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Manual SolTermverso 5.1

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Compatvel com o Sistema de Certificao de Edifcios Decretos-Lei nos. 78, 79 e 80 /2006 de 4 de Abril

Manual de Instalao e Utilizao do software SolTerm

Software Verso: 5.1.1 28 Abril 2010 Autores: Ricardo Aguiar, Ricardo Encarnao Coelho e Maria Joo Carvalho Manual Verso: 1.7 - 27 Abril 2010 Autores: Ricardo Aguiar e Ricardo Encarnao Coelho Reviso: Maria Joo Carvalho, Joo Farinha Mendes Edio Laboratrio Nacional de Energia e Geologia, I.P. Unidade de Anlise Energtica e Alteraes Climticas Lisboa, Abril 2010 Distribuio em CD-ROM ISBN 978-972-676-205-8

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NDICE 1. CONCEITO GERAL 2. INSTALAO 3. LICENCIAMENTO 4. ASSISTNCIA 5. OPERAO BSICA 5.1. CONCEITOS ESSENCIAIS 5.2. CONES DE ACO COMUNS 5.3. LANAMENTO DO SOLTERM 5.4. SUCESSO DE PASSOS TPICA NA OPERAO DO PROGRAMA 6. INTERFACE CLIMA E LOCAL 6.1. SELECO DA ZONA DE INTERESSE 6.2. CLIMATOLOGIA 6.3. DETALHES LOCAIS 6.4. ACESSO A DADOS HORRIOS 7. INTERFACE SISTEMAS TRMICOS 7.1. INSTRUES GERAIS 7.2. CONFIGURAES DE SISTEMAS SOLARES TRMICOS 7.3. CAMPO DE COLECTORES SOLARES 7.4. COLECTORES SOLARES TRMICOS 7.5. DEPSITOS E PERMUTADORES 7.6. TUBAGENS 7.7. FLUIDO CIRCULANTE NO CIRCUITO PRIMRIO 7.8. CARGAS TRMICAS (CONSUMOS) 7.9. SISTEMA DE APOIO 7.10 KIT SOLAR TRMICO 8. INTERFACE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS 8.1. INSTRUES GERAIS 8.2. PAINEL SOLAR FOTOVOLTAICO 8.3. MDULOS FOTOVOLTAICOS 8.4. ARMAZENAMENTO 8.5. INVERSORES 8.6. GERADOR AUXILIAR 8.7. CARGAS ELCTRICAS (CONSUMOS) 8.8 CONTROLO 5 6 7 8 9 9 10 10 10 13 13 14 14 16 17 17 18 23 24 29 32 33 34 43 45 47 47 47 48 49 50 51 51 53

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9. INTERFACE ANLISE ENERGTICA 9.1. INSTRUES GERAIS 9.2. INTERPRETAO DOS RESULTADOS 9.3. OPTIMIZAO POR CRITRIOS ENERGTICOS 10. INTERFACE ANLISE ECONMICA 10.1. CONCEITOS E INSTRUES GERAIS 10.2. DADOS TCNICO-ECONMICOS 10.3. PREOS E CUSTOS DA ENERGIA 10.4. CENRIOS ECONMICO-FINANCEIROS 10.5. INTERPRETAO DOS RESULTADOS DA ANLISE ECONMICO-FINANCEIRA 10.6. OPTIMIZAO ECONMICO-FINANCEIRA 11. INTERFACE BENEFCIOS AMBIENTAIS 12. OPERAO AVANADA 12.1. EDIO DIRECTA DOS BANCOS DE DADOS 12.2. CONFIGURAES AVANADAS DO SOFTWARE 12.3. DADOS METEOROLGICOS ADICIONAIS 13. REFERNCIAS

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Nota do Editor: A informao apresentada neste Manual, e em particular as figuras que mostram aspectos da interface, podem variar em alguns detalhes em relao verso do software distribudo, sem prejuzo da correco e pertinncia das explicaes aqui providenciadas.

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1.Conceito Geral O SolTerm um programa de anlise de desempenho de sistemas solares trmicos e fotovoltaicos, especialmente ajustado s condies climticas e tcnicas de Portugal. A anlise de desempenho de um sistema solar feita no SolTerm via simulao energtica sob condies quasi-estacionrias: isto , so simulados os balanos energticos no sistema em intervalos curtos (5 minutos), durante os quais se considera constante o estado do ambiente e o do sistema. Nestas simulaes so usadas informaes sobre: configurao / dimensionamento do sistema estratgias de controlo e operao radiao solar horizontal e temperatura ambiente em base horria obstrues, sombreamentos, alebdo das redondezas, turbidez da atmosfera caractersticas tcnicas dos componentes (colectores, armazenamento, etc.) consumo (ou carga) do sistema em base horria mdia mensal Estas informaes so armazenadas segundo categorias, algumas em bancos de dados que podem ser geridos e expandidos pelo utilizador. O SolTerm traz j consigo na instalao um contedo inicial nestes bancos de dados, em que se realam os dados meteorolgicos 308 Anos Meteorolgicos de Referncia, i.e. um por cada Concelho de Portugal - e os dados dos colectores e kits de tecnologia solar trmica, que data de lanamento da verso estejam ensaiados e certificados segundo regras europeias da marca Solarkeymark1 ou Certif2. No entanto os restantes bancos de dados (depsitos/permutadores, colectores fotovoltaicos, baterias, ...) tambm j incluiem um contedo inicial substancial. A partir dos resultados das simulaes de um sistema possvel obter o seu pr-dimensionamento alis so fornecidas no programa algumas ferramentas de optimizao automtica sob vrios critrios energticos. O software disponibiliza tambm anlise econmica e anlise de benefcios EnergiaAmbiente, designadamente do uso evitado de energia fssil e das emisses de gases com efeito de estufa evitadas pelo uso dos sistemas solares. O programa produz relatrios da climatologia, das anlises de desempenho energtico, econmico e ambiental. O SolTerm constituiu-se como referncia para clculo de incentivos governamentais energia solar; e actualmente o software a ser utilizado na contabilizao da contribuio de sistemas de energias renovveis para o balano energtico de edifcios, no contexto do Sistema de Certificao de Edifcios, com o qual esta verso 5 foi especificamente compatibilizada.

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http://www.estif.org/solarkeymark/schemerules.php http://www.certif.pt/marcas.asp

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2. Instalao O SolTerm funciona sobre o sistema operativo Microsoft Windows em ambiente interactivo. No existem a esta data verses para outros sistemas operativos. A instalao faz-se numa pasta escolha do utilizador, simplesmente copiando o contedo do CDROM de distribuio do SolTerm para uma pasta criada pelo utilizador no seu computador. Para minimizar problemas de compatibilidade, o SolTerm apenas deposita informao na pasta escolhida: no registado no Windows Registry nem instala quaisquer ficheiros na pastas de sistema do Windows. Tambm no so instalados atalhos automaticamente. A desinstalao pode pois ser feita simplesmente apagando a respectiva pasta. Existem dois ficheiros executveis que correm o programa, Solterm.exe (sistemas solares trmicos) e ST_PV.exe (sistemas solares fotovoltaicos), sendo possvel lan-los independentemente ou ento passar de um para outro durante a operao. Em geral inicia-se lanando o Solterm.exe. A instalao contm pastas com os bancos de dados climticos, de detalhes locais, de componentes, de configuraes de sistema, e de consumos, bem como este mesmo Manual e a Licenas de Utilizao, com designaes auto-explicativas. O programa est optimizado para uma configurao tpica dos computadores, designadamente uma resoluo grfica mnima '1024 x 768' pixeis, definies de cr mnimas '16 bit', tamanho de letra 'normal' e pixeis de tamanho 'normal' (i.e. 96 dpi). O programa funciona sob outras configuraes, mas o seu aspecto poder em alguns casos ser confuso e ter partes ilegveis, em particular se alterado o tamanho dos pixeis e/ou de letra acima de 'normal'. O SolTerm d uma ajuda para alterar estas vrias configuraes, sob a opo de men 'Configurao', ver Operao Avanada. Existe a possibilidade de guardar automaticamente as alteraes ao Projecto em que se est a trabalhar. O programa no sensvel definio de smbolo decimal (vrgula ou ponto) do sistema operativo.

Nota para utilizadores de verses anteriores O LNEG j no d suporte ao SolTerm 5.0. Se est a fazer um upgrade do SolTerm 5.0 para o SolTerm 5.1.1, o procedimento o seguinte: 1. Por segurana faa um backup da pasta do SolTerm 5 2. Apague as pastas ST colectores, ST cargas, ST projectos e Sombras 3. Coloque o ficheiro update_to_ST_5.1.exe na pasta do SolTerm 5 e corra programa. Vai perder as informaes sobre obstrues e cargas trmicas, bem como as definies de colectores trmicos da release 5.0, uma vez que so incompatveis com as da presente release 5.1. Vai aind aperder os Projectos definidos na release anterior. Se est a fazer um upgrade do SolTerm 5.1.0 para o SolTerm 5.1.1, basta substituir o ficheiro SolTerm_5.exe na pasta do SolTerm 5.

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3. Licenciamento A licena do SolTerm permite o uso do programa e dos seus bancos de dados por tempo ilimitado. No entanto no se toma qualquer responsabilidade pelo uso inadequado, ou incapacidade de uso, dos dados e resultados do software. A licena do SolTerm 5 no concede o acesso automtico e gratuito a novas verses (upgrades). No entanto as variantes de verso que corrigem bugs ou implementam algumas capacidades adicionais (releases) so distribudas sem custos por correio electrnico ou podem ser descarregadas do website do LNEG. Cada cpia do SolTerm licenciada a um utilizador nico, para um nico posto (i.e. computador). Os dados dessa pessoa (nome e entidade) so usados na personalizao da sua cpia do programa. Essa personalizao aparece no ecr de entrada, no ecr de verso do software, no background da interface do programa e nos relatrios emitidos. Contudo verses especiais multi-utilizador podem ser elaboradas e licenciadas a pedido. Por outro lado, possvel pedir a transmisso de licena para outro utilizador da mesma entidade e/ou a mudana do computador onde est instalado o programa. A informao resumida que aqui se d, no dispensa a leitura integral da licena, que figura no ficheiro Licena_SolTerm_5.pdf tambm distribudo com o software.

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4. Assistncia O software tem assistncia tcnica gratuita por dois anos. Por norma, a assistncia prestada via o correio electrnico solterm.suporte @ lneg.pt , por ordem de chegada das mensagens. No excludo o atendimento presencial ou telefnico, mas tambm no de forma alguma assegurado, pois depende muito da disponibilidade diria de recursos no LNEG. Apenas h compromisso para a assistncia via correio electrnico. Salienta-se ainda que o conceito de assistncia tcnica inclui por exemplo dificuldades de instalao e resoluo de bugs do software em si, mas no inclui treino na operao do programa, formao em climatologia, em simulao numrica, em anlise de desempenho de sistemas solares ou noutros assuntos, nem ajuda na interpretao de resultados, excepto em casos muitssimo pontuais em que isso seja considerado razovel. Esse tipo de informao e formao prestado regra geral em cursos de ps-graduao e mestrados, e em seminrios e cursos de formao especficos de projectistas e instaladores de sistemas. Para relatar e obter ajuda em problemas de operao, bem como para sugestes de melhoramentos, etc., use o endereo de email solterm.suporte @ lneg.pt .

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5. Operao bsica 5.1.Conceitos essenciais Para analisar o desempenho de um sistema solar h basicamente que estabelecer a configurao (layout), e.g. no caso de um sistema trmico, se tipo kit ou no, qual a colocao de depsitos, permutador, nmero de cargas a satisfazer o clima do lugar (incluindo o recurso solar nominal para o Concelho escolhido, mas tambm a temperatura e eventualmente outros detalhes do local da instalao, tais como sombras) os componentes especficos, tais como modelos de colector ou mdulo, de depsito ou acumulador, permutador de calor, sistema de apoio (backup), etc., as cargas a satisfazer (consumos trmicos ou elctricos), e ainda algumas caractersticas como orientao dos colectores / mdulos, das tubagens, modos de controlo, etc. A seguir ao referir componentes estaremos a considerar tambm em sentido lato as cargas. Estas informaes constituem um Projecto. Os Projectos so guardados numa base de dados na pasta \ST Projectos (sistemas trmicos) ou \PV Projectos (sistemas fotovoltaicos). O utilizador pode gerir estas bases de dados manualmente ou atravs do SolTerm em particular, pode guardar, carregar, acrescentar, modificar e apagar Projectos. Existem tambm bases de dados de uso interactivo para o clima e os componentes (colectores, depsitos, cargas, ...). No entanto as definies de certos componentes no podem ser modificadas, com realce para os colectores trmicos certificados e as cargas trmicas padro do RCCTE. As interfaces de definies de componentes e cargas podem ser lanadas atravs de cones grficos na interface ou ento atravs da barra de mens. Definido o clima e detalhes locais, estabelecida a configurao do sistema com os componentes especficos e outras definies necessrias conforme os casos, e atribudas as cargas, pode avanarse para a simulao energtica. Uma vez concluda pode fazer-se anlise econmica e anlise dos benefcios em termos de reduo de consumos de energia fssil e emisses de gases com efeito de estufa evitadas. Destas anlises podem extrair-se Relatrios em texto simples, numa pasta \Relatrios. Os relatrios abrem nas ferramentas bsicas de edio de texto ou bloco de notas do sistema Windows: write.exe ou notepad.exe (no portanto necessrio ter instalado, nomeadamente, o Microsoft Office). Estes programas tm as capacidades habituais de imprimir, guardar, etc. Os Relatrios podem ser acedidos atravs de cones grficos na interface ou ento atravs da barra de mens. De entre as configuraes do prprio software, reala-se a capacidade de guardar (ou no) automtica e regularmente o Projecto em que se est a trabalhar, o que til para no perder alteraes mas tambm pode ser indesejado, conforme o estilo de trabalho do utilizador. Em termos prticos por vezes til criar subpastas dentro das pastas das bases de dados por exemplo no caso de Projectos, para os organizar por anos, locais ou clientes. Contudo estas subpastas so invisveis para o SolTerm. Assim para o SolTerm aceder a estas informaes, digamos sobre certo Projecto ou componente, preciso copiar o ficheiro correspondente para a pasta me. Finalmente refere-se que na release 5.1 e ao contrrio da release 5.0 as interfaces para sistemas trmicos e para sistemas fotovoltaicos so separadas. No entanto possvel lan-las reciprocamente, isto lanar a interface para sistemas fotovoltaicos a partir da interface para sistemas trmicos e vice-versa.

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5.2.cones de aco comuns Um conjunto de aces frequentes acedido atravs de certos cones que desde j se apresentam. Para facilitar a interaco estes cones mudam de aspecto quando se clicam ou simplesmente se passa sobre eles o ponteiro do rato.

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Guardar um relatrio (file)

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Abrir uma interface especfica para edio de componentes; por exemplo, de colectores, depsitos, cargas trmicas ou elctricas (open) Guardar as alteraes feitas (save)

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Sair de uma interface sem guardar as alteraes entretanto feitas (cancel)

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Sair de uma interface (exit)

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Apagar um ficheiro contendo definies (delete).

5.3.Lanamento do SolTerm Corra o programa SolTerm.exe. O ecr de abertura informa-o da verso e mostra a sua personalizao. Decorrem alguns segundos enquanto o programa verifica ficheiros e configuraes e inicializa dados internamente, e depois emitido um aviso de prontido. Poder ento clicar a interface para iniciar de imediato a utilizao; de qualquer forma o prprio software avanar para interface inicial. 5.4. Sucesso de passos tpica na operao do programa A interface inicialmente apresentada a designada por Clima nas lminas do topo da interface. Neste contexto, por clima entende-se essencialmente o recurso solar e a temperatura ambiente. Alm disso possvel definir certas propriedades adicionais do local que afectam, em especial, o clima radiativo. So, designadamente: a turbidez da atmosfera, o albedo do entorno (reflectividade) e as obstrues presentes no horizonte. Na interface figuram um mapa de Portugal, uma lista de sries meteorolgicas utilizveis, e grficos climatolgicos. O utilizador pode mudar em qualquer altura a zona do seu interesse; o mapa apresent-la- em evidncia, bem como aos respectivos grficos climatolgicos. Inicialmente o banco de dados de Clima contm Anos Meteorolgicos de Referncia para 308 Concelhos de Portugal. O utilizador pode eventualmente acrescentar os seus prprios dados, ver Operao Avanada.

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Atravs deste cone na interface possvel definir os detalhes locais: turbidez atmosfrica, albedo, obstrues. Estes detalhes so arquivados no Projecto. O banco de detalhes locais contm de incio apenas dois perfis de obstrues do horizonte, um a 3 e outro a 20 de altura angular constante. Aps definir a zona e os detalhes do local, passa-se para as definies relativas ao sistema solar, clicando na lmina Sistemas trmicos (ou Sistemas fotovoltaicos). Surge a interface correspondente com um diagrama do (sub)tipo de sistema, com os diversos componentes (incluindo, em sentido lato, as cargas ou consumos trmicos ou elctricos). Passando com o apontador do rato por cima de cada componente este fica realado; clicando, fixa-se essa seleco; voltando a clicar em qualquer parte da interface, liberta-se de novo a seleco de componentes. Um pequeno cone (cadeado) aparece quando um componente est seleccionado. Com um componente realado e/ou seleccionado, a zona por baixo do diagrama apresenta as suas caractersticas, algumas fixas, outras que podem ser ajustadas pelo utilizador. Em geral escolhe-se o modelo do componente, por exemplo a marca e modelo de colector solar.

Este cone permite aceder a um editor especfico para certos componentes, designadamente colectores trmicos, kits trmicos, depsitos/permutadores trmicos, colectores fotovoltaicos, acumuladores, inversores e sistemas de apoio. Usar estes editores de modelos s necessrio se o modelo desejado do componente no existir j na base de dados. Para as especificaes de consumos de energia / gua quente existem quatro opes: um editor geral para definio de consumos e gesto da base de dados de especificaes de consumos; dois editores para o caso particular de consumos associados a piscinas interiores e exteriores; e um editor para especificao rpida dos consumos no mbito do Sistema de Certificao de Edifcios (ver boto marcado RCCTE, atravs do qual alis tambm possvel ajustar e completar dimensionamentos para clculos regulamentares no mesmo contexto). O utilizador deve percorrer os vrios componentes do diagrama, seleccionando modelos para cada um e fornecendo as diversas outras informaes que constituem o Projecto. O software apresenta de incio valores tpicos por defeito em todas as posies; regra geral estes constituem apenas isso mesmo, e no valores oficiais ou regulamentares. Contudo, como mencionado acima, no contexto do Sistema de Certificao de Edifcios so atribudos certos valores regulamentares e recomendados - ver detalhes mais adiante. Note-se que por defeito as alteraes feitas a um Projecto no so guardadas automaticamente assim que so feitas. O utilizador deve gerir a base de dados de Projectos na barra esquerda da interface, incluindo guardar as modificaes a Projectos, adicionar novos Projectos ou apagar Projectos existentes. Entretanto o software vai tentando recordar ao utilizador se fez alteraes ao Projecto corrente que eventualmente necessitem de ser guardadas. Contudo, sob o Men Configuraes pode especificar-se a actualizao automtica do Projecto (e a frequncia com que isso feito). Concludo o Projecto, selecciona-se nas lminas do topo a opo 'Anlise Energtica' e o programa faz de imediato uma simulao detalhada do ltimo tipo de sistema que seleccionou, i.e. um balano trmico ou elctrico do sistema para um ano representativo. A interface apresentar contudo apenas

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os resultados mensais. Terminada a simulao, apresentam-se tambm alguns valores e ndices de desempenho globais (anuais). Na zona debaixo dos resultados obtidos com o Projecto corrente dada a possibilidade de explorar automaticamente a optimizao do sistema segundo vrios critrios energticos. Contudo s se recomenda essa opo depois de estarem bem compreendidos os critrios em causa, ver Operao Avanada.

Este cone permite guardar num Relatrio os resultados da anlise energtica. Este relatrio guardado na pasta \Relatrios, num ficheiro de texto simples (extenso .txt). No entanto o software tambm abre de imediato o mesmo Relatrio num bloco de notas do sistema Windows, pelo que a partir da pode imprimir ou guardar o ficheiro com outro nome e/ou noutra pasta.

O dimensionamento do sistema feito explorando em ciclo uma sequncia de (re)definio e/ou ajuste de componentes seguido de simulao energtica e anlise dos resultados, at se estar satisfeito com o desempenho obtido para o Projecto. Satisfeito (em termos energticos) com o Projecto que definiu, no caso de sistemas trmicos o utilizador pode depois aceder interface de Anlise Econmica, usando outra das lminas do topo. A anlise econmica e financeira muito sensvel aos cenrios especificados: por exemplo ao preo da energia substituda, inflao, taxas de juro, etc. Estas anlises podem ser guardadas num Relatrio, de forma semelhante s anlises energticas. Interpretando os resultados da anlise econmica e financeira possvel - e frequentemente aconselhvel - vir a fazer outros ajustes ao Projecto, em particular no tamanho do campo de colectores, por vezes tambm noutras caractersticas como a capacidade de armazenamento ou o tipo de sistema de apoio. Finalmente, a partir da carga, da energia fornecida pelo sistema solar, e do tipo e caractersticas do sistema de apoio, possvel atravs da lmina do topo Benefcios Ambientais uma estimativa da reduo de consumos de combustveis fsseis e das emisses de gases com efeito de estufa evitadas. Estas estimativas podem ser guardadas num Relatrio. Ao (re)iniciar o SolTerm, o software carrega por defeito o ltimo Projecto em que se esteve a trabalhar. O cenrio para a anlise econmica e financeira de sistemas trmicos no faz claro parte do Projecto de um sistema solar, mas para convenincia do utilizador os ltimos valores utilizados so tambm guardados e recuperados pelo SolTerm em associao com o Projecto.

N.B. Apenas a vertente de solar trmico da release 5.1 tem modificaes substanciais e funcionalidades acrescidas relativamente release 5.0.

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6.Interface CLIMA E LOCAL Neste contexto, por Clima entende-se toda a informao relativa a recurso solar e a temperatura ambiente que permite simular o desempenho dos sistemas solares. Os detalhes locais referem-se a caractersticas particulares do local onde instalado o sistema solar, e incluiem albedo das redondezas, sombras e obstrues do horizonte, e turbidez da atmosfera (contedo em poeiras e aerosis).

6.1. Seleco da zona de interesse Na interface figuram um mapa de Portugal, uma lista de sries meteorolgicas utilizveis, e grficos climatolgicos. O utilizador pode mudar em qualquer altura a zona do seu interesse; o mapa apresent-la- em evidncia, bem como aos respectivos grficos climatolgicos. O mapa demasiado pequeno para permitir a seleco directa com o rato (alguns Concelhos portugueses so de facto muito pouco extensos): a seleco feita na caixa-men acima do mapa. Como a lista de Concelhos longa, em geral mais rpido escrever na caixa os caracteres iniciais da rea de interesse para aceder zona da lista que interessa. O software recorda a zona seleccionada para cada Projecto. N.B. Um Projecto inclui a definio de uma zona geogrfica, pelo que ao carregar um Projecto (incluindo o inicialmente apresentado pela interface), muda a zona seleccionada. Isto importante no s pelo recursos solar em si mas porque tambm as cargas trmicas dependem do clima, em

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particular da temperatura ambiente (N.B. o balano trmico das piscinas exteriores especialmente sensvel ao clima). 6.2. Climatologia

Este cone abre um Relatrio com a climatologia (i.e. mdias mensais de longo prazo). Este ficheiro denominado Climatologia.txt e por defeito fica guardado na pasta \Relatrios do SolTerm. Em geral no necessrio examinar estes dados. O Relatrio tambm pode ser obtido via a barra de mens. 6.3. Detalhes locais A climatologia no inclui o efeito localizado de em sombras e obstrues, albedo e transparncia da atmosfera. Essas so informaes que permitem ajustar em alguma medida a informao que providenciada para dada zona (em geral um Concelho), para um local concreto nessa zona (e.g. uma rua numa localidade).

Atravs deste cone possvel definir esses detalhes locais. Estes detalhes so arquivados no Projecto. O banco de detalhes locais contm de incio apenas dois perfis de obstrues do horizonte, um a 3 e outro a 20 de altura angular constante. A interface respectiva tem o aspecto que se mostra abaixo. Mostra uma planificao do domo celeste, olhando para Sul, ao centro; o znite fica ao longo do topo. Para informao, est tambm marcado o percurso aparente do sol nos solstcios e equincios.

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O efeito principal das obstrues no horizonte evidentemente eliminar a radiao directa (i.e. proveniente do disco solar). Sob cu nublado a radiao difusa relativamente uniforme no hemisfrio celeste e a reduo da radiao difusa aproximadamente proporcional fraco do hemisfrio que est obstruda. Contudo sob cu limpo a radiao difusa no homognea e existem zonas mais brilhantes junto ao horizonte e volta do disco solar que podem ser muito afectadas por obstrues. O SolTerm 5.1 permite definir e guardar mscaras de obstrues entre NE e NW - a zona que na prtica interessa para fins de recurso solar - em bandas de 5. Por defeito o SolTerm 5 usa uma mscara a 3 de altura angular constante. Isto tem um efeito prtico desprezvel, uma vez que os dados de radiao solar em arquivo para altura solar inferior a 3 constituem menos de 0,2% de todo o recurso solar. Inclui-se ainda uma outra mscara de obstrues com 20 de altura angular constante. Os perfis ou mscaras de obstrues do horizonte so definidas com os botes de ajuste na base do esquema. Na interface pode-se gerir a base de dados de mscaras de detalhes locais. Alm da mscara de obstrues do horizonte podem ainda ajustar-se o albedo (i.e. a reflectividade do entorno) e a turbidez da atmosfera, nos menus em lista (listboxes) abaixo do esquema. O albedo tem por defeito o valor tpico de 20%. Isto apropriado para a maioria dos casos. Outras opes de maior e menor reflectividade esto disponveis.

Naturalmente que o albedo varia ao longo do ano e o SolTerm no permite dar conta disso. No entanto, o impacto no recurso solar desta variao sazonal s significativo em termos prticos para colectores ou mdulos colocados na vertical e/ou em situaes com neve de Inverno; ou ento muito perto de um grande espelho de gua, como uma albufeira. Seja como for, a medio e especificao de albedos sazonais uma actividade especializada e muito onerosa que s se justifica para grandes sistemas em situaes muito especiais. A turbidez da atmosfera traduz basicamente a carga em aerosis e poeiras, seja de origem humana ou natural. No caso de Portugal so essencialmente fumos e partculas de chamins e escapes de veculos; poeira levantada em actividades agrcolas; minsculos gros de sais marinhos e poeiras do deserto do Sahara que podem ser transportados por centenas de quilmetros. Bruma ou nevoeiro aumentam a turbidez. Mas em geral no Inverno a atmosfera est mais limpa que no Vero, em especial pelo efeito de limpeza da precipitao. A turbidez reduz em particular a radiao directa; no entanto h alguma compensao em termos de radiao global pois em paralelo h um certo aumento da radiao difusa.

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Tecnicamente o SolTerm usa como parmetro a chamada turbidez atmosfrica de Linke para massa de ar 2. Para uma situao mdia em carga de aerosis e poeiras, esta turbidez vale cerca de 3. Como se trata de um tema muito especializado, na interaco com o software o utilizador indica apenas um de cinco nveis qualitativos e internamente o software atribui os valores sazonais tpicos correspondentes. O nvel contedo mdio atribudo por defeito.

O impacto no recurso solar da turbidez pode ser significativo em termos prticos para situaes mais extremas (alta montanha, zonas muito poludas) e para colectores concentradores de elevada concentrao. Nos restantes casos a alterao do desempenho do sistema solar, em relao situao por defeito, muito pequena e seja como for desprezvel face a outras incertezas envolvidas na simulao. 6.4. Acesso a Dados Horrios

Este cone permite aceder ao clima nominal do Concelho, isto srie meteorolgica de valores horrios usada pelo SolTerm, em texto simples. Em geral no necessrio examinar estes dados. O formato de texto simples e com um cabealho que explica ele prprio o significado dos parmetros apresentados. Este formato inclui apenas radiao global e difusa e temperatura ambiente, contudo de salientar que os ficheiros climticos originais, guardados na pasta \Clima contm vrios outros parmetros, entre os quais se salientam os destinados simulao trmica e de iluminao natural em edifcios. O banco de dados de Clima distribudo como parte do SolTerm, contm Anos Meteorolgicos de Referncia (conhecidos por TRY de acordo com a sigla inglesa correspondente a Typical Reference Year) para 308 Concelhos de Portugal, compatveis com o Sistema de Certificao de Edifcios, vd. Dec.-Lei nos. 78, 79 e 80 /2006, de 4 de Abril. Existem limitaes ao uso destes dados fora do mbito dos software SolTerm ou RCCTE/STE, ver as informaes de Licena e Copyright. O utilizador pode contudo remover e/ou acrescentar os seus prprios dados a estes contedos iniciais - ver Operao Avanada. No entanto para fins regulamentares os TRY originais devem ser usados (e portanto conservados na pasta \Clima).

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7. Interface SISTEMAS TRMICOS 7.1. Instrues gerais Clicando a lmina Sistemas Trmicos no topo da interface geral do software, acede-se interface especfica para sistemas solares trmicos. aqui que se define o sistema solar trmico em si, fornecendo tanto informaes gerais de configurao e controlo, como informaes especficas sobre componentes, ligaes, consumos, sistema de apoio, etc. Em conjunto com a seleco de clima e de mscara de sombras, estas informaes constituem Projectos de sistemas trmicos. Estes Projectos so guardados numa base de dados (localizada na pasta ST Projectos), que o utilizador pode gerir em particular, pode guardar, carregar, acrescentar, modificar e apagar Projectos. As ferramentas para gerir a base de dados de Projectos ficam no topo de uma barra esquerda da interface. Em baixo na mesma barra selecciona-se o tipo ou configurao geral de sistema: por exemplo, kit solar trmico, sistema com depsito, etc. A zona da interface direita em cima contm um diagrama do (sub)tipo de sistema, com os diversos componentes - neste contexto, em sentido lato designaremos tambm por componente neste Manual as definies de consumos, do sistema de apoio, e informaes sobre o fluido e caudal de circulao no anel primrio. Passando com o apontador do rato por cima de cada componente este fica realado; clicando, fixa-se essa seleco; voltando a clicar em qualquer parte da interface, liberta-se de novo a seleco de componentes. Um pequeno cone em baixo direita (cadeado) indica quando h algum componente seleccionado. Com um componente realado e/ou seleccionado, a zona por baixo do diagrama apresenta caractersticas do componente, que so ento ajustadas pelo utilizador. Nos casos de colectores trmicos, depsitos/permutadores, kits trmicos, e perfis de consumos, h modelos fixos de componentes, que podem ser definidos atravs de um editor prprio, acessvel atravs de um cone desta interface (em geral na forma de uma pequena mala de ferramentas). O utilizador deve percorrer os vrios componentes do diagrama, seleccionando modelos e fornecendo as diversas informaes que constituem o Projecto. Se desejar alterar o clima e/ou os detalhes do local, deve ir interface respectiva, faz-lo, e voltar interface de Projecto de Sistema. Note-se que embora o software apresente de incio valores tpicos por defeito em todas as posies, estes constituem apenas isso mesmo, e no valores oficiais, regulamentares ou de outra forma recomendados. Os modelos de componentes (colectores, depsitos, etc.) so seleccionados em menus que apresentam uma lista do que existe em arquivo. No entanto possvel modificar ou adicionar um modelo de componente, atravs do cone que d acesso ao editor interactivo de colectores. O software no guarda automaticamente definies de componentes novos / alterados nem em geral incorpora automaticamente um componente novo / alterado num Projecto em que se esteja a

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trabalhar (o programa alerta para isto mesmo no aspecto e legenda do boto de sair da interface). que a edio /alterao de componentes no faz parte do fluxo bsico de trabalho com o SolTerm, em que a situao mais habitual j estarem disponveis nas bases de dados os modelos de colectores, depsitos, etc. que se pretende usar num Projecto. Assim, os editores de componentes so ferramentas autnomas que servem para gerir as bases de dados de componentes alis, possvel fazer modificaes e acrescentar componentes novos directamente nos ficheiros arquivados nas pastas das vrias bases de dados (com nome iniciado por ST para componentes de solar trmico), sem passar pelos editores interactivos. Estes ficheiros de componentes tm um formato de texto puro, auto-explicativo, comentado, e para utilizadores experientes pode ser at mais expedito trabalh-los com um editor de texto normal do que via os editores interactivos. Por defeito, as alteraes feitas a um Projecto no so guardadas automaticamente assim que so feitas. O utilizador deve gerir a base de dados de Projectos na barra esquerda da interface, incluindo guardar as modificaes a Projectos, adicionar novos Projectos ou apagar Projectos existentes. No entanto o software vai tentando recordar ao utilizador se fez alteraes ao Projecto corrente que eventualmente queira ver guardadas; e existe a possibilidade de guardar automaticamente as alteraes ao Projecto em que se est a trabalhar, ver o menu Configurao.

7.2. Configuraes de sistemas solares trmicos A configurao bsica de um sistema solar trmico inclui: um circuito primrio (solar) constitudo por um campo de colectores ligado por um permutador a um depsito, e um circuito secundrio que interliga tomadas de gua quente no depsito, cargas trmicas (consumos de energia na forma de gua quente, com ou sem reaproveitamento da gua em si) e abastecimento de gua ao depsito. Neste circuito secundrio existe por regra um sistema de apoio que complementa a energia de origem solar de forma a atingir a energia requerida pelas cargas trmicas.

Circuito primrio (solar) Circuito secundrio (cargas)

claro que os sistemas solares concretos incluem muitos mais componentes e interligaes, como sensores de temperatura, vlvulas, sistemas de enchimento e de purga, outros permutadores, outros depsitos, bombas, vasos de expanso, etc. Contudo, como as simulaes de operao feitas pelo SolTerm se baseiam essencialmente em balanos energticos, no lhe necessrio considerar estes detalhes para obter boas estimativas de desempenho trmico. Assim esta configurao bsica presta-se a apenas algumas variaes de facto no muitas, se forem seguidas regras de boas prticas e o SolTerm admite as principais (cf. seleco de configuraes esquerda na interface). Claro que haver sistemas com configuraes mais complexas que as disponveis no SolTerm 5 - mas nesses casos justifica-se, em vez de usar um programa como o SolTerm, um estudo via simulao dinmica detalhada (uma via naturalmente bem mais trabalhosa, demorada e onerosa).

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Variante sem depsito Uma primeira variante que o circuito primrio e secundrio estejam ligados directamente por permutador, sem a interveno de um depsito.

Isto pode ser adequado em especial quando h recirculao da gua no circuito secundrio, por exemplo ao fornecer calor para processos industriais, para aquecimento ambiente ou de piscinas. Neste caso a fraco solar do sistema (contribuio do sistema solar em si para o consumo solicitado, vd. discusso pormenorizada na seco 10) depender muito dos perfis sazonal e dirio da carga trmica: se estiver em fase com os perfis sazonais e dirio de radiao solar (consumos alinhados com o Sol) ento a fraco solar pode ser elevada, mas se os consumos forem principalmente elevados no Inverno e/ou noite o sistema solar ter um desempenho modesto, e ser mais adequada a configurao bsica com depsito. O caudal de gua a definir no editor de consumos dever ser o mais prximo possvel do caudal recomendado para colector de forma a penalizar o menos possvel o rendimento da instalao. A variao da carga trmica dever ser feita preferencialmente atravs da diferena entre as temperaturas de abastecimento e de consumo. Variante com depsito Esta variante em geral a mais interessante do ponto de vista energtico e frequentemente tambm do ponto de vista econmico. O circuito primrio alimenta em energia um depsito, via um permutador (regra de boa prtica). O permutador pode ser externo ou interno (e neste caso h vrios subtipos, vd. discusso mais adiante).

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Do depsito retirada energia consoante as necessidades (N.B. indiferente para o SolTerm que seja tipo aberto ou tipo pressurizado uma vez que a limitao de presso de 1 atm e consequentemente a temperatura mxima admitida no depsito de 99C). Esta remoo de energia pode ser feita por circulao da gua contida no depsito ou via permutadores de calor; assim, o circuito primrio pode admitir vrias cargas trmicas independentes (combi systems). O SolTerm permite um mximo de duas (na verso 5.1), uma vez que como se promove a estratificao de temperaturas dentro do depsito e portanto se tenta retirar a energia da camada superior (boas prticas), em geral no adequado ou inclusiv possvel ter mais que dois sistemas de remoo de calor / gua nessa camada. A prioridade no fornecimento de energia dada primeira das cargas especificadas na interface respectiva (carga marcada (1), cf. esquemas).

Como a remoo de energia do depsito pode ser feita por permutadores, concebvel que haja tambm realimentao de gua numa ou duas das cargas. Dentro da configurao de sistemas com depsito existe o caso de sistemas, ditos tipo kit, em que os componentes colector / permutador / depsito esto integrados. Como em geral so utilizados na preparao de guas sanitrias domsticas, o SolTerm admite neste caso apenas uma carga no circuito secundrio. Estes sistemas so referidos em mais detalhe na seco 8, ver adiante.

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Variante Kit Domstico

uma soluo econmica, fivel e de fcil instalao, mais adequada a pequenos sistemas. Nesta variante apenas possvel trabalhar com uma carga de cada vez. Funciona com qualquer carga definida nos editores mas apenas o somatrio da energia total diria definida para cada ms considerada, sendo a distribuio horria do consumo de gua quente ignorada. Variante multi Esta configurao, a mais complexa, inclui duas a simulao de duas formas de proceder passagem da energia recolhida nos colectores solares para as cargas trmicas: uma via depsito / permutador e outra via permutador simples.

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Tal variante pode ser interessante por exemplo quando h uma carga prioritria como aquecimento de guas sanitrias e outras cargas de menor prioridade, como mquinas de lavar loia e roupa que aceitem gua quente, ou eventualmente sazonais, tais como aquecimento ambiente na estao fria e aquecimento de piscinas exteriores na estao quente.

A operao do sistema crucialmente dependente da prioridade dos consumos. No SolTerm 5 a primeira das cargas trmicas ligadas ao depsito prioritria e ser sempre satisfeita, se isso for possvel considerando o nvel de radiao solar e a energia presente na camada superior do depsito; se no for possvel a outra ou outras cargas no so tambm atendidas, e a energia solar eventualmente recolhida acumulada. Na configurao em que h apenas duas cargas, se a carga prioritria est satisfeita atravs da energia j acumulada no depsito, ento a outra pode ser ligada (atravs de permutador) para aproveitar a energia solar que eventualmente esteja a ser recolhida. Finalmente, na configurao mais complicada em que h trs cargas, quando a carga prioritria j est satisfeita, a carga secundria que vai ser atendida escolhida tendo em conta a maximizao da eficcia na recolha de energia solar. Isto traduz-se na seleco da carga que corresponde a uma temperatura de abastecimento de gua aos colectores mais baixa. O SolTerm instalado carregado com alguns exemplos destas configuraes tpicas (mas no de todas as variantes concebveis). Uma forma expedita de configurar um sistema solar tomar uma dessas configuraes e alter-la de acordo com o caso entre mos. Aps estabelecida a configurao desejada, devem ser ajustados os vrios componentes, como se refere nas seces seguintes.

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7.3. Campo de colectores solares A interface do Painel necessita especificao do modelo de colector a utilizar, nmero de colectores que constituem o painel, e orientao do painel (inclinao em relao horizontal e azimute, sendo 0 a direco Sul e sendo positivo ao rodar no sentido horrio a partir de Sul).

Na variante sem depsito o programa pode apresentar ainda uma opo de pr-optimizao do nmero de colectores do Projecto, mas trata-se apenas de fornecer um ponto de partida razovel: o utilizador deve ter em conta mltiplos critrios para determinar a dimenso do painel. A potncia indicada um valor nominal correspondente a 700 W/m de colector instalado, atribudo de acordo com o Projecto Europeu NEGST, e destina-se a comparaes de potncia instalada, nomeadamente com outros equipamentos no-solar trmico. A opo de sugesto da orientao percorre uma gama de orientaes calculando a radiao anual mdia incidente as obstrues so consideradas -, e apresentando os resultados num grfico. Dadas as incertezas no recurso solar e as imperfeies nos algoritmos envolvidos, no tem demasiada importncia escolher precisamente a orientao que corresponde ao valor de irradiao anual mais elevado: todas as orientaes a 95% desse ptimo algortmico (uma gama em geral bastante larga, tipicamente 15 tanto em inclinao como em azimute) devem ser consideradas na prtica equivalentes. O programa atribui zonas de cor conforme a reduo de radiao em relao a esta gama de orientaes ptimas (segundo este critrio), que est marcada a vermelho.

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A seleco da opo mostrar distncia ao mximo em percentagem substitui os valores absolutos por valores percentuais. Por exemplo um valor de 2% para certa orientao indica que se perde 2% de energia recolhida quando se orienta o painel nessa direco em vez de dentro da gama de orientaes ptimas. So assim indicados apenas os desvios que implicam perdas superiores a 1%. De qualquer forma a gama de melhores orientaes apenas uma sugesto inicial. que a orientao ptima deve ser escolhida fazendo simulaes tentativas do sistema, pois depende no apenas do recurso solar e das obstrues mas tambm de outros factores, em especial dos perfis sazonais e dirios de consumo.

7.4. Colectores solares trmicos A base de dados de colectores trmicos com que o SolTerm distribudo contm os modelos de colectores com a marca SolarkeyMark ou Certif, ensaiados segundo a norma europeia e portuguesa actual (EN 12975:2006), presentes no mercado nacional, e de que o LNEG tem conhecimento data de lanamento deste Manual. data de edio deste Manual, uma lista actualizada est colocada em http://www.ineti.pt/projectos/projectos_frameset.aspx?id=13812 . N.B.: Este endereo mudar a mdio prazo com a alterao do website institucional do LNEG.

possvel adicionar outros modelos de colectores, certificados ou no, atravs do editor prprio, acessvel clicando no cone respectivo. Esta funcionalidade agora examinada. Os dados a introduzir constam dos relatrios de ensaio dos colectores ou, em geral mas nem sempre, tambm nos certificados de colectores. Caractersticas geomtricas O Solterm 5.1 apenas requer rea do plano de abertura. Caractersticas trmicas As caractersticas trmicas so descritas pelos coeficientes a 1 e a2 de ensaio relativos rea de abertura. Caso o colector no tenha sido ainda ensaiado pelas Normas mais recentes, deve colocar a 2 a zero e introduzir apenas a1, que corresponder nesse caso ao parmetro habitualmente designado na literatura tcnica como F 0 na descrio simplificada (linear) da curva de rendimento do colector.

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Caractersticas pticas Em verses e releases anteriores do SolTerm distinguiam-se dois grandes grupos de colectores trmicos, planos sem concentrao e os restantes tipos, que podiam ir de colectores concentradores parablicos, com ptica CPC, tubos de vcuo, etc. Diferentes algoritmos e pressupostos (e.g. sobre a distribuio da radiao difusa no domo celeste) eram usados para cada caso. Beneficiando de recentes desenvolvimentos do estado-da-arte cientfico e das metodologias de ensaio, o SolTerm 5.1 no necessita de distinguir tipos de colectores e d-lhes um tratamento totalmente igual. Isto resulta numa muito melhor capacidade de avaliao e comparao do desempenho energtico dos diversos modelos de colector. Na base desta nova metodologia est a caracterizao ptica de qualquer colector simplesmente pelos seus modificadores de ngulo de incidncia longitudinais e transversais. O modificador de ngulo de incidncia (na sigla inglesa IAM, incidence angle modifier) d conta da fraco de energia solar que no absorvida (pelos tubos de circulao da gua e eventuais alhetas) quando a radiao no est a incidir na perpendicular ao plano de abertura do colector. Trata-se de um factor de correco que um rcio entre o rendimento do colector medido com a radiao incidente vinda de certa direco e o rendimento medido com a radiao incidente perpendicular ao colector. Portanto por definio vale 1 para incidncia perpendicular e 0 para incidncia rasante.

longitudinalmentetubos de absoro

transversalmente

Excepto para casos muito especiais, uma muito boa aproximao do IAM o produto entre os IAM medidos na direco transversal e longitudinal ao colector. A partir do modificador de ngulo IAM e do rendimento ptico ( 0) relativo rea de abertura, possvel caracterizar como o colector absorve a radiao directa e difusa (celeste e reflectida) em cada instante. Para colectores planos em boa aproximao o modificador de ngulo longitudinal igual ao transversal. Quase sem excepo uma funo montona decrescente, com pendente suave at gama de 40 a 60 mas que depois cai cada vez mais rapidamente tendo valores j abaixo de 0.05 para incidncias acima de 85. Na Norma de ensaio actual admitido que uma certa curva de expresso simples permite dar conta deste comportamento; a curva ajustada medindo um nico valor do modificador de ngulo, para uma incidncia de 50. Portanto, para colectores planos j ensaiados, regra geral o que se deve fazer seleccionar o ngulo de 50 na interface e depois ajustar at ao valor de IAM medido, constante no relatrio de ensaio. a situao que se mostra na figura seguinte.

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Mas de uma forma geral podem ser conhecidos valores de IAM sob mais ngulos de incidncia. No SolTerm 5.1 essa especificao pode ser feita a intervalos de 5. Quando h mais que o valor conhecido a 50 nesse caso trs valores o mnimo desejvel -, a funo que representa o IAM uma interpolao linear entre os pontos conhecidos (incluindo 1 e 0, para incidncia normal e rasante). Mesmo sabendo que em boa aproximao o IAM transversal igual ao longitudinal em colectores planos, o utilizador dever repetir para as duas situaes a especificao do perfil de IAM: conforme o caso inserir o valor nico a 50 ou ento inserir o IAM para pelo menos trs valores de ngulos de incidncia ensaiados. Para colectores no planos, o modificador de ngulo transversal em geral tambm se comporta como acima foi descrito; mas em geral no o modificador de ngulo longitudinal. Com frequncia o IAM longitudinal no ser uma funo montona decrescente e por vezes acontece mesmo que para certa gama de ngulos de incidncia apresenta valores superiores unidade. Isto que significa que um tal colector absorve mais energia recebendo radiao solar sob esses ngulos inclinados do que sob incidncia perpendicular ao plano de abertura. Hoje em dia ainda so raros os certificados e at os ensaios de colectores que reportam o IAM transversal e longitudinal, mas essa a tendncia para o futuro. Para colectores no planos em que no se tenha informao de IAM transversal, recomenda-se a adopo de um valor de IAM de 0,98 a incidncia 50 para ambas as direces. Salienta-se entretanto que os certificados em geral contm menos informao que o relatrio de ensaios no qual se baseiam, pelo que este deve ser consultado.

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A base de dados de colectores distribuda com o SolTerm 5.1 foi construda como acima discutido. Por isso para vrios modelos de colectores contm mais informao do que a estritamente constante nos respectivos certificados. Os dados tcnicos fornecidos pelo SolTerm 5.1 incluem todos os colectores certificados presentes no mercado portugus que chegaram ao conhecimento do LNEG data de elaborao deste Manual (Setembro de 2009), com dados tcnicos aferidos com base em informao oficial, segundo as regras SolarKeyMark e Certif, e com a aprovao dos representantes das marcas. As definies deste banco de dados original de colectores no podem ser editadas com o SolTerm. Para definir um novo colector h que libertar a edio da interface com o boto etiquetado definir novo colector com base neste, direita em cima na interface. Finalmente nota-se que por vezes um mesmo colector pode ser montado em duas configuiraes diferentes (vd. figura abaixo), conforme a direco dos absorsores. necessrio fazer duas inseres distintas na base de dados para estas duas situaes. Claro que todos os parmetros geomtricos e trmicos sero iguais; apenas os dados de IAM longitudinal e transversal tero de ser trocados.

Seguimento do Sol Embora quase sempre os colectores trmicos sejam instalados numa montagem fixa, o SolTerm 5.1 d a possibilidade de seguimento do Sol a um ou dois eixos, variando a inclinao e/ou a orientao do plano de absoro, de forma a ter a direco dos raios solares directos o mais perpendicular possvel ao plano de absoro. Esta opo, h muito explorada para painis fotovoltaicos e colectores parablicos em grandes sistemas trmicos, comea a ser explorada tambm no solar trmico de menor dimenso. Outro caso em que til esta capacidade do SolTerm 5.1 quando os tubos e alhetas de absoro rodam dentro da prpria estrutura do colector (nesse caso os modificadores de ngulo introduzidos devem ser os que tenham sido ensaiados com o sistema de seguimento desactivado). A verso 5.1.1 permite trs tipos de seguimento: com um eixo de rotao horizontal, e qualquer orientao azimutal do eixo; com um eixo de rotao alinhado na direco Norte-Sul, com inclinao igual latitude; e seguimento com dois eixos.

N E varivel W S fixo varivel

seguimento com um eixo de rotao horizontal

N E = latitude W

seguimento com eixo N-S e inclinao = latitude

S

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seguimento biaxialN E W S

Mais uma vez, para um mesmo modelo de colector que seja montado sem e com seguimento, o SolTerm necessita de inseres distintas na base de dados. Gravao das definies Aps a introduo de todas as informaes do colector, h que guard-las em ficheiro, dando o nome da marca e modelo nas respectivas caixas de texto. O software no permite dar o mesmo nome de uma combinao marca / modelo j existente na base de dados original. Apagar definies O software s permite apagar uma marca/modelo de colector que o prprio utilizador adicionou base de dados original. Para apagar uma marca/modelo existente na base de dados original o utilizador pode ir pasta \ST colectores e apagar o ficheiro correspondente, que fcil identificar pelo nome. Desta forma pode ser conseguida, por exemplo, uma personalizao do SolTerm 5 que s apresenta colectores de dada marca.

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7.5. Depsitos e permutadores Por convenincia algortmica e prtica, o SolTerm considera o conjunto depsito/permutador como um componente. No entanto possvel especificar apenas caractersticas de permutador, designadamente para sistemas sem depsito.

A base de dados com que o SolTerm distribudo contm modelos de depsitos / permutador tpicos, apenas para exemplo. De facto no h neste momento obrigatoriedade de certificao dos depsitos / permutadores especificamente para utilizao em sistemas solares, e nem um mtodo de ensaios que seja utilizado com regularidade. possvel adicionar modelos de depsitos / permutador atravs do editor prprio, acessvel clicando na pequena caixa de ferramentas direita do menu-lista respectivo.

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H trs tipos de permutador admitidos, sendo que o importante realmente a sua eficcia. No entanto quando se especifica um permutador tipo camisa considera-se que a estratificao trmica do depsito destruda (o que prejudicial ao desempenho do sistema). A localizao do depsito importante para o clculo das perdas trmicas. Em geral um depsito colocado no exterior ter mais perdas trmicas, designadamente de Inverno. Considera-se que um depsito colocado no interior de um edifcio estar sob uma temperatura mdia ambiente de 21 C. A posio do depsito importante para a estimativa das condies de estratificao trmica. Um depsito colocado na vertical ter vantagem em termos de estratificao. Considera-se que existem em todo o caso deflectores internos ou outro sistema que tenta preservar a estratificao trmica. O material de que feito o depsito tambm importante para a estimativa das condies de estratificao trmica. So considerados quatro tipos de material: cobre (significando materiais bons condutores de calor); plstico (significando materiais maus condutores de calor); inox e metal vitrificado (ambos na categoria de mdios condutores de calor). As condies de estratificao s podem ser estimadas por monitorizao ou simulao muito detalhada de cada modelo de depsito, o que rarssimo na prtica. Pelo que, dadas as incertezas envolvidas, a escolha disponibilizada da condutibilidade trmica adequada e suficiente.Nota tcnica Os depsitos tipo cobre, inox e plstico, admitem uma temperatura mxima da gua de 99C. No se considera a capacidade extra de armazenar energia que concedem os depsitos pressurizados. Quanto aos depsitos tipo vitrificado, considera-se um mximo de temperatura de armazenagem de 85 C, j que acima deste nvel conhecida a existncia de degradao rpida do revestimento (no obstante podero existir no mercado depsitos vitrificados de tecnologia superior que suportem temperaturas mais elevadas sem dano; nesse caso especificar inox).

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A informao sobre o volume e rea do depsito naturalmente crucial para a simulao trmica do sistema solar. A rea a especificar a rea externa do depsito, i.e. isolamento e proteco mecnica consideradas. De facto, o coeficiente de perdas trmicas medido nos ensaios vulgares para o conjunto do depsito (em unidades W/K), e o valor especfico que aparece mencionado (W/K/m) relativo a essa rea externa. Na ausncia de informao, deve ser adoptado o valor recomendado de 1 W/K/m. Existe no SolTerm uma ferramenta que facilita o clculo para o caso de depsitos cilndicos, ver o boto com um cone calculadora. Trata-se de uma estimativa - a rea externa deve figurar nos catlogos e/ou ser medida. Em todo o caso esta ferramenta pode ser til. H limitaes aos parmetros inseridos, por compatibilidade com o volume de armazenamento declarado.

Tambm o SolTerm no permite depsitos com volumes armazenados acima de 5000 l e/ou com reas exteriores superiores a 60 m. Se houver que lidar com volumes de armazenamento superiores a 5000 l h que especificar vrios depsitos na interface principal e reajustar a rea externa de acordo (mas isto dever ser raro). Se estipular dois ou mais depsitos para o sistema solar ento o algoritmo de clculo considerar uma estratificao, energia armazenada e perdida igual em cada depsito, por isso os valores totais sero mltiplos do nmero de depsitos escolhido.

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7.6. Tubagens A interface para o componente Tubagens refere-se apenas s perdas trmicas no transporte de calor entre colectores e depsitos, e especificao do limite de velocidade na tubagem (que no tem qualquer influncia no clculo); as caractersticas dos fluidos circulantes e caudais so especificadas noutra interface, ver a seco seguinte. necessrio introduzir comprimentos e dimetros de tubagem, espessura de isolante e condutibilidades trmicas dos vrios materiais.

O comprimento total referido a extenso do circuito primrio, isto , da tubagem entre o depsito at aos colectores e desde os colectores, de volta ao depsito. A fraco deste circuito que percorrida dentro do edifcio tambm pedida, mas um parmetro a que o desempenho do sistema pouco sensvel, se o isolamento for adequado. Em princpio teria tambm influncia a fraco de distncia percorrida na horizontal e na vertical. Mas na prtica o desempenho do sistema mesmo muito pouco sensvel a esse detalhe: so portanto admitidos internamente valores tpicos. Alm da extenso do circuito primrio, as perdas trmicas so especialmente sensveis rea exposta, i.e. que irradia energia e portanto seco total da tubagem e espessura do isolante. Deve pois ter-se especial cuidado ao fornecer ao programa dimetro de tubagem metlica e de espessura de isolante correctos, tambm da condutibilidade trmica do isolante. Contudo o desempenho do sistema pouco sensvel espessura exacta do tubo metlico e ainda menos sua condutibilidade trmica. Assim os valores de espessura admitidos na interface so apenas os relativos a tubo de Cobre segundo a Norma Europeia, mais comuns em Portugal, designadamente 1,0 e 1,5 mm. Quanto aos valores de condutibilidade trmica, encontram-se naturalmente nas tabelas dos fabricantes. Valores tpicos, fornecidos tambm pelo SolTerm no boto sugerir, podem ser encontrados em www.npl.co.uk/reference_data. O valor de perdas (em W/K) apontado na interface um valor nominal, uma vez que depende da situao de operao do sistema, sendo por isso (re)calculado na simulao a cada passo de tempo.

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J o valor do limite de velocidade uma ferramenta de uso opcional, sem influncia no clculo ou no caudal recomendado, que serve de auxiliar ao utilizador para o alertar sobre este parmetro quando so alterados: - o caudal da bomba circuladora; - o nmero de colectores; - o dimetro interno da tubagem. Se a opo desta ferramenta estiver seleccionada ento o utilizador vai ser avisado de cada vez que o limite de velocidade na tubagem escolhido for ultrapassado. Essa mensagem sugere a aco correctiva que se deve tomar em cada um dos trs parmetros. A opo de usar esta ferramenta bem como o valor do limite de velocidade no sero gravados em cada Projecto, pelo que de cada vez que um Projecto carregado o limite volta ao valor padro de 1,5 m/s. 7.7. Fluido circulante no circuito primrio necessrio dar ao software informao sobre a circulao de fluido no circuito primrio (solar), traduzida em dois parmetros: caudal e composio da mistura. Sob o ponto de vista de balanos energticos, o principal efeito do anticongelante, com capacidade calorfica menor que a gua, aumentar um pouco a temperatura do circuito primrio e assim promover as perdas trmicas, mas ligeiramente. O desempenho do sistema assim muito pouco sensvel aos detalhes da mistura contida no circuito primrio. A sugesto do SolTerm, 25% de anticongelante na mistura, adequada gama de temperaturas mnimas extremas nas zonas urbanas de Portugal. A especificao de outros valores possvel; no entanto a diferena que se obter em termos de desempenho trmico, relativamente obtida com a sugesto do SolTerm, ser inferior a 0,1%.

O desempenho do sistema mais sensvel especificao do caudal. Este caudal pode variar muito, desde valores muito baixos, de poucos litro/m (de rea de colector) por hora, em sistemas ditos de passagem nica, at valores da ordem das dezenas de litro/m por hora em certos sistemas em regime de circulao forada. Em todo o caso tem de ser especificado para efeitos de clculo, mesmo para o caso de sistemas em regime de conveco natural, em que no pode ser directamente controlado pelo projectista.

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O SolTerm sugere um valor baseado nas caractersticas dos colectores, incluindo um critrio de limitao da temperatura mxima atingida nos colectores (para no incentivar as perdas trmicas, embora haja consideraes de segurana e longevidade). O valor sugerido pelo SolTerm atribudo de imediato sempre que se muda o modelo de colector lembre-se de o reajustar se assim considerar necessrio! A presente release 5.1 do SolTerm permite um controlo mais fcil da velocidade na tubagem, apresentando esse valor no interface da bomba circuladora, bem como o caudal total na bomba circuladora (m/h). Adicionalmente, e conforme explicado acima, pode ser especificada uma velocidade de projecto (N.b: no guardada npo Projecto do sistema), acima da qual aparecem mensagens de aviso nos interfaces da bomba circuladora, colectores e tubagem. Essas mensagens de aviso do tambm sugestes para a correco do excesso de velocidade da tubagem. Note-se que isto no tem influncia no clculo trmico. Deve adoptar um valor na gama de velocidades recomendada para as instalaes de pequeno e mdio porte, digamos entre 0,4 e 0,6 m/s, mas podem existir casos com tubagem maior que permitam uma velocidade de escoamento mais alta devido reduo da perda de carga associada (que deve estar abaixo dos 40 mm de coluna de gua por metro linear de tubo). Tambm deve ser tido em conta o rudo de escoamento que em ambiente residencial, acima de 1,5 m/s, pode provocar incmodos relevantes. O aumento da percentagem de anticongelante diminui a perda de carga e consequentemente promove as condies do escoamento laminar que mais silencioso. Trata-se antes de mais opes do projectista; seja como for repete-se que isto no afectar o clculo trmico no SolTerm 5. Em sistemas sem depsito o mais adequado para a eficcia do permutador ter um caudal no circuito primrio igual ao que solicitado pela carga trmica (circuito secundrio) - e isto o que o SolTerm assumir. Na prtica esta opo provoca uma perda de rendimento no campo de colectores medida que o caudal no circuito primrio se afasta do caudal ideal dos colectores. por isso conveniente que esse acerto do caudal seja feito do lado da carga e no do lado dos colectores. Para que a carga varie de ms a ms pode ser especificada uma temperatura de abastecimento diferente para cada ms e uma temperatura de consumo mais ajustada a esta opo. Deve ser encontrado um equilbrio entre a situao real e a simulao para que a simulao contabilize correctamente a energia que entregue pelo sistema solar. Finalmente, em sistemas multi conveniente para os clculos de balano trmico admitir um caudal constante quando o campo de colectores est ligado ao segundo circuito de carga atravs de permutador. Neste caso o SolTerm usa o caudal mximo solicitado pelo consumo, pois adequado para evitar temperaturas de operao do painel muito elevadas. 7.8. Cargas trmicas (consumos) A informao sobre consumos, ou cargas trmicas das mais importantes para analisar o desempenho de um sistema solar. Trata-se contudo de uma varivel que no se refere ao sistema em si, mas utilizao futura do sistema, em condies em grande medida desconhecidas - ou pelo menos incontrolveis - pelo projectista. Juntamente com a especificao do recurso solar, a especificao das cargas trmicas constitui a maior fonte de incerteza para a estimativa de desempenho do sistema em termos de valores absolutos de energia fornecida. De facto estas duas fontes de incerteza exgenas so to significativas que controlam a incerteza global das estimativas de desempenho em qualquer software de simulao. Alis, atingido j um certo nvel mnimo na representao do sistema, estas circunstncias tornam ftil o exerccio de tentar melhorar significativamente estimativas de desempenho custa da integrao obsessiva de detalhes endgenos cada vez mais finos do sistema solar. Deve pois ser posto o maior cuidado na especificao das cargas trmicas.

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O SolTerm 5 armazena definies de cargas mensais numa base de dados, que podem ser chamadas atravs dos dois mens-lista na interface. possvel especificar cargas para os dois perodos complementares de Segunda-feira a Sexta-feira e Fim de Semana (Sbado e Domingo), o que conveniente por exemplo para sistemas industriais que no operam ao fim de semana, para segundas habitaes no usadas durante os dias teis, etc. Pode inclusive ser especificada a ausncia de consumos para um dos perodos da semana (mas no para os dois em simultneo). Atravs da sazonalidade dos perfis de consumo (valores dirios mdios mensais) possvel tambm abordar os casos de casas de frias, piscinas, aquecimento ambiente, etc. O SolTerm permite a especificao hierrquica de cargas, isto , ter vrias cargas que so chamadas sucessivamente conforme a prioridade do utilizador, a energia armazenada disponvel, o nvel de temperatura exigido nas cargas e a temperatura da gua de abastecimento. o caso por exemplo de sistemas que asseguram aquecimento de guas sanitrias e tambm aquecimento ambiente ou de piscina. As definies de cargas podem ser editadas directamente nos ficheiros da pasta \ST cargas ou via as ferramentas interactivas que o SolTerm proporciona. Uma vez que as cargas trmicas so, em maior ou menor grau, sempre dependentes do clima, as definies de cargas no SolTerm 5.1 so independentes do clima. So definidos ou directamente os volumes de consumo de gua quente a certa temperatura (usar o Editor geral) ou os parmetros da aplicao energtica a partir dos quais se podem calcular as necessidades trmicas - por exemplo no caso de piscinas, a rea, volume, condies de utilizao, etc. Estas definies de necessidades trmicas so depois convertidas pelo SolTerm 5.1 em necessidades energticas, tendo em conta o clima do lugar. Pode assim uma mesma definio de cargas ser reutilizada em vrios Projectos, sob vrios climas.

Nota para utilizadores da anterior release 5.0 Esta capacidade de portabilidade das definies de cargas na release 5.1 independentemente do clima no est presente na release 5.0 - o que a experincia mostrou ter causado inmeros mal-entendidos, erros e dificuldades de utilizao no software. No entanto esta alterao tambm implica que as definies de cargas da release 5.0 no podem ser reaproveitadas para a presente release.

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Editor geral Nesta ferramenta o perfil horrio pode ser especificado em termos absolutos (consumo absoluto efectuado a cada hora) ou relativos (consumo dirio absoluto e percentagem deste efectuada a cada hora), podendo alternar-se entre as duas verses da forma que o utilizador considerar mais conveniente. No entanto como a representao interna dos consumos apenas vai at ao dcimo de litro o que at j est para alm do que realista... ao alternar entre as duas verses em geral necessrio reacertar as percentagens de consumo horrio at perfazerem 100% do consumo dirio.

Os consumos horrios podem ser especificados directamente em kWh o que se traduzir em litros de gua quente consumida acerta temperatura. Escolher esta opo de especificao nada implica no clculo de cargas (excepto que na interface necessrio acertar algumas dcimas associadas a arredondamentos na passagem de kWh para litros de gua quente e vice-versa).

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A hora usada a hora solar. A simulao de desempenho pouco sensvel diferena entre hora solar e hora legal; em todo o caso, como recomendao geral, os valores que sejam estimados para hora legal podem ser atribudos hora solar anterior. A opo repetir em todos os meses permite fazer isso mesmo, i.e. repetir um mesmo perfil horrio para todos os meses - tomando como modelo as especificaes para Janeiro. Alm dos perfis dirios mdios, necessrio especificar pelo menos as temperaturas da gua no anel secundrio (i.e. do consumo). Em primeiro lugar, a temperatura nominal de consumo. Se o sistema solar dispe de gua para fornecer acima desta temperatura nominal, assume-se que ela misturada com gua fria como necessrio; seno aquecida pelo sistema de apoio, como necessrio. No caso do Sistema de Certificao de Edifcios, a temperatura nominal a atribuir de 60 C.Nota tcnica O SolTerm 5 no permite a extraco de gua do depsito para a levar ao consumo a uma temperatura superior a 99 C (ou 85C no caso dedepsitos do tipo vitrificado). A energia correspondente eventual diferena de temperatura de armazenamento no topo do depsito acima deste limiar contabilizada como desperdiada. Em configuraes sem depsito a restrio maior: o limiar de temperatura considerado a temperatura de consumo.

necessrio depois especificar a temperatura da gua que entra no depsito; o SolTerm permite a especificao ao nvel mensal. Os sistemas solares podem ou no reaproveitar a gua que sai das cargas trmicas. Caso se trate por exemplo de aquecimento de guas sanitrias, para lavagens, cozinha, etc., a gua no reentra no sistema solar. Mas no caso por exemplo de sistemas industriais ou climatizao ambiente por piso radiante, comum recircular a gua. Em sistemas s com permutador, sem depsito, as boas prticas relativas eficincia e longevidade do sistema exigem que se faa a recirculao desta gua. No caso de rejeio da gua na carga trmica, o sistema alimentado por gua vinda de um circuito hidrulico exterior, sendo que o mais frequente vir da rede de abastecimento pblico. A temperatura de alimentao desta gua nova outra das variveis exgenas que condicionam o desempenho do sistema e contudo so em grande medida desconhecidas e incontrolveis. De facto o sistema solar no visa simplesmente aquecer gua a determinado nvel de temperatura, mas sim aquecer gua desde a temperatura de entrada at temperatura de consumo. Assim a carga trmica dependente tambm da temperatura da gua de abastecimento (j agora, menciona-se que uma das vias pela qual o Aquecimento Global vai favorecer o desempenho dos sistemas solares trmicos). A temperatura da gua nova que entra no sistema solar depende das temperaturas e tempos de percurso da gua na extraco, no seu transporte, armazenamento e distribuio. Tudo factores quase sempre desconhecidos nas situaes prticas. Para reflectir a prtica de recirculao da gua consumida dever-se- escolher a opo reciclagem de gua consumida na rea da origem do abasteciemento do editor geral. Neste caso tambm possvel definir diferentes valores mensais para a temperatura de retorno, embora o mais comum realmente seja que esta seja fixa. E realmente frequente poder conhecer a temperatura de retorno, por exemplo em sistemas de climatizao ou no aquecimento de piscinas cobertas. Para reflectir a prtica de rejeio da gua na carga trmica poder-se- escolher uma de duas opes na rea da origem do abastecimento do editor geral: gua da rede ou outra gua nova. No caso do Sistema de Certificao de Edifcios, a temperatura a atribuir para a gua de abastecimento de 15 C. Usando o editor RCCTE (ver a seguir) esta opo automtica e coloca todo o consumo dirio s 18h, mas se o utilizador quiser construir um perfil de consumo horrio diferente, poder faz-lo neste editor geral escolhendo a opo outra gua nova e especificando a temperatura de 15C (apesar de se tratar de gua da rede). Desde que o volume de gua total dirio seja idntico esta opo tambm vlida no mbito do RCCTE (ver consideraes feitas em Editor

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RCCTE). Noutros Projectos o utilizador pode tambm especificar outras temperaturas para a gua nova conforme a situao. Para os casos de abastecimento com gua da rede deve-se escolher a opo gua da rede na origem do abastecimento. Os valores recomendados pelo SolTerm, correspondem a temperaturas mensais mdias do solo, estimadas para 2 m de profundidade. O editor ir mostrar as temperaturas da rede para o clima presentemente seleccionado no momento da edio da carga. No momento da simulao as temperaturas consideradas sero as correspondentes ao clima seleccionado nesse instante, pelo que o mesmo ficheiro de consumos, que em si contm informao sobre os litros de gua consumidos (mesmo que editado em unidades de kWh), vai dar origem a um valor diferente de energia solicitada. Por exemplo: para uns mesmos, digamos, 2000 l de gua quente a 45 C, a carga trmica ser menor no Concelho de vora do que no concelho da Covilh, visto que neste a gua da rede em mdia estar mais fria. Editor RCCTE No contexto do Sistema de Certificao de Edifcios, transposio em Portugal da Directiva Europeia para a Eficincia Energtica em Edifcios, existe a necessidade de calcular a contribuio de sistemas solares para a preparao de guas quentes sanitrias (AQS), designadamente do valor Esolar mencionado no Decreto-Lei no. 80/2006, de 4 de Abril - cf. o seu Anexo VI. Embora seja possvel usar as vrias ferramentas do SolTerm para definir um Projecto que conduza ao clculo de Esolar, esta verso 5 providencia desde logo uma maneira expedita de o fazer em apenas quatro passos muito simples: (i) (ii) (iii) escolher o Concelho; escolher o modelo de colector solar trmico; usar o presente Editor RCCTE para atribuir de forma muito simples os consumos padro (e de forma automtica outros parmetros de dimensionamento regulamentares e/ou tpicos ou de boas prticas); e fazer uma Anlise Energtica.

(iv)

Desta forma todo o processo de clculo de Esolar pode levar menos de um minuto. No RCCTE so especificados certos valores regulamentares, designadamente um consumo dirio de gua, cuja temperatura elevada desde 15C a 60C, de 40 l por ocupante de edifcios residenciais, ou de 100 l para edifcios de servios (sujeitos ao RCCTE). Para edifcios residenciais, o nmero de ocupantes calculado em funo do nmero de alojamentos no edifcio - e.g. um nico no caso de uma vivenda unifamiliar, ou o nmero de fraces no caso de um condomnio residencial - e da tipologia desses alojamentos. (N.B. Se houver vrias tipologias num mesmo edifcio o depsito atribudo o adequado tipologia com mais ocupantes.) Para edifcios de servios, os consumos so ajustados em funo dos dias de encerramento semanal.

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Ainda no contexto deste clculo, para alm dos parmetros expressamente indicados no diploma, existe um conjunto de valores recomendados, que devem ser adoptados na ausncia de melhores informaes. So eles: (i) a temperatura da gua da rede de abastecimento pblica; (ii) o perfil dirio de consumo de guas quentes domsticas (em termos de valores horrios percentuais do valor dirio); (iii) o coeficiente de perdas trmicas de depsitos de gua quente; (iv) a eficincia de permutadores, consoante o seu tipo (em qualquer situao, para usar os valores recomendados, use os botes legendados recomendar presentes na interfaces). Entretanto e como referido, nesta ferramenta possvel ajustar de forma expedita o restante do Projecto. Ao confirmar a opo compatibilidade RCCTE, o SolTerm especifica um nmero de colectores correspondendo a 1 m/ocupante, um nmero de depsitos igual ao nmero de alojamentos e especifica um depsito tpico com um volume um pouco acima do consumo por alojamento (ou de forma equivalente no caso de um edifcio de servios, viz. considera 2,5 ocupantes e um depsito). Ajusta ainda os valores recomendados antes mencionados, bem como ainda outros que so necessrios para completar um Projecto, como por exemplo orientao de colectores, caudais de circulao, comprimentos e caractersticas de tubagens.

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Ao sair desta ferramenta pode empregar-se algum tempo a examinar e ajustar melhor detalhes do Projecto para o caso concreto em apreo - designadamente (i) o modelo de depsito, (ii) as caractersticas das tubagens do circuito primrio e (iii) a orientao dos colectores ou seguir-se logo para a Anlise Energtica e calcular Esolar, que o valor anual indicado pelo SolTerm na coluna de valores Fornecido, cf. seco 9. Este processo expedito s funciona quando a configurao de sistema solar considerada a designada com depsito ou kit, por razes de boas prticas. No entanto possvel usar os consumos e outras definies efectuadas automaticamente via a opo RCTTE, nos Projectos de outros tipos de sistema solar trmico.Notas tcnicas 1 - O ajuste da rea de colectores feito tendo em conta certo limites de razoabilidade - a bem dizer at para alm do que as boas prticas aconselhariam nomeadamente 800 m ou, no caso de kits, um mximo de 20 em paralelo. Perto ou para alm destes limites aconselhvel usar vrios sistemas solares e no um s, e portanto dividir o Projecto em outros mais pequenos em dimenso das cargas e colectores. 2 - Recorda-se que para o RCCTE a contabilizao da energia solar tem de ser feita usando material certificado (designadamente colectores ou kits), o que o software recordar ao utilizador. Se esse tipo / modelo de material no foi seleccionado antes de iniciar o uso desta opo de clculo rpida, o mais expedito voltar a us-la aps a seleco do material adequado (em vez de tentar ajustar o Projecto a posteriori).

Editores de Piscina coberta e Piscina exterior Os editores de definies de piscinas e clculo das necessidades de aquecimento associadas so os mais complexos: o clculo do balano trmico de piscinas necessita uma grande variedade de informaes. No SolTerm 5.1 o objectivo que rege o clculo da carga trmica a obteno de uma certa temperatura diurna mnima da gua da piscina. Para isso faz-se o balano trmico mdio mensal da piscina e determina-se o aporte de energia que o sistema solar necessita dar com um mtodo iterativo. Note-se que na prtica h meses em que no necessrio aquecer a piscina (e.g. intervalo para manuteno em piscinas interiores, meses de Inverno em piscinas exteriores); e outros em que, podendo haver aquecimento, ele no ser na prtica necessrio (e.g. meses de Vero em piscinas exteriores bem geridas em climas mais quentes). Por isso a fraco solar dos sistemas para piscinas pode muitas vezes resultar algo baixa, em particular para piscinas exteriores nos climas mais quentes. O balano trmico da piscina calculado tendo em conta a Norma NP 4448:2006 (verso portuguesa do ISO 12596:1995), que leva em conta as componentes de perdas evaporativas, absoro de radiao solar, ganhos metablicos, transferncias radiativas no infravermelho, transferncias convectivas e aquecimento da gua nova para renovao. O resultado do balano trmico horrio, que serve de base para a estimativa das necessidades de aquecimento, mostrado em grfico (N.B. capacidade nova relativamente anterior release 5.0). Esta apresentao visual do balano trmico permite ao utilizador compreender a dimenso e origem dos ganhos e perdas trmicas. Assim frequentemente possvel obter alguma reduo das cargas trmicas examinando o grfico e alterando parmetros da piscina, tais como a aplicao de cobertura em piscinas exteriores, ou controlo da temperatura e humidade da nave de piscinas cobertas. Entretanto a estimativa das necessidades de aquecimento mensais para o clima no momento seleccionada, pode ser visualizada no canto inferior esquerdo do editor, para convenincia do

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utilizador. No entanto quando se proceder anlise energtica a carga trmica recalculada de novo com o clima que estiver escolhido nessa ocasio. Como se mencionou j brevemente, para piscinas exteriores frequente que os ganhos solares sejam suficientes para manter a temperatura diurna da gua acima da temperatura mnima definida, especialmente no Vero e se houver aplicao de cobertura durante a noite. Nesse caso no haver necessidades de aquecimento a contabilizar (vd. tambm notas tcnicas). A temperatura de injeco de gua quente na piscina assumida ser 37C, e a de retorno dos filtros de 1C abaixo da temperatura alvo da gua. Trata-se de valores nominais usados apenas para converter necessidades trmicas de aquecimento em volumes de gua quente; na prtica no importar que os valores de operao reais sejam algo diferentes.Notas tcnicas 1 - Note-se que os consumos associados a uma piscina resultam em parte do clima do lugar; na release 5.1 (e contrariamente release 5.0) est garantida a consonncia entre o clima/zona seleccionada no Projecto para clculo do recurso solar e para clculo das cargas trmicas. 2 - No SolTerm 5 a temperatura da piscina deixada subir acima da temperatura alvo quando isso se deve aos ganhos solares directos na superfcie da piscina; a piscina actua neste caso armazenando calor; e isto permite estender o perodo em que no necessrio o seu aquecimento por outros meios. Enquanto a temperatura da piscina for superior temperatura alvo no necessria - e portanto no contabilizada - a energia proveniente do sistema solar. Este efeito no era levado em conta em verses anteriores do SolTerm, e resulta em estimativas de necessidades energticas ainda mais de acordo com a prtica. 3 muito citada uma regra geral de bom dimensionamento de sistemas solares para piscinas que consiste em tentar dimensionar a rea de colectores de tal forma que em pelo menos um dos meses de Vero no seja necessrio recorrer ao sistema de apoio. Isto pode ser feito simulando o sistema solar com reas crescentes at que isto suceda (vd. seco 9). No entanto, em piscinas exteriores, e nas condies climticas habituais em Portugal, de esperar que muitas vezes esta abordagem no seja eficaz. que precisamente durante o pico do Vero muitas destas piscinas no necessitam de aquecimento adicional ao dos ganhos solares prprios. 4 Os algoritmos da NP 4448:2006 admitem que a piscina no est estratificada. A estratificao da temperatura, designadamente com a formao uma camada de gua mais quente no topo da piscina, aumenta muito as perdas trmicas, mesmo quando moderadas por uma cobertura. Quando a piscina est a ser utilizada por nadadores a estratificao fica destruda, mas de contrrio devem assegurar-se a intervalos regulares tempos de conveco forada na piscina, para destruir a estratificao.

O software pede a introduo de geometria - rea do plano de gua e volume da piscina e do (eventual) tanque de aprendizagem (caso de piscinas cobertas) ou do tanque para crianas (caso de episcinas exteriores); taxa de renovao de gua - i.e. volumes de abastecimento de gua nova, que compensam as perdas por evaporao, remoo por nadadores e o usado para limpeza de filtros; variveis climticas no caso de piscinas cobertas, temperatura, humidade relativa do ambiente na nave (hall) da piscina e vento altura de 30 cm acima do plano de gua - assumido que estes valores so constantes, e.g. so controlados por um sistema de climatizao; no caso de piscinas exteriores, pede-se a magnitude do vento a 2 m do plano de gua, e a temperatura e humidade ambiente so obtidas do Ano Meteorolgico de Referncia para o Concelho;

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temperatura alvo para a gua da piscina no caso de piscinas cobertas trata-se de um valor constante, cujas gamas se encontram na legislao segundo cada tipo de utilizao; no caso de piscinas exteriores, corresponde a uma temperatura mdia diurna considerada aceitvel; no caso de piscinas exteriores ainda solicitada a transmissividade radiao solar da (eventual, mas aconselhada) cobertura do plano de gua. Em seguida para cada ms necessrio inserir dados horrios sobre uso da piscina nesse ms - a carga ser nula (na prtica, residual) se a piscina estiver fora de uso, por qualquer motivo como frias ou manuteno programada; frequncia da piscina - nmero de nadadores; perodos em que a cobertura do plano de gua est colocada.

A interface apresenta um grfico mensal de necessidades de aquecimento ( esquerda em baixo) e, ainda, para o ms correntemente seleccionado, um balano energtico mdio que permite visualizar: - ganhos metablicos provenientes das perdas de calor corporal associadas ao metabolismo dos utilizadores; - perdas por renovao da gua; - perdas/ganhos por evaporao; - perdas por radiao infra-vermelha; - perdas/ganhos por conveco. Em piscinas cobertas, quando a temperatura ambiente est acima da temperatura da gua, existe um ganho de calor por conveco na piscina. Isto diminui a carga da piscina em si sobre o sistema de gua quente mas claro que isto se faz custa de um aumento da carga do sistema de climatizao, que passa ele prprio a aquecer parte da piscina. A temperatura e humidade relativas suficientemente altas podem em combinao provocar ganhos na evaporao, o que significa que um ar excessivamente hmido condensa (no seu ponto de orvalho) quando em contacto com a superfcie da gua (que est a uma temperatura mais baixa), acabando mais uma vez por estar o sistema de climatizao a aquecer a piscina.

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Em piscinas exteriores, a representao dos ganhos solares no balano energtico importante na medida em que permite perceber que em certas situaes, no clima portugus, possvel que no existam necessidades de aquecimento. Deixando a opo de aquecimento neste ms desactivada possvel verificar qual ser a temperatura mdia diurna da gua sem aquecimento (regime livre). O utilizador poder concluir que em algumas situaes, numa piscina exterior que seja usada nos meses de Vero, fim da Primavera e incio do Outono, com pouco vento e clima favorvel, o uso eficaz de uma cobertura permite naturalmente atingir uma temperatura mdia diria considerada confortvel, digamos na gama de 20 a 24 C. O intuito de desenvolver esta interface grfica na release 5.1 foi precisamente o de ajudar a evitar este tipo de situaes, dando toda a informao ao utilizador para que este possa decidir convenientemente. 7.9. Sistema de apoio As informaes relativas ao sistema de apoio s so importantes para a anlise econmica e de benefcios ambientais (reduo de emisses de gases com efeito de estufa), no para o desempenho do sistema solar em si. Para a anlise econmica, necessrio conhecer a energia til fornecida por sistema solar e sistema de apoio, i.e. a poro de energia final realmente entregue ao utilizador do sistema. Pelo contrrio, no caso dos benefcios ambientais necessrio fazer a contabilizao em termos de energia primria.

Neste contexto, quando se utiliza electricidade como fonte de energia de apoio assumido internamente um rendimento de converso de energia final a til de 99%; mas quando se utiliza um combustvel, necessrio fornecer ao software as caractersticas bsicas do mesmo, designadamente o Poder Calorfico Inferior (PCI) e o rendimento global do sistema em relao ao PCI.Notas tcnicas 1 - O rendimento nominal do sistema de apoio pode ser superior a 100%, por exemplo no caso de caldeiras de condensao, uma vez que medido relativamente ao Poder Calorfico Inferior. 2 - Deve declarar-se o rendimento mdio do sistema estimado de forma realista para o seu tempo total de vida e no o rendimento em condies ideais ou para caldeiras novas.

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A release 5.1 do SolTerm inclui uma interface de definio dos vrios factores pertinentes pelo utilizador (N.B. funcionalidade no existente na release 5.0). Para combustveis trata-se do factor de emisses especficas de gases com efeito de estufa (GEE), expresso em g CO2e/MJ; e o PCI, este expresso em MJ/kg. Existe ainda um campo para anotar a provenincia da informao.Nota tcnica Na release 5.1 as emisses evitadas so dadas em unidades de massa de CO2e, i.e. dixido de carbono equivalente', correspondente a uma mdia pesada das quantidades emitidas de cada um dos trs gases mais importantes neste contexto, CO2, CH4 e N2O, considerando a sua actividade relativa em termos de aumento do efeito de estufa - sendo que CO2 = 1, CH4 = 21 e N2O = 310. Na release 5.0 as contribuies de dixido de carbono, metano e xido nitroso eram individualizadas.

Os valores de referncia sugeridos pelo SolTerm 5.1 so retirados de diplomas com origem no Ministrio da Economia e Inovao (tutela do LNEG), no entanto reala-se que existem diplomas com outros valores, alm de, claro, outras fontes de dados como tabelas dos reguladores ou de fornecedores de combustveis.

Quanto s caractersticas da electricidade, alm do factor de emisso de GEE especfico, necessrio admitir um cenrio para a penetrao das energias renovveis no consumo bruto final, para as perdas de transmisso (i.e transporte e distribuio) e para o rendimento global mdio do conjunto das vrias centrais termoelctricas. Reala-se que estes cenrios esto sujeitos a interpretao por exemplo, se mais adequado considerar o longo prazo, o tempo de vida do sistema, ou a situao actual. Da ser especialmente importante conservar nota da origem dos factores ou dos pressupostos considerados. Note-se que o Projecto do sistema no inclui todas estas informaes, apenas o tipo de apoio e o rendimento de queima, isto no caso de combustveis. Assim estes coeficientes so armazenados numa tabela externa, parameters.st5, com um formato auto-explicativo e editvel por um vulgar editor de texto. Os coeficientes so reutilizados com cada Projecto carregado pelo software (at serem alterados pelo utilizador).

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7.10 Kit solar trmico No caso de kits, os componentes colector / permutador / depsito esto todos integrados, e assim so ensaiados. Para analisar o seu desempenho trmico, recorre-se descrio obtida nos ensaios segundo a norma europeia e portuguesa respectiva. Para configurar um sistema deste tipo h a especificar o modelo de kit e a orientao do sistema.

possvel usar vrios kits em paralelo (na verso 5.1 at ao limite de 20), embora eles sejam concebidos essencialmente para aplicao em alojamentos unifamiliares. De facto para grandes instalaes / consumos mais favorvel tecnica e economicamente usar sistemas com depsito.

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Os modelos de kit solar trmico podem ser editados atravs da ferramenta interactiva que o SolTerm apresenta (via o cone caixa de ferramentas) ou directamente nos ficheiros de texto arquivados na pasta ST kits. Alm das caractersticas de rea do colector e os trs parmetros a 0, aH, aT do ensaio de rendimento I/O (input / output), necessrio ainda especifi