualificados que operam no planeamento e/ou instalao sistemas de aquecimento, estes sero formados para poder realizar inspeces tipo "SolarCheckCamping. Os estgios conferir-lhes-o boas oportunidades para realizar o feedback das matrias e para um envolvimento activo no projecto.

1.3.2 O consrcio Ao lado de DGS (Deutsche Gesellschaft fr Sonnenenergie) como coordenador do projecto e BVCD e Valentin no lado alemo, os scios internacionais so da Polnia (ECBREC), ustria (ESV), Eslovnia (ITI e ApE), Crocia (DOOR), Itlia (AGIRE, PEPS, ESCOS, APEA), Espanha (DEPAEX) e Portugal (ARECBA).

1.3.3 Plano de Aco A implementao do projecto SOLCAMP ser realizada segundo padres idnticos em todas as regies participantes no projecto. Para o intercmbio de informao e trocas de experincias entre os parceiros do projecto e das regies ser criado um website comum incluindo a criao e difuso de boletins informativos (newsletters). As actividades principais previstas para o desenvolvimento do projecto so as seguintes:

- Anlise da Situao (Lista de parques de campismo interessados, lista de empresas solares, esquemas de concesso, entre outros);

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- Estabelecimento de uma rede local/regional com a participao de participantes de

projecto e outros investidores pertinentes; - Baseado no software de simulao T*SOL, ser produzida e distribuda uma verso

mais acessvel para uso local/regional. Este software representa a ferramenta principal a ser utilizada pelos auditores do sistema;

- Formao de "SolarCheckers" (tcnicos especializados) em cada regio participante;

- Inspeces realizadas por peritos independentes e atribuio de uma etiqueta de

qualidade "SolCamp". As actividades sero publicadas respectivamente no website do projecto www.solcamp.eu e nos websites do SOLCAMP nacionais.

Captulo 2 Sistemas Solares Trmicos para Parques de Campismo

2.1 Condies essenciais Antes de utilizar a energia solar em parques de campismo ter que se considerar as condies limite de relevncia, isto , a quantidade de irradiao no local, a rea disponvel para instalao do colector no telhado, a montagem do prprio sistema de armazenamento em local adequado e a possibilidade de combinar o sistema de aquecimento existente com o sistema solar.

2.1.1 Irradiao Definies e natureza de radiao solar A energia irradiada pelo sol o resultado da fuso termonuclear na qual o hidrognio transformado em hlio. "O Sol tem trabalhado", com a mesma capacidade, continuamente desde h 5 bilies de anos, desta forma poderemos supor que a radiao solar continuar a ser a fonte de energia e vida na Terra durante os prximos bilies de anos. Contrariamente aos combustveis fsseis cujos recursos s duraro as prximas dzias de anos (crude) ou prximas centenas de anos (carvo), poderemos supor que o Sol ser uma fonte inesgotvel de energia. A radiao solar simultaneamente fonte de energia renovvel porque durante os prximos bilies de anos, estar a chegar diariamente e de forma espontnea Terra. A utilizao da radiao solar ao contrrio do uso de combustveis fsseis (que foram gerados previamente e tambm, atravs da energia do Sol, mas esto sendo consumidos de forma irreversvel) um processo independente e no diminui os recursos de energia para as geraes futuras. Na prtica, a quantidade de energia solar na superfcie do solo expressa pela densidade de fluxo de radiao (irradiao) numa unidade de superfcie e denotada por: I irradiao global; Ib irradiao directa; Id irradiao difusa. A unidade de densidade de fluxo de radiao solar W/m2. Do ponto de vista da energia solar, os parmetros mais importantes que determinam o potencial terico e a possibilidade prtica de utilizao da energia solar, so: radiao (valores temporrios) expresso em W/m2 e a irradiao que corresponde energia da radiao solar que alcana a superfcie do solo, durante um perodo especificado (hora, dia, ms, ano) e

expresso em J/m2 ou 2mhkW .

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Irradiao solar em Portugal 1 A distribuio de irradiao solar em Portugal encontra-se repartida em diferentes reas como mostrado na fig. 2.

Fig. 2. Repartio de Portugal em regies com a mesma quantidade de radiao solar global anual.

A regio mais atraente de Portugal, tendo em conta a irradiao solar superior a 170 kcal/cm2) corresponde aproximadamente regio do Algarve e Alentejo Interior. As regies interiores do Ribatejo, Beiras Baixa e Alta e a regio do Douro recebem uma irradiao solar global anual entre os 140 e os 155 kcal/cm2. O menor fluxo de radiao solar surge nas regies da Estremadura, da Beira Litoral e do Minho, com um valor anual inferior a 140 kcal/cm2. Para alem da irradiao solar global, o nmero de horas de luz (insolao) tambm importante, em Portugal estes valores variam entre 1.800 e as 3.100 horas ano, como se pode observar pela figura seguinte: 1 Atlas do Ambiente, Instituto do ambiente

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Os dados acima referidos poderiam ser utilizados para clculos exactos dos sistemas de aquecimento solares. Mas, frequentemente, so necessrios clculos mais precisos. Para a regio de Lisboa, so considerados os parmetros climticos comuns para clculos adicionais, como mostrado na tabela 1. Tabela 1. Dados climticos da regio de Lisboa

Items Ano I-XII Semestre deVero

IV-IX

Semestre de

Inverno X-III

Estao de vero VI-VIII

Irradiao, MWh/m2 197,9 136,3 61,6 75,8 Mdia diria de irradiao, MWh/m2 0,5 0,7 0,3 0,8 ngulo ptimo de incidncia na superfcie dos colectores solares, o 45 30 50

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2.2 Componentes

2.2.1 Colectores Colectores sem cobertura O tipo mais simples de colectores solares so os colectores sem cobertura, estes no tm nem cobertura transparente nem caixa de colector isolada trmicamente, consistindo apenas numa placa absorsora. Os colectores sem cobertura podem ser encontrados em diversas aplicaes, nomeadamente no aquecimento de gua de piscinas mas tambm em parques de campismo, nas regies do Mediterrneo, sem baixas temperaturas onde os absorsores podem ser usados.

Fig. 3 Exemplo de absorvente e instalao de absorvente pelo mar

Colectores Planos Praticamente todos os colectores planos com cobertura transparente de vidro disponveis no mercado so constitudos como o representado na Fig. 4, numa placa absorsora de metal alojada numa armadura rectangular plana. O colector encontra-se trmicamente isolado na sua parte inferior e nas extremidades e provido com uma cobertura transparente na superfcie superior. Dois tubos ligados para alimentao e retorno do processo de transferncia trmica esto colocados, normalmente, nos lados do colector.

Fig. 4 Corte transversal de um colector plano A funo do colector conseguir converter a maior quantidade de radiao solar disponvel em calor e transferi-lo com o maior rendimento trmico possvel. O absorsor , portanto, provido de uma elevada capacidade de absoro de luz e da mais baixa emisso trmica possvel. Estas caractersticas so alcanadas utilizando uma cobertura espectral selectiva.

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Fig. 5 Comportamento de absoro e emisso de superfcies diferentes Colectores de tubo de vcuo De forma a reduzir as perdas trmicas do colector, tubos de vidro (com absorsores internos) so sujeitos a vcuo. Para suprimir completamente perdas trmicas por conveco, a presso dentro dos tubos de vidro deve ser pelo menos de 10-2 bar. Para a evacuao dos tubos dos colectores, o absorsor pode ser instalado de forma plana, como tiras metlicas na parte superior ou ainda como uma camada aplicada a um bolbo de vidro interno. Como a rea de captao requerida pelos colectores de tubo de vcuo representa 1/3 menos comparativamente aos colectores planos, podero ser seleccionados para a instalao nos parques de campismo se o telhado no for grande o suficiente para perfazer a rea de captao necessria para a instalao de colectores planos.

Fig. 6 O princpio do isolamento trmico de vcuo e corte longitudinal cruzado do tubo de Sidney (CPC)

2.2.2 Circuito solar O calor gerado no colector transportado para o depsito solar atravs do circuito solar. Este constitudo pelos elementos seguintes:

- O sistema de tubos isolado que liga os colectores do telhado aos depsitos; - O fluido de transferncia trmica ou meio de transporte que transporta o calor do

colector para o depsito de armazenamento; - A bomba solar que permite a circulao do fludo solar no circuito solar (termossifo e

sistemas CIS no dispem de bomba); - O permutador de calor de circuito solar (externo ou interno) que transfere o calor para

o depsito de gua quente; - Os acessrios e equipamentos para enchimento, esvaziamento e drenagem; - Os equipamentos de segurana, o vaso de expanso e vlvula de segurana protegem o

sistema de danos (vazamento) causados pela expanso do volume ou presses altas.

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Fig. 7 Permutador de calor externo e Vlvula de anti-retorno

Fig 8 Condies operacionais diferentes em vasos de expanso por membrana (MEV Membrane Expansion Vessels)

2.2.3 Depsitos A energia fornecida pelo Sol no pode ser controlada e raramente coincide com o calor que requerido, embora o perfil de consumo mensal de gua quente mostre ser razoavelmente coincidente com o nvel de irradiao solar (ver fig. 1). Assim, necessrio armazenar o calor solar gerado para ser utilizado quando existir essa necessidade. Normalmente faz-se a distino dos depsitos de calor entre aqueles com gua quente domstica e aqueles que se encontram cheios com gua aquecida (depsitos de acumulao). Depsitos de guas quentes domsticas incluem dois permutadores de calor para duas fontes de calor (bivalente): um permutador de calor solar e um permutador de calor adicional para a caldeira de aquecimento.

Fig. 9 Modelo vertical de tanque solar com permutador de calor auxiliar.

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O depsito de acumulao de calor auxiliar pode ser ventilado ou no e cheio com gua aquecida. O calor armazenado neles pode ser alimentado directamente ao sistema de aquecimento (suporte de aquecimento) ou pode ser transferido por um permutador de calor ao depsito de gua quente domstica.

Fig. 10 Depsito de acumulao com carga de gua a diferentes alturas

2.3 Sistemas

2.3.1 Sistemas de Termossifo Sistemas de termossifo no requerem bombas, neste caso a gravidade usada para transporte do lquido, considerando que os sistemas com circulao forada requerem bombas de circulao para este propsito. Dependendo mais ou menos da procura de gua quente, estes sistemas poderiam ser combinados. Neste caso, o fludo em contacto com o absorsor aquece e a sua densidade diminui, o que permite a sua ascenso at ao depsito sendo substitudo no interior do colector pelo fludo de transferncia trmica mais frio, proveniente do fundo do depsito. Desta forma estabelece-se um sistema natural de circulao. Este tipo de sistema prefervel para pequenas instalaes e quando o depsito puder ser colocado a um nvel superior ao dos colectores. Os sistemas de termossifo so o tipo mais comum na Europa do Sul.

Fig. 11 Sistemas de Termossifo

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2.3.2 Um ou dois sistemas de armazenamento

Fig. 12 Um ou dois sistemas de armazenamento O sistema de armazenamento o clssico para sistemas solares padres e s aplicvel para parques de campismo (at 50 utentes) bastante pequenos. A gua domstica tem que ser aquecida uma vez por dia at 60C no caso de desinfeco trmica. Se o parque de campismo maior que o referido o volume de armazenamento necessrio, tem que ser aumentado e assim, instalados dois ou mais depsitos. Neste mbito, uma rede hidrulica conveniente deveria ser implementada, assim como uma desinfeco trmica para os depsitos cheios de gua domstica.

2.3.3 Sistema com depsito de acumulao e depsito de gua potvel

Fig. 13 Sistema com depsito de acumulao, depsito auxiliar e uma estao de gua doce No caso de parques de campismo de maior dimenso, onde so necessrios milhares de litros de volume de gua armazenada, ser suficiente criar uma partio nos depsitos de acumulao e reservatrios de gua quentes domsticas. Uma das vantagens deste sistema que s o espao mais pequeno, com tanque cheio de gua domstica, tem que ser aquecido (apenas uma vez por dia) para desinfeco trmica. Conjuntamente conduo da gua quente domstica a partir de um tanque auxiliar, esta tambm pode ser produzida por uma estao de gua potvel atravs de um permutador de calor externo altamente eficiente.

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Captulo 3 Planeamento e Dimensionamento

3.1Parmetros Essenciais

3.1.1 Fraco solar e eficincia do sistema O desgnio comum que um termo-acumulador de gua solar para um parque de campismo possa fazer face s necessidades recorrendo energia solar em uma elevada percentagem (> 60%) durante o perodo de operao. Assim, produz-se um aumento no tempo em que a caldeira de aquecimento permanece inactiva, durante a maioria do perodo. Deste modo, no s o ambiente protegido, como existe uma reduo do custo de explorao e um aumento da vida da caldeira de aquecimento. A contribuio de energia solar ser descrita pelos seguintes parmetros: Fraco Solar (SF), sendo esta contribuio definida como a taxa de calor produzida entre sistema solar e a energia total requerida para o aquecimento da gua quente. Eficincia do sistema (SE), definida pela razo entre o rendimento de calor solar e a irradiao global na superfcie do absorsor, relativamente a um dado perodo de tempo.

SF = Qs / (Qs+Qaux) x 100 SE = Qs / (EGA) x 100 Qs = rendimento de calor solar (kwh. / a) Qaux = exigncias de aquecimento auxiliar (kwh. / a) EG = irradiao solar total anual (kwh. / a) A = rea de superfcie do absorsor (m) A eficincia do sistema fortemente dependente da fraco solar e descreve o desempenho de um sistema. Se a fraco solar aumentada, atravs do incremento da rea de colector, a eficincia do sistema reduz-se e cada Kilowatt-hora adicional que se ganha fica mais dispendioso. Este contra efeito das duas variveis pode ser observado na figura 14.

Fig. 14 Fraco solar e eficincia do sistema

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3.1.2 Disposio/orientao do telhado E sobre a influncia do alinhamento do telhado e da inclinao na insolao? A figura 15 mostra os valores mensurados na Europa central relativos mdia anual calculada dos totais de irradiao solar global para diferentes orientaes das superfcies. As isolinhas de irradiao global so dadas em kWh/m por ano. O eixo horizontal determina o alinhamento enquanto o eixo vertical representa o ngulo de orientao.

Fig. 15 Total anual de irradiao solar global para superfcies receptoras diferentemente orientadas De acordo com a mdia anual, a irradiao ptima acontece com um alinhamento ao Sul (a=0) e uma inclinao de b=30. Podemos tambm observar no grfico que uma discrepncia do ptimo no alinhamento dos colectores pode ser tolerada at uma larga escala, desde que no exista nenhuma perda significante de radiao. De um modo geral, para regies da Europa central (latitudes de cerca de 50N) qualquer ngulo do colector entre 30 e 60 em combinao com uma orientao entre sudeste e sudoeste ter quase uma ptima irradiao.

3.1.3 Importncia e controlo da sombra (sombreamento) O sombreamento reduz o rendimento de um sistema solar trmico. Para contabilizar a influncia das sombras devidas aos obstculos (casas, rvores etc.) nas superfcies receptoras, podem ser utilizados mtodos diferentes. Para alm de mtodos grficos e fotogrficos, o mais comum e o processo mais adequado para parques de campismo o mtodo atravs da ajuda do computador. So fornecidos vrios programas de simulao com os simuladores de sombra, por exemplo o T*SOL, GETSOLAR e SUNDI. Depois de determinar os ngulos de elevao e azimute dos objectos importantes, a influncia da sombra pode ser directamente calculada atravs das funcionalidades do sistema de simulao. Este mtodo produz resultados mais precisos que os outros dois mtodos anteriormente mencionados. No caso do T*SOLcamp (veja captulo 3.3) o sombreamento poderia ser considerado seleccionando um dos cenrios de sombreamento includos no programa.

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3.1.4 Consumo de gua quente O consumo de gua quente dos utentes de um parque de campismo uma varivel fundamental para o correcto planeamento do sistema. Se no for possvel determinar esse consumo, o mesmo deve ser estimado de forma mais aproximada possvel. No s a quantidade de gua quente consumida de extremo interesse mas, tambm, o perfil do consumo dessa gua quente. A fim de determinar os requerimentos necessrios, deveria ser testada a possibilidade de economizar gua domstica (por exemplo atravs do uso de acessrios adequados para a economia de gua e energia). Uma temperatura de gua inferior significa um aumento no rendimento de todo o sistema, para alm de um investimento inferior uma vez que sistema de energia ser menor. Contudo, no possvel calcular o consumo de gua quente de um parque de campismo com preciso, dadas as enormes diferenas devido distinta distribuio e nmero de turistas e ocupantes permanentes, equipamentos sanitrios diferentes (mais ou menos luxuosos), etc. Se for conhecido o consumo de energia anual para a produo de gua quente, pode recalcular-se a quantidade anual de gua quente atravs da seguinte frmula: QHW = Efos x f x sys VHW = QHW / (cw x dT) QHW = exigncias/necessidades de calor medido (kWh/a) Efos = Quantidade de consumo de combustvel por ano em m de gs ou litros de petrleo f = factor de converso que converte m de gs ou litros de petrleo em kWh. sys = eficincia do sistema de aquecimento (-) VHW = quantidade de gua quente (l/a ou kg/a) cw = capacidade de calor especfica de gua (= 1.16 Wh / kgK) dT = diferena de temperatura entre gua quente e gua fria Exemplo: O consumo de energia de Gs para produzir gua quente de 7.500 m por ano. A temperatura de gua quente (temperatura de armazenamento exigida) de 55C, a temperatura mdia da gua fria de 15C. O sistema de aquecimento consiste num aquecedor com uma eficincia de sistema de 80%. QHW = 7.500 (m /a) x 10 (kWh/ m) x 0,8 = 60.000 kWh/ a VHW = 60.000 (kWh /a) / (1.16 (Wh/kgK) x 40 (K)) = 1.293.000 kg/a = 1.293 m /a = 3.542 litros/d (55C) Se no existem dados de consumo de energia disponveis, a experincia demonstra que o consumo de mdio de gua quente dirio num parque de campismo varia desde 15 a 30 litros (60C) por turista e por dia. Uma mdia de 20 litros (60C) por dia ser o valor assumido de referncia.

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Um perfil de consumo de gua quente tpico (anual, semanal e dirio) de um parque de campismo mostrado na figura 16.

Fig. 16 Perfil de consumo de gua quente tpico num parque de campismo

3.2 Dimensionamento O objectivo global ao dimensionar um sistema solar para um parque de campismo consiste em determinar a rea de superfcie do colector e volume de armazenamento apropriados que permitam fazer face s necessidades de gua quente durante os meses de Vero atravs de uma fraco solar elevada, de cerca de 75%.

3.2.1 rea de superfcie de colector e volume de armazenamento (Regras Gerais) A experincia mostrou que a seguinte regra geral da rea de superfcie do colector e volume de armazenamento do depsito atinge o objectivo global de alto grau da fraco solar sem produzir quaisquer excedentes utilizveis num ms muito ensolarado:

0,2 - 0,3 m o colector plano por turista 50 100 litros volume de armazenamento do depsito por m de rea de superfcie

do colector Estas regras experimentais tornam-se teis para realizar um primeiro teste no caso do telhado do edifcio sanitrio ser suficientemente grande. Um clculo mais preciso poderia ser elaborado com um programa informtico adequado como o T*SOLcamp (veja prximo captulo).

3.3 O software T*SOLcamp O T*SOLcamp o mais rpido e fcil programa para sistemas de gua trmicos solares. Foi desenvolvido no mbito do projecto SOLCAMP pelo parceiro alemo Valentin Energiesoftware GmbH. a escolha correcta para Solarchekers (Inspectores Solares) que necessitam de uma ferramenta segura para projectar sistemas trmicos solares rapidamente e de forma precisa. Vrios sistemas diferentes podem ser seleccionados para abastecimento de gua quente. O programa tem uma interface simples, necessitando apenas de alguns passos simples com caixas de dilogo claras, permitindo trabalhar rpida e eficazmente.

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3.3.1. Caractersticas/Funcionalidades

Com o T*SOLcamp possvel utilizar os smbolos, simplesmente, a partir da barra de navegao para entrar directamente na posio correspondente no programa. Voc tambm pode usar os botes Continue e Back para trabalhar pelo programa desde o incio at ao fim, de forma a no perder nenhuma entrada. O T*SOLcamp oferece uma seleco de 4 sistemas de clculo diferentes. Para o fornecimento de gua quente, h um sistema de termossifo, um sistema bivalente (depsito gmeo) com um tanque de armazenamento e um sistema de dois tanques com um tanque solar e outro auxiliar para alm de um amplo Sistema. O T*SOLcamp uma ferramenta de dimensionamento segura que calcula a rea do colector e o volume do tanque de armazenamento, de forma a evitar erros de dimensionamento. O nmero exigido de colectores, seleccionado de cinco tipos de colectores diferentes, determinado introduzindo a exigncia de gua quente ou o nmero de turistas do parque de campismo. O T*SOL camp tem uma vasta seleco de dados climticos para vrios locais na Europa e no Mundo. Depois de introduzir a inclinao e orientao, levado a cabo um clculo detalhado do rendimento, para os componentes de sistema seleccionados. O clculo est baseado nos algoritmos de clculo presentes no T*SOL. O T*SOLcamp produz um relatrio de projecto simples para os seus clientes com apresentao clara dos dados de sistema e resultados, assim como uma avaliao do sistema. O relatrio pode ser impresso ou ser enviado como anexo por e-mail em formato pdf.

3.3.2 Clculo de exemplo Clculo de um sistema solar trmico para um suposto parque de campismo, com os seguintes elementos: - Local do parque: Cidade de Beja - Perodo de operao: 1 Abril at 31 Outubro - Nmero de turistas: 160 - Procura de gua quente: 20 litros por dia (45C) e por turista - Disposio do telhado das instalaes sanitrias: inclinao 40, orientao Sul (0) - Sistema de gua quente existente: Aquecedor a gs, armazenamento de gua quente domstico de 2.000 litros - Objectivo de Clculo: fraco solar de 60% Resultados dos clculos (veja fig. 17, 18): Para alcanar uma fraco solar de 60%, tem de ser instalado um segundo depsito (Volume 4.000 litros) e necessria uma rea de superfcie de colectores planos de 21 m. As poupanas de gs natural anuais so aproximadamente de 2.157,1 m, sendo a reduo da emisso de CO2 de cerca de 4,5 toneladas por ano.

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Fig. 17: Relatrio sumrio do clculo do T*SOL camp

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Fig. 18 Resultados mensais do clculo

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Captulo 4 - Instalao de sistemas solares trmicos

4.1 Conselhos prticos uteis para a instalao de sistemas

O estabelecimento final da posio do colector, o traado e o trajecto dos tubos pela casa e o local do depsito devero ser acordados com o cliente. O trajecto do colector estabelecido, os componentes frgeis ou sensveis so convenientemente acomodados e acondicionados e fixos (por exemplo, uma instalao de vidro por baixo do trajecto do colector ou utilizar tabuado para proteger a posio de montagem no telhado da queda de objectos) para alm de bloquear as passagens, se necessrio. So transportados os materiais e ferramentas requeridos para a instalao garagem ou ao poro ou cave (se disponvel) e so armazenadas l.

4.1.1 Montagem dos colectores

Os colectores podem ser: Montados em telhados inclinados Integrados em telhados lanados Montado num telhado plano ou superfcies livres

Montagem em telhado inclinado

Fig.19 Colector plano montado num telhado

As vantagens de instalao no telhado so as seguintes:

Instalao rpida e simples e como tal mais barata A cobertura do telhado permanece isolada

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As desvantagens de instalao no telhado so as seguintes:

Carga de telhado adicional (aproximadamente 20-25 kgs / m de superfcie de colector para os colectores planos e 15-20 kgs / m para colectores de vcuo)

Esteticamente no to atraente como a instalao num telhado A tubagem parcialmente instalada sobre o telhado (influncia do clima, danos

provocados por aves) Integrao em telhado lanado

Fig. 20 Instalao no telhado As vantagens de instalao neste tipo de telhado so as seguintes:

Nenhuma carga de telhado adicional aplicada. esteticamente mais atraente (o revestimento do telhado pode ser pintado de

diferentes cores pelos fabricantes). Os tubos so colocados por baixa da cobertura de telhado. Economia de telhas em construes novas; Telhas de reserva em construes antigas.

As desvantagens de instalao em telhado lanado so as seguintes:

Materiais e mo-de-obra (montagem) mais caros. A cobertura do telhado est partida ou rachada aqui ou ali, criando possveis pontos

fracos. Possibilidade de remoo de telhas em excesso (despesas). menos flexvel devido estrutura da cobertura, pelo que deve existir uma maior

distncia de telhas do cume, janela e envolvente da chamin.

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Montagem num telhado plano

Fig. 21 Colectores colocados num telhado plano, Parque de Campismo da Fuseta

Em princpio, os colectores em telhados planos, deveriam ser fixados num ngulo adequado. Para o efeito, os suportes planos do telhado so feitos de ao galvanizado ou alumnio com os ngulos de fixao correspondentes. Por causa das superfcies que so expostas ao vento, estes colectores devem ser fixados de modo que tenham resistncia a cargas mecnicas (de cima para baixo ou deslizando). Existem trs opes:

Contrapesos (limiar de beto, calhas de cascalho, folha de seco de caixa com cascalho). Aproximadamente 100-250 kg/m de superfcie de colector para os colectores planos e aproximadamente 70-180 kg/m para colectores de tubo (mximo de montagem de 8 m de altura sobre o nvel de cho conforme a altura da construo); Para alm deste valor so necessrias cargas mais pesadas.

Fixao com cordas ou cabos. A condio prvia a disponibilidade de pontos de fixao apropriados.

Assentar o colector no telhado plano. Determina-se um nmero adequado de apoios que so aparafusados ao telhado e lacrados. Os fixadores encaixam nestes suportes onde se apoia o telhado plano, que suporta os colectores.

Em todo o caso inicialmente deve ser testada a fora de suporte do telhado. Para a instalao horizontal de colectores de vcuo h duas opes para o alinhamento dos colectores:

Tubos orientados ao equador (Sul) longitudinalmente; absorsor horizontal Tubos orientados ao equador (Sul) transversalmente; absorsores ajustados pelos

aproximadamente 20-30.

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Fixar com cordas ou cabos no necessrio; apenas so requeridos contrapesos nas esteiras da proteco do edifcio (aproximadamente 40 kgs/m dependentes da altura). As vantagens so:

Instalao rpida (baixos custos de instalao) e simples Sem custos com as placas Nenhuma penetrao da cobertura do telhado nos pontos de fixao Reduzida carga do telhado devido a contrapesos mais leves, desde que a presso do

vento seja baixa No caso de edifcios protegidos o campo do colector tem de ser instalado de forma que

no possa ser visto. As desvantagens so:

Despesas mais altas para colectores de vcuo Rendimento inferior quando o Sol se encontra baixo no horizonte.

4.1.2 Montagem do circuito solar Os comprovados materiais e tcnicas de conexo utilizados para o aquecimento clssico e sanitrios podem ser utilizados para instalar o circuito solar, contanto que eles satisfaam as seguintes exigncias:

Atingir temperaturas de mais de 100C O meio solar constitudo por uma mistura de gua e glicol na razo 60:40 Os acessrios so colocados externamente

Outros pontos a destacar:

Com temperaturas to altas, no podem ser usados tubos de plstico por causa da sua reduzida resistncia trmica.

Glicol na presena do zinco conduz formao de lodos ou lamas. O uso de tubos de ao em princpio possvel, no entanto estes tornam dispendioso a

montagem (soldagem, dobragem, corte, corte de fios, aplicao de fibras de linho/cnhamo). Estes so usados para grandes sistemas de energia solares.

Tubos estriados de ao inoxidvel raramente so utilizados. So principalmente usados para instalaes pr-fabricadas, j que neste caso possvel dispensar a solda. Contudo um material mais caro do que o tubo de cobre.

Nos sistemas pequenos, os tubos de cobre so os mais utilizados. Os tipos mais comuns de unio das juntas so a soldadura forte e a soldadura branda ou de estanho. Vrias soldas e fluxos esto disponveis para o efeito.

A soldadura branda permitida at uma temperatura de carga permanente de 110C. Como esto presentes temperaturas mais elevadas no circuito solar, a soldadura forte frequentemente utilizada.

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Outras tcnicas de unio disponveis das juntas:

Ligaes por presso mecnica, utilizando um grampo que pressiona, o acessrio para prensagem (feitos de cobre com elementos hermticos de EPDM). Es6tas ligaes no podem ser retirados e esto ligadas aos tubos de cobre. Esta tcnica tambm usada para tubos de ao inoxidvel.

Ligao atravs de anel de fixao, atravs de ligaes aparafusadas que permitem o seccionamento da tubagem, confivel e resistente temperatura do glicol.

Consideraes para a instalao da tubagem?

Seleccionar os trajectos mais curtos possveis; Colocar o menor comprimento possvel de tubo na rea exterior (perdas de calor altas,

isolamento trmico mais caro); Permitir espao suficiente para reparar se necessrio o isolamento trmico. Fornecer opes de ventilao (em nmero suficiente e com boa acessibilidade). Assegurar que o sistema pode ser completamente esvaziado. No caso de extenses de tubo longas (aproximadamente 15 m) instalar curvas de

expanso. Providenciar um isolamento eficiente.

Nunca descure o isolamento trmico. O calor obtido nos colectores tem que passar para o depsito com o menor nmero possvel de perdas, pelo que o isolamento trmico dos tubos ento muito importante. Os factores essenciais so:

Espessura de isolamento suficiente (at DN20: 20 mm., de DN22 at DN35: 30 mm; para maior dimetro a espessura de isolamento iguala a largura nominal do tubo, com condutividade trmica, = 0,04 W/mK)

Nenhuma abertura no isolamento (isolar tambm os acessrios, as unies do tanque etc.)

Seleco correcta de materiais (resistncia de temperatura, UV e resistncia climtica, baixos valores de capacidade de calor).

4.1.3 Montagem dos depsitos Na instalao a capacidade de carga do cho tem que ser considerado (o peso do depsito inclui o volume de gua). Se o depsito estiver montado no telhado, este pode ter que ser reforado ou se necessrio redistribuir a carga. O dimetro do tanque restringido pela menor porta de passagem para o local de instalao. O isolamento trmico removvel uma vantagem dado que o tanque fica mais estreito e pode ser transportado mais facilmente. Deve ter-se em ateno que os tanques esmaltados so sensveis ao impacto. A altura do tanque determinada atravs da altura livre no local de instalao, porque os desperdcios de gua ou tubos aquecidos podem reduzir a altura. Deve ter-se em considerao as dimenses do depsito quando este est inclinado. Por fezes instalado um sistema directo de depsitos combinados, em estratos ou camadas, de um nico rolo com uma resistncia elctrica (aquecedor) a jusante compatvel. Se existir alguma dvida sobre a melhor opo deve consultar-se os servios de aconselhamento tcnico dos fabricantes. Esta soluo sempre prefervel a ter que modificar o sistema mais tarde quando se verificar o incorrecto funcionamento do mesmo.

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Nunca descure o isolamento trmico. Alm de usar um material isolante de alta qualidade (valor k de cerca de 0.3 W/mK) tambm importante para assegurar uma correcta instalao:

Usar isolamento trmico para a base do tanque. Ajustar de forma correcta a cobertura isolante. Reforar a espessura de cobertura superior a um mnimo de 15 cm.

Deve assegurar-se que o isolamento trmico se encontra bem ajustado s unies dos tubos, arestas, abas, rebordos e os supressores e outros equipamentos.

4.2 Execuo, servios e manuteno de uma instalao solar

4.2.1 Arranque O arranque do sistema solar prev inicialmente algumas etapas que a seguir se descrevem: - Limpeza do circuito solar; - Verificao de estanquicidade; - Enchimento com fluido de transferncia trmica; - Preparao das bombas e controlador.

Figura 22- Circuito solar com ligaes para esvaziamento e enchimento Fonte: Energia Solar Trmica, Manual sobre tecnologias, projecto e Instalao

Limpeza do circuito solar; Inicialmente deve proceder-se ao enchimento e esvaziamento da instalao, para efectuar uma limpeza interna de possveis sujidades e poder detectar e corrigir possveis fugas. Este enchimento no deve ser efectuado durante o dia com a luz do Sol ou em condies de geada. Este enchimento deve ser efectuado lentamente da parte inferior para a superior, de forma a evitar a formao de bolsas de ar, sendo efectuado atravs das torneiras 1 e 2 (ver Figura 22).

1 2 3 4

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A torneira n1 est ligada linha de gua fria atravs de uma mangueira, a torneira n2 serve para drenar. Todos os equipamentos do circuito solar devem ser colocados em aberto (freio de gravidade, vlvulas de seccionamento). Finalmente no sentido de limpar o permutador de calor a torneira 2 fechada, e colocada uma mangueira na torneira 4 que aberta enquanto a torneira 3 fechada. O processo de limpeza deve durar cerca de 10 minutos. Verificao de estanquicidade Aps a limpeza do circuito deve ento proceder-se ao teste de presso. Para este propsito a torneira 4 fechada e o sistema preenchido com gua atravs da torneira 1 (ver Figura 1). O sistema de presso elevado at a um valor prximo da presso de resposta da vlvula de segurana mximo 6 bar. De seguida a torneira 1 fechada, a bomba manualmente iniciada e o circuito solar ventilado atravs da ventilao da bomba ou dos ventiladores do sistema. Se a presso baixar significativamente como resultado da purga de lquido, deve ser colocada mais gua. O sistema est ento preparado para a verificao da estanquicidade (visualmente e manualmente). Um teste de estanquicidade usando o medidor de presso no possvel, porque a irradiao causa variaes de presso no circuito, ao longo do dia. O circuito solar pode ser completamente esvaziado, atravs da abertura das torneiras 1 e 2. Atravs da medio da quantidade de gua que sair, possvel estabelecer a quantidade de anti-congelante necessrio para mistura com a gua. Dado que alguma quantidade de gua permanece no circuito solar (p.e. nos colectores ou no permutador de calor) a medio da quantidade de gua deve ter em conta este erro associado. No final do teste de estanquicidade pode-se testar o funcionamento da vlvula de segurana atravs dum aumento da presso. Enchimento com fluido de transferncia trmica; Depois de misturar o anti-congelante com gua, obtm-se o nvel de proteco contra o congelamento desejado, o fludo trmico bombeado para dentro do circuito solar atravs da torneira 1 (ver Figura 1). Dado que este fludo em contraste com a gua muito mais prejudicial, necessrio verificar outra vez a estanquicidade do sistema. No que respeita libertao do ar no circuito solar o procedimento o seguinte: - Quando se introduz o fludo trmico no sistema uma grande parte do ar removido. Para que esta remoo seja efectiva a extremidade da mangueira deve estar completamente submergida nesse fludo. Quando mais nenhuma bolha de ar sair, a torneira 4 pode ser fechada;

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- Reduo da presso at respectiva presso do sistema (= presso esttica + 0,5 bar) mais uma margem, para perdas de presso devidas a futuras purgas; - ligar a bomba de circulao. Ligar e desligar a bomba vrias vezes com intervalos de 10 minutos; - para purgar o ar da bomba de circulao deve ser desaparafusado o parafuso de lato na superfcie desta. Se a presso cair abaixo da presso do sistema, como resultado da purga de ar, deve ser adicionado fludo trmico. Depois de vrios dias em funcionamento podem fechar-se as vlvulas dos ventiladores. Preparao das bombas e controlador O fluxo volumtrico em sistemas pequenos muitas vezes cerca de 40 litros por metro quadrado por hora (operaes com elevado fluxo), em sistemas com tanques de armazenamento estratificado 15 litros por metro quadrado por hora (baixo fluxo de operao). A bomba deve ser capaz de gerar a presso necessria na gama mdia de condies de funcionamento. Com a irradiao total obtm-se uma diferena de temperatura de cerca de 10-15 K nas operaes de elevado fluxo e 30-50 K nas operaes de baixo fluxo, entre as linhas de alimentao e retorno. O fluxo volumtrico actual pode ser controlado com a ajuda de um medidor de caudal. A diferena de temperatura para arrancar a bomba deve ser de cerca de 5-10 K e para desligar deve ser colocada no controlador uma diferena de temperatura de cerca de 2 K. Deste modo, por um lado o calor gerado no colector transferido para o tanque de armazenamento a um nvel de temperatura usual e por outro lado no consumida energia desnecessria pela bomba.

4.2.2 Monitorizao e Manuteno Um sistema solar bem dimensionado e executado requer pouca manuteno ao longo do tempo de vida do seu funcionamento. No entanto, o proprietrio da instalao deve solicitar garantias no inferiores a 6 anos, devendo o proprietrio negociar com o instalador um contrato de manuteno para o perodo ps-garantia. Apesar da pouca manuteno, uma verificao regular contudo recomendada. O trabalho de Manuteno deve ser feito para intervalos de cerca de 2 anos, preferencialmente num dia de Sol de vero. Durante o decorrer da manuteno deve ser avaliado o nvel de satisfao dos utilizadores. O trabalho de manuteno deve consistir na elaborao de um relatrio com os seguintes detalhes: Inspeco Visual Verificao da proteco contra congelamento e corroso Monitorizao dos parmetros do Sistema

4.2.2.1 Inspeco Visual A Inspeco visual tem como objectivos assegurar a correcta operacionalidade da instalao observando alteraes visveis nos colectores e no circuito solar: Colectores: contaminao, suportes de fixao, ligaes, falhas, vidro partido, degradao de vidros/tubos;

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Circuito Solar e tanque de armazenamento: tenso do isolamento trmico, falhas, verificao/limpeza de sujidade, presso; Apresentam-se na tabela seguinte algumas inspeces visuais que se podem realizar: Recomendaes - Ao proceder limpeza do vidro do colector deve efectua-la com gua s de manh cedo ou em dias sem sol, uma vez que o choque trmico poder danificar o vidro; - Se proceder verificao ou reparao dos componentes elctricos, deve desligar sempre o fornecimento de energia elctrica do sistema; - Recomenda-se que se proceda limpeza do vidro do colector e das vlvulas de segurana do sistema, accionando brevemente as vlvulas do circuito primrio e secundrio.

4.2.2.2 Monitorizao dos Parmetros do Sistema As variveis do sistema, presso e temperatura, assim como o controlador devem ser verificados. Durante a operao, a presso do sistema varia dependendo da temperatura. Depois de ser efectuada uma purga completa a presso no pode variar mais do que 0,3 bar e nunca deve baixar mais do que a presso de admisso do vaso de expanso. A diferena de temperatura, em sistemas de elevado fluxo, entre a linha de alimentao e retorno, no caso da irradiao mxima no deve estar acima de 20 K (se estiver acima existe ar no circuito que o bloqueia devido a contaminao) e abaixo de 5K (se estiver abaixo existe depsito de calcrio no permutador de calor). O controlador e respectivas funes devem ser testados. Se o controlador foi instalado com um programa de monitorizao dos dados, estes podem ser gravados e analisados. Dos vrios dados que podem ser monitorizados destacam-se o nmero de horas de operao da bomba do sistema solar e a quantidade de energia produzida

Componente Material Perodo (mses) Inspeo Quem

Vidros 6 Condensaes, sujidade, e picagens Utilizador

Juntas 6 Aparecimento de gretas, deformaes, degradao Utilizador

Absorvedor 6 Corroso, deformaes, fugas Utilizador

Carcaa 6 Deformao, oscilaes, furos de respiro e drenagem Utilizador

Ligaes 6 Apario de fugas, oxidaes Utilizador

Estrutura 6 Degradao, indicios de corroso e aperto dos parafusos Utilizador

Depsito Ligaes 12 Apario de oxidaes Utilizador

Isolamento Exterior 6

Degradao, proteco, unies e ausencia de humidade Utilizador

Tubagem e ligaes 12 Unies e ausencia de humidades ou fugas Utilizador

Colector

Isolamento e Tubagem

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A bomba do circuito solar deve ter um tempo de funcionamento anual aproximado de acordo com as horas de luz na respectiva localizao e a mdia anual de calor ganho atravs do sistema deve ser semelhante mdia do local em causa, para o tipo de colectores instalado. A monitorizao de sistemas como forma de avaliao do estado de funcionamento do sistema pode ser efectuada por um perodo de curta durao, aproximadamente um ms permitindo uma verificao do seu correcto funcionamento e uma confirmao das previses feitas aquando do dimensionamento do sistema, do seu comportamento mdio a longo prazo e da poupana de energia a esperar deste sistema. Uma correcta e eficaz monitorizao dos parmetros do sistema envolve normalmente o seguinte equipamento: - piranmetro para medir a intensidade da radiao solar; - sensores de temperatura; - medidores de caudal; - medidores de energia convencional; - medidores de tempo; - sistema de aquisio de dados. Aps a realizao da monitorizao e a aplicao das medidas necessrias, dever ser apresentado um relatrio do estado de funcionamento do sistema. Este relatrio pode apresentar sugestes de correco de deficincias e permite muitas vezes a correco imediata de problemas.

4.2.2.3 Verificao da proteco anti-corroso e anti-congelamento A proteco anti-congelamento verificada com um densmetro (instrumento para medir densidade). Para este propsito, uma dada quantidade de fludo trmico recolhido. Com essa amostra, pode ser medida a temperatura de congelamento especfica ou a densidade especifica do fludo. A densidade especfica permite saber o ponto de congelamento do fludo atravs do diagrama de concentrao/densidade A verificao da proteco contra corroso do fluido trmico, no circuito solar efectuada indirectamente atravs do estabelecimento do valor do pH. A utilizao de fitas de pH apropriada para este objectivo. Se o valor de pH estiver abaixo do valor original e abaixo de 7, a mistura gua/glicol deve ser substituda. No que se refere ao tanque de armazenamento a proteco contra corroso efectuada por um teste ao nodo de magnsio, atravs de medio da corrente elctrica entre o cabo e o nodo com um ampermetro. Acima de 0,5 mA no necessrio mudar o nodo.

4.2.2.4 Planos de Manuteno Apresenta-se em seguida alguns planos de manuteno preventiva e correctiva a ter em considerao. Manuteno Preventiva Este tipo de manuteno tem por objectivo manter dentro de limites aceitveis as condies de funcionamento, prestaes, proteco e durabilidade da instalao. Na tabela seguinte so apresentadas algumas inspeces que podem ser utilizadas recorrendo quer ao mtodo de inspeco visual (IV) e controlo de funcionamento (CF):

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Manuteno Correctiva Este tipo de manuteno objectiva a reparao, substituio para permitir o normal funcionamento do sistema solar. Em seguida apresentam-se os principais problemas e formas de os corrigir:

Componente Material Perodo (mses) Inspeo Mtodo Quem

Vidros 6 Condensaes, sujidade, e picagens IV Utilizador

Juntas 6 Aparecimento de gretas, deformaes, degradao IV Utilizador

Absorvedor 6 Corroso, deformaes, fugas IV Utilizador

Carcaa 6 Deformao, oscilaes, furos de respiro e drenagem IV Utilizador

Ligaes 6 Apario de fugas, oxidaes IV Utilizador

Estrutura 6 Degradao, indicios de corroso e aperto dos parafusos IV Utilizador

Depsito 36 Presena de lamas no fundo IV Instalador

Isolamento 12 comprovar que no h humidades nem picagens IV Instalador

Ligaes 12 Presena de oxidaes IV Utilizador

Permmutador Permutador 12 Eficincia e prestaes CF Instalador

Estanquicidade 12 Efectuar prova de presso CF InstaladorIsolamento

Exterior 6Degradao, proteco, unies e ausencia de humidade IV Utilizador

Isolamento Interior 12 Unies e ausencia de humidade IV Utilizador

Enchimento do primrio 12

Verificar nvel de enchimento, adicionnar anticongelante CF Instalador

Vlvulas de corte 12 Interveno (abrir e fechar) para evitar calcinao CF Utilizador

Vlvulas de segurana 12

Interveno (abrir e fechar circuito primrio de secundrio) CF Utilizador

Resistncia 12 Interveno para evitar deterioro por falta de uso CF Utilizador

Esquentador 12 Interveno para evitar deterioro por falta de uso CF Utilizador

Vvulas 12 Interveno (abrir e fechar) para evitar calcinao CF Utilizador

Colector

Depsito

Circuito Hidrulico

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n. Problema Causa Correco

Verificar as ligaes do circuito primrio (fugas); Verificar se o nvel do fluido do primrio est correcto;Purgar o sistema; Eleminar possveis obstrues no circuito (sais, calcrio, lama, etc)

Falta de fluido no interior Encher com fluido em falta

Existncia de fugas Eliminar fugas e verificar estado das valvulasComprovar funcionamento da valvula do circuito primrio;

Reeparar fugas no circuito de consumo;

Reparar as torneiiras com fugas;

Possvel Fuga no absorvedor Contactar o instalador para reparaao da fuga;M instalao do colector Rodar o colector 180 ;

Excesso de consumo; Use com maior moderao a gua quente;Sisteam sub-dimensionado para os consumos actuais;

Instalar um sistema de energia solar adicional;

Interruptor na posio manual Colocar o interruptor na posio automticaDeficincia da sonda de temperatura Substituir sonda Deficiencia no termoestato diferncial Fazer os testesDeficincia no sensor Fazer os testesAvaria na bomba Substitui-la

Interruptor na posio manual Colocar o interruptor na posio automticaCirculao Invertida Colocar valvula anti-retornoa gua quente no circula Purgar o sistema e bombearNoite muito quente -Vlvulas fechadas Abrir as vlvulasAr no sistema Purgsar o sistema e bombearVlvula de reteno colada verificar a vlvula de reteno

Vlvula de reteno mal montada Verificar o sentido da vlvula de retenoTubagem mal dimensionada ver calibre de tubagemGrandes perdas de presso bomba mais potente

7 Bomba a funcionar noite

8 Bomba funciona mas no h circulao de gua

5 O apoio energtico consomemuita energia

6 Bomba no deixa de funcionar

3Falta de fornecimento degua quente (circutosecundrio)

Falha de Estanquicidade no circuitosecundrio (gua de consumo)

4 Humidade ou condensaodentro do colector

O termosifo pode no estar a funcionar(quando o vidro est muito quente e noh diferena de temperatura entre aentrada e a sada do colector

A gua est fria outemperada apesar de estarum dia de sol;

1

2 Circuito Primrio com baixapresso;

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Interruptor na posio off Colocar o interruptor na posio automtica fusvel queimado Substituir fusvel defeito no termstato diferencial Substituir termstato diferencial Deficincia nos sensores Substituir sensores

9 Bomba no funciona

Bomba avariada Substituir bomba

Colocao da sonda de temperatura, principalmente a sonda quente Corrigir a colocao

10 Mau funcionamento do comando diferencial Calibrao do comando diferencial (Sistema de controlo) Fazer calibrao

Posio do selector de velocidade da bomba; Escolher a velocidade certa

11 A Bomba funciona com caudal e presso insuficientes Se est devidamente purgado o circuito Purgar o circuito

Determinar ponto de funcionamento da bomba; Se necessrio mudar a bomba

Existncia de uma obstruo no circuito Remover obstruo 12

A bomba funciona o caudal insuficiente ou nulo e a presso elevada

Verificar se a vlvula de reteno est bem montada e no est colada; -

4.2.3 Protocolo de aceitao Para alm dos procedimentos normais aquando da entrega do equipamento, nomeadamente verificar se existem danos causados pelo transporte, particularmente importante verificar se a cobertura dos colectores se encontra intacta. Em colectores sem revestimento metlico podem facilmente ocorrer danos nas placas de isolamento trmico, verificar se a entrega est correcta e completa, etc, ainda necessrio efectuar uma srie de provas prvias ao sistema solar. Prova de estanquicidade e perfeito funcionamento dos elementos os circuitos devem ser testados a uma presso 1,5 vezes superior presso normal de funcionamento para verificar a inexistncia de fugas. Prova de aquecimento da instalao solar verificar-se- durante um dia claro e sem consumo de gua, arrancando e deixando funcionar o sistema durante vrias horas. A temperatura de acumulao deve ser superior, como mnimo, em 20C temperatura da gua da rede.

Captulo 5 Despesas e rendimentos

5.1 Despesas especificas do Sistema

A instalao de sistemas de energia solar trmica integra trs reas ocupacionais que se devem ter em considerao, no investimento do sistema, construo civil (telhados e coberturas), instalaes de aquecimento de gua e gs e instalaes elctricas. O custo da

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interveno nestas reas depende da complexidade e grandiosidade do sistema que se pretende instalar.

5.2 Concesses e subsdios

5.2.1 Benefcios Fiscais Segundo fonte da DGEG, em Portugal os apoios financeiros que existem prendem-se com:

- IVA taxa intermdia (12%) para equipamentos de energias renovveis;

- Para particulares existe a possibilidade de deduo no IRS de 30% das despesas efectuadas com a aquisio de sistemas de energias renovveis (incluindo, portanto, a solar trmica), at ao limite de 761 , quando no acumulvel com crdito habitao;

- Iseno de taxas alfandegrias na importao de equipamentos de energias renovveis.

5.3 Balano energtico e rendimentos Partindo do ponto de que o dimensionamento do sistema solar se encontra de acordo com as necessidades de gua quente a eficincia do sistema estabelecida atravs das perdas na rede desde o colector at ao ponto de consumo. Em mdia a eficincia dos sistemas solares trmicos com colectores planos de aproximadamente 35%, ou seja, com uma irradiao solar de 1,000 kWh/m2 por ano cada metro quadrado de colector plano gera 350 kWh de potncia trmica. Se forem usados colectores de tubo de vcuo ou colectores parablicos a eficincia do sistema aumenta para cerca de 10%, este resultado a consequncia das baixas perdas de calor no colector.

5.4 Custos com a produo de calor solar e fssil Uma das formas de avaliar, do ponto vista econmico a eficincia dos sistemas solares, prende-se com o tempo de retorno do investimento, isto , a razo entre o custo do sistema (investimento inicial) e a economia mdia anual estimada. Esta economia determinada considerando que ao utilizar o sistema solar que a factura de energia convencional reduzida anualmente num valor mdio equivalente energia fornecida pelo sistema solar. O custo de um sistema solar depender da sua dimenso e da dificuldade/facilidade de instalao que, por sua vez, depende de diversos factores, nomadamente do nmero de utilizadores, do perfil de consumo, da intensidade e disponibilidade da radiao solar no local, etc, no entanto, podemos afirmar que em termos mdios o custo de uma instalao solar de grandes dimenses pode variar entre os 350 e os 600/ m2 (fonte DGEG). Considerando que, para diferentes hipteses de energia convencional (gs propano, butano, gs natural, etc..), para diferentes valores de custo desta e admitindo-se que este preo no varia ao longo dos anos, o tempo de retorno mdio com a aquisio de um sistema solar, tendo em conta a economia de energia proporcionada pelo sistema solar, o tempo de retorno resulta entre 6 a 9 anos para uma utilizao de energia convencional de gs propano ou butano. Considerando que um sistema solar, com equipamento certificado e uma boa manuteno, pode ter um tempo de vida til de 15 ou mais anos. Assim demonstra-se o interesse econmico da energia solar face aos combustveis fosseis.

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Captulo 6 Exemplos de Boas Prticas

Parque de Campismo Fuseta Ano de construo....................................... 2000 Nmero de Turistas ... 700 Perodo de operao... 1 Janeiro 31 Dezembro Tipo de colector.............. Colector plano rea de superfcie de colector... 24 m Nmero de depsitos e volume de armazenamento de gua domstica.. 3 x1000l Tipo e sistema de pr-aquecimento... Gs Propano Empresa de instalao.. Tecnorecursos Empresa de planeamento.. Tecnorecursos Despesas/Custos de investimento (incl. planeamento).. 32.059,00 euros Contacto do parque de campismo.... geral@if-fuseta.pt

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Apndice

Cheklist para Parques de Campismo

Informao Geral

Nome do Parque Proprietrio: Nome, Apelido

Cdigo Postal, Localidade

Morada

Telefone Fax

E-Mail Web Site

Ocupao Mx Permitida N Ocupaes Permanentes N Bungalows/Caravanas N Total Ocupantes Inicio da Temporada Final Observaes

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Dados dos edifcios com utilizao de AQS Nmero total de edifcios

Edifcio 1 Inclinao do telhado(1 Orientao do telhado(2 Superfcie til do telhado Situao relativa s sombras N de acordo com T*SOLCAMP (3

Edifcio 2 Inclinao do telhado(1 Orientao do telhado(2 Superfcie til do telhado Situao relativa s sombras N de acordo com T*SOLCAMP (3

Edifcio 3 Inclinao do telhado(1 Orientao do telhado(2 Superfcie til do telhado Situao relativa s sombras N de acordo com T*SOLCAMP (3

Planificao Em que edifcio ir ser instalado o sistema solar? Em que edifcio est instalado o sistema de aquecimento actual? (1 0 = Telhado Horizontal (2 Sul = 0, Oeste = + 90, Este= -90 (3 1 = Horizonte Limpo 10 = Arvores a Sul 2 Sombra de rvores todo o ano a Este 11 = Horizonte Montanhoso 3 = Sombra de rvores a Este durante a Primavera e Outono 12 = Horizonte com colinas 4 = Sombra de edifcios durante todo o ano a Este 13 = Vale com rio 5 = Sombra de edifcios a Este durante a Primavera e Outono 14 = Vale montanhoso 6 = Sombra de rvores todo o ano a Oeste 15 = Grupo de arvores a Este, Sul e Oeste 7 = Sombra de rvores a Oeste durante a Primavera e Outono 16 = Grupo de Arvores a Sul e a Este 8 = Sombra de edifcios durante todo o ano a Oeste 17 = Grupo de Arvores a Este e Oeste 9 = Sombra de edifcios a Oeste durante a Primavera e Outono

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Sistema Actual de guas Quentes Sanitrias

Produo de gua Quente Caldeira de baixa temperatura

Caldeira de condensao Bomba de calor

Caldeira de fluxo continuo Radiador electrico Outros Ano de Fabrico Potncia Nominal kW Produtor Tipo

Combustveis Gas Natural Gasleo Pelletes Madeira (Lenha) Electricidade Outros

Depsito de Acumulao de AQS Ano de Fabrico Volume Litros Produtor Tipo

Depsito de Acumulao Auxiliar Ano de Fabrico Volume Litros Produtor Tipo

Circulao Tempo de operao, desde at

Consumo de guas Quentes Sanitrias - AQS Consumo dirio de AQS Litros Temperatura mdia da gua C

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Dados de Consumo(4

Perfil de Consumo Mensal Jan. % Abr. % Jul. % Otu. %

Fev. % Mai. % Ago. % Nov. %

Mar. % Jun. % Set. % Dez. %

Perfil de Consumo Semanal Perfil de Consumo Dirio Seg. % 00:00 01:00 % 12:00 13:00 %

Ter. % 01:00 02:00 % 13:00 14:00 %

Qua. % 02:00 03:00 % 14:00 15:00 %

Qui. % 03:00 04:00 % 15:00 16:00 %

Sex. % 04:00 05:00 % 16:00 17:00 %

Sab. % 05:00 06:00 % 17:00 18:00 %

Dom. % 06:00 07:00 % 18:00 19:00 %

07:00 08:00 % 19:00 20:00 %

08:00 09:00 % 20:00 21:00 %

09:00 10:00 % 21:00 22:00 %

10:00 11:00 % 22:00 23:00 %

11:00 12:00 % 23:00 00:00 %

Observaes (4 0% = Sem consumo 100% = Consumo mximo