Projectos de Energia Solar Para Aquecimento De

8/14/2019 Projectos de Energia Solar Para Aquecimento De

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Projectos de EnergiaSolar para

Aquecimento de gua

Apresentao : S T Spencer

Temasn PROJECTO;

n CONCEPO;

n EXECUO.

n CONVERSO;

n TRANSPORTE;

n ARMAZENAMENTO.

ObjectivoFacultar elementos indispensveis paraFacultar elementos indispensveis para:Elaborao de projectos;Preparao de caderno de encargos;Acompanhamento de obra.


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A Problemtica de Aquecimento de gua

n Falta de preocupaes de eficincia e deconservao de energia na concepo dosedifcios e dos sistemas de apoioenergticos;

n Elevadas necessidades de calor paraaquecer grandes volumes de ar e/ou guadurante todo o ano;

n

Elevada taxa de ocupao dos edifcios /recintos;n Falta de preocupao e hbitos de poupana

de energia e de gua pelos utilizadores.

Porqu a Soluo Solar?n Reduz os custos de explorao;

n Disponibilidade de espao para instalao de colectores;

n Transforma o proprietrio num pequeno produtor de

energia;n No caso de aquecimento de piscinas trata-se da melhor

aplicao de colectores solares;

n No caso de piscinas ao ar livre aumenta o perodo deutilizao;

n Energia renovvel, no poluente e inesgotvel.


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1. Produo de guas quentes sanitrias (AQS) Sade: Hospitais, Clinicas, Lares para Idosos Habitao: Individuais e apartamentos multi-familiares

Turismo: Hotis, Apart-hotis, Parques de Campismo Desporto: Piscinas, Ginsios2. Aquecimento de Piscinas

- Ar livre- Coberta

3. Aquecimento e Arrefecimento Ambiente4. Aquecimento de Processos

- Indstria alimentar- Industria texteis- Miscellaneous: lavagem de viaturas

Aplicaes Tpicas de Energia Solar

PROJECTO


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Elementos Integrantes de um Projecton Memria descritiva e justificativa

Objectivos/generalidades, descrio da infra-estrutura, descrio e justificaodas solues adoptadas, caracterizao geral do sistema, dados de partidapara a base de clculo.

n Estruturao, dimensionamento e operacionalidadedos sistemas

n Condies tcnicas gerais Disposies regulamentares, obrigaes da entidade instaladora, mapas com

prazos de execuo, garantias, ensaios, funcionamento e manuteno,recepo da instalao.

n

Condies tcnicas especiais Dimensionamento e descrio detalhada de todos os componentes queintegram a instalao.

n Mapas de quantidade, medies e oramento

n Peas desenhadas

Elementos Integrantes de um Projecto

14. Clculo trmico final e Valia ambiental

13. Desenho do Lay-out do sistema

12. Esquema unifilar

11. Escolha do(s) depsito(s) de apoio

10. Escolha do(s) depsito(s) de acumulao

9 -ESTRATGIAS DE FUNCIONAMENTO (PRIORIDADE AO SOL)

8. Determinao da rea instalvel

7. Inclinao ptima/ inclinao escolhida6. Integrao arquitectnica

5. Implantao / Estudo de sombras / rea disponvel

4 - CLCULO TRMICO PRVIO

3. Escolha da energia de apoio

2. Identificao e caracterizao das necessidades (AQS, AC, Piscina)

1. Caracterizao do edifcio e da sua envolvente

ESTUDO PRVIO


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18. Monitorizao permanente/espordica

17. Quadro com os modos de funcionamento

16. Isolamento trmico (materiais, compatibilidade c/ temperaturas, etc...)

15. Atravessamentos de placas e telhados

14. Liras de dilatao ou outros sistemas

13. Suporte de canalizaes

12 -ESTRUTURA DE SUPORTE DOS COLECTORES e Depsitos

11. Escolha do sistema de controlo (termostato diferencial, autmato,...)

10. Dimensionamento dos vasos de expanso (primrio e secundrio).

9. Dimensionamento do permutador

8. Tipo de circuito secundrio

7. Determinao do contedo do primrio

6. Escolha da presso do primrio e definio dos equipamentos de segurana

5. Escolha da bomba

4. Clculo de perdas de carga

3. Caudal do circuito primrio

2. Dimensionamento do primrio

1. Associao dos colectores

DIMENSIONAMENTO


SEGURANA

3 - MANUAL DE UTILIZAO

2. Instrues p/ verificao de performances

1 - PROCEDIMENTOS DE INSTALAO / TESTE E ARRANQUE

ARRANQUE e TESTE


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- Fazer o(s) desenho do(s) edifcio(s), assinalando assuas caractersticas principais. Simples esboomostrando as principais dimenses, orientao,obstculos, etc .

- Avaliar a disponibilidade da cobertura (estado deconservao, possvel sombreamento e acessos). Utilizar

bssula, fita mtrica e mquina fotogrfica.- Finalmente, o projectista deve investigar se existemrequisitos legais ou obstculos a ultrapassar para aconcretizao do projecto.

Levantamento da Situao Existente

Caderno de Encargos

Descrio Detalhada do Princpio de

Funcionamento, Componentes e Produodo Unifilar da Instalao.


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Produo de Mapas de Quantidade,Medio e Oramento.

Caderno de Encargos

Caderno de Encargos

MAPA DE ORAMENTODESIGNAO QUANT. UN. C. UNIT. Sub-Total

PREOS ( )


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Optar sempre por instalador CERTIFICADO.

Exigir produtos CERTIFICADOS.

Solicitar, por escrito, garantia e esquema de

manuteno para a instalao.

Seleco do Adjudicatrio

- Sobre-dimensionamento: rea de colectores e outroscomponentes.

- Complexidade no dimensionamento.

- Ligao entre colectores (baterias muito diferentes).

- Equilbrio hidrulico do circuito primrio.

- Tubagem e isolamento.

- Sob-dimensionamento: permutador de calor, vaso de expanso.

- Colocao dos sensores de comando.

Erros Comuns no Desenho de Instalaes


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Utilizao de AQS

(at 60 C)

Sector de Sade

Lar de Idosos : 50 a 70litros/cama.dia

Hospitais: 80 a 100litros/cama.dia


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Habitao Multifamiliar

3 pessoas : 96 litros/apt.

3 a 6 pessoas: 144 litros/apt.

+ de 6 pessoas: 180 litros/apt.

Casas IndividuaisMdia: 50 l/ pessoa.dia

Tipo- - T1 T2 T3 T4 T5

Ocupao(pessoas)

1 2 2 2 3 3/ 4 >5

Consumo(l/dia)

15/30

30/80

50/95

75/115

90/150

100/200

200/300


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Hotis (sem lavandaria)

Categoria M ar/ M ontanha Plan cie

Sem estrela 60 litros / quart o 45 litros / quarto

* 70 litros / quarto 52 litros / quarto

** 94 litros / quarto 70 litros / quarto

*** 127 litros / quarto 94 litros / quarto

**** 141 litros / quarto 105 litros / quarto

Hotis (com lavandaria)Categoria M ar/ M ontanha Plancie

No star 76 lit ros / quart o 56 litros / quarto

* 88 litros / quarto 65 litros / quarto

** 118 litros / quarto 87 litros / quarto

*** 159 litros / quarto 118 litros / quarto

**** 177 litros / quarto 131 litros / quarto


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RestaurantesFast-food: 8 litros/ refeio

Tradicional: 10 l itros/ refeio

Pequeno Almoo :

15 l itros/ refeio

2 l itros/ refeio

Outros EquipamentosCampismo : 60 litros/ lugar

Quartis : 30 litros/ pessoa

Escolas com Int :Escola QuartoIndividual:

Escola :S refeio

22 litros/ pessoa50 litros/ quarto

5 litros / aluno


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Equipamentos DesportivosGinsios : 30 litros/ pess.

Fut, rugby: +50%

Piscinas Pblicaspiscinas: 10 litros/ banhista

RecomendaesSempre que possvel, instalar contador de gua entradado depsito de gua quente e registar diariamente osconsumos;

Proceder com registos dirios de nmero de utilizadoresdos recintos;

Recolher facturas mensais de combustvel utilizado pelosaparelhos de aquecimento de gua;


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Aquecimento de Processos Recolher Dados

Caractersticas das cargas trmica

Tipo de combustvel, custos associados

Estimativa da eficincia do sistema instalado

Obter um esquema geral de todos os processos e avaliar a

viabilidade do acoplamento do sistema solar trmico a um ou maisprocessos industriais.

Identificar possveis medidas de recuperao de calor prioritrias naindstria em avaliao (medidas j aplicadas, estado de conservaodo isolamento, processos em que a HR no economicamentevivel).

Oportunidades de Aplicaode Colectores Solares - Indstri

Estimar a temperatura mnima disponvel aps a (hipottica)aplicao de todas as medidas realsticas de recuperao de calor.Se esta temperatura for igual, por exemplo, a 80 C no faz sentidoa aplicao de colectores solares. Por outro lado, se for 50 C, ento

existe um potencial concreto para a instalao de colectores solares. Pr aquecimento de gua a partir de valores muito baixas de

temperaturas. No entanto, os casos na indstria em que as medidasde recuperao de calor (HR) no podem ser aplicadas so raros.

Situaes em que gua quente, em vez de vapor, directamenteutilizada no processo, fazendo com que a "carga disponvel para osolar seja realmente igual carga total da indstria.


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DimensionamentoDados de utilizao / Perfil do consumo

Temperatura da gua da rede

Temperatura da gua de utilizao

Caractersticas do armazenamento

Dados de radiao solar do lugar

Rendimento ptico do colector

Coeficiente de perdas

Disponibilidade de espao para implantao de colectores

Seleco do Equipamento

0 C 30 C 60 C 90 C 120 C

Colector sem Cobertura

Colector Plano Preto Bao

Colector Plano Selectivo

Colector CPC

Tubo de Vcuo

Tipo de Colector


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DIMENSIONAMENTO DETUBAGENS

Transporte de Energia

Dimensionamento da rede tubagem.

Rendimento do colector

Coeficiente de perdas

rea de captao

Caudal recomendado

Velocidade recomendada

Caudal total

Clculo das perdas de carga na rede tubagem.

Clculo das perdas de carga singulares.


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Transporte de EnergiaCobre -Amplamente utilizado em todo o tipo de instalaes porser tecnicamente adequado e economicamente competitivo.

Ao negro -Pode ser utilizado no circuito primrio, mas s aconselhado para grandes caudais. A sua manipulao e montagem mais complicada que no caso do cobre e necessita ser pintado naparte externa para o proteger da corroso.

Ao galvanizado -No pode ser usado no circuito primrio jque com temperaturas superiores a 65 C o zinco sofre corroses. Asua utilizao tem vindo a diminuir, pois com o aumento do custo damo de obra deixa de ser competitivo.

Ao inox - Utilizao crescente nos ltimos anos, boaresistncia corroso, fcil de cortar. No entanto, os acessrios(bicones) NO SO ADEQUADOSNO SO ADEQUADOS a temperaturas de sistemassolares trmicos.

Transporte de Energia

A espessura do isolamento mnimorecomendado nas tubagens de a 25.4 mm de

espessura para k = 0.036 W / (m2 C).

O isolamento aplicado no exterior deve sermecanicamente protegido das intempries e daradiao UV.


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FONTE: Refernc ia n 3.FONTE: Refernc ia n 3.

FONTE: Refernc ia n 4.FONTE: Refernc ia n 4.


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ELECTRO-CIRCULADORES

Determinadas ascondies de servio, possvel escolher abomba apropriada, emfuno:

do aumento depresso necessrio(perdas de carga edesnvel no

enchimento)

e do caudalcirculante.

ELECTRO-CIRCULADORES

ARMAZENAMENTO


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Armazenamento

Armazenar energia calorfica suficiente parasatisfazer as necessidades do utilizadordurante perodos de ausncia ou escassezde radiao solar.

Armazenamento


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Seleco de DepsitosO volume ptimo de acumulao depende do tipo decolectores, do local e das caractersticas do consumo.

De uma maneira geral o volume de armazenamento idntico ao consumo dirio. Valores superiores nooriginam maiores economias.

Se o volume acumulado menor conseguem-se maiorestemperaturas de acumulao mas com um menorrendimento.

Seleco de DepsitosO sistema de armazenamento deve garantirprioritariamente o uso da energia solar face energia convencional.

Sempre que possvel, separar o depsito

acoplado ao sistema solar do depsito ligadoao sistema de apoio.

Procurar depsitos termo-vitrificados ou emao inox.

O isolamento deve ser completo comespessura mnima de 80 mm, dependendo domaterial utilizado.


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Directo com vlvula de 3 vias

Permutador do tipo serpentina,com vlvula de 3 vias


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Permutador de calor externo

Permutador Externo, 2 Depsitos


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Piscina ao Ar Livre

Piscina Coberta


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Piscina coberta com a produo de AQS e pr-aquecimento da piscina

Princpio de uma insta lao deaquecimento solar - processo industrial


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Unifilar

distribuio do

circuito primrio

Indirecto, distribuio do circuito primrio com v3v


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EXECUO

Vlvulas de Equilibragem


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Cuidados Necessrios

Execuo

(Excesso de Calor Pelcula de proteco queimada)(Excesso de Calor Pelcula de proteco queimada)

IMPLICAIMPLICAESES

Soldadura

CalorCalorDecapanteDecapante Calor Solda Calor SoldaLimpeza de excedentesLimpeza de excedentes CRTICOCRTICO:: Tempo de respostaTempo de resposta

para a Correco da Situao.para a Correco da Situao.

CortarCortar

Rebarbar / LixarRebarbar / LixarDesengordurarDesengordurar


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Execuo da Soldadura

Execuo da Soldadura


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Execuo da Soldadura

Execuo da Soldadura


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Execuo da Soldadura

Seleco e Aplicao deAcessrios

A ESTANQUECIDADE DO CIRCUITO DEPENDE DAA ESTANQUECIDADE DO CIRCUITO DEPENDE DACORRECTA APLICAOCORRECTA APLICAO DOS ACESSRIOS.DOS ACESSRIOS.

SoldaSolda CravarCravar EncaixeEncaixe

RoscaRosca ApertoAperto


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Posicionamento Correctodo Purgador de Ar


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sada de um grupo de sada de um grupo decolectores deve ser semprecolectores deve ser semprecolocado umcolocado um purgadorpurgador de ar.de ar.

Comando e ControloExcluir sistemas que disponham somente de um simples termostato(no colector ou no armazenamento) como nico parmetro paradeterminar o funcionamento das bombas.

Para sistemas de grande dimenso optar por controladores compossibilidades de adaptao de data logger.


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Pares Galvnicas de alguns metais e ligascomercializados, em contacto com a gua

do mar

FONTE:FONTE: Corros ion Engineer ingCorrosion Engineer ing,, MarsMars G. Fontana, 1987G. Fontana, 1987

+ Resistente+ Resistente

- Resistente- Resistente

Execuo Correcta da RedeTubagem Placas de Beto


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Execuo Correcta da RedeTubagem Chapa Ondulada

Acessrio utilizado natravessia de chapas

onduladas

MANUTENO


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Os sistemas de colectores solares trmicosrequerem poucas aces de manutenopara funcionarem eficientemente num tempode vida til estimado em cerca de 15.

Muito mais que intervenes de manutenopura, a maioria das aces necessriasdurante a operao do sistema solarcorrespondem a inspeces peridicas.

MANUTENO

CAMPO DE COLECTORES

CIRCUITO PRIMRIO

CIRCUITO SECUNDRIO

COMPONENTES ELCTRICOS


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MANUTENOPREVENTIVA

Consiste essencialmente na

inspeco visual peridica doscomponentes j referenciados.

MANUTENOCORRECTIVA

Baseia-se na resoluo dosproblemas identificados na fasede manuteno preventiva.-Reparao-Substituio-Upgrade


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Assegurar arranques apropriados das instalaes eposteriores ajustamentos com base nalguns dadosmensais de medies de parmetros bsicos do sistema(ganhos solar, temperaturas, caudais, etc).

Produzir telas finais detalhadas e regras de operao emanuteno que devem ser fornecidas (s) pessoa(s)responsvel pelo funcionamento da instalao.

Monitorizar continuamente, por controlo remoto, com apossibilidade de envio de alertas de alarme (via SMS, porexemplo) instalaes de grande dimenso.

Nomear sempre um responsvel pelo funcionamento dainstalao solar.

OUTRAS RECOMENDAES

MONITORIZAO


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Objectivos da MonitorizaoDeterminar a quantidade de energia solar convertida e fornecidaao consumo, bem como a contribuio, para o mesmo consumo,da fonte de energia de apoio presente. As medies realizam-seem contnuo por um perodo relativamente longo, da ordem de umms, a fim de reduzir o impacto sobre os resultados do carcteraleatrio quer da radiao solar quer do consumo.

InstrumentaoContador de gua e de calorias,

Contador de electricidade e/ou de gs,

Contadores horrios,

Integrador solar ou piranmetro,

Sondas de temperatura,

Medidor de caudal,

Termmetro;


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Recolha e tratamento de dados Radiao solar disponvel no plano do colector,

Caudal de circulao dos circuitos (primrio e secundrioquando existem),

Temperaturas a entrada e a sada do campo doscolectores,

Temperatura nos depsitos de acumulao e noutrospontos de dbito de energia,

Volume de gua diria consumida,

Temperaturas da gua da rede e de consumo,

Energia de apoio;

Alguma LITERATURA

1. The Ultimate Pool Maintenance Manual. Mc Graw Hill. TerryTamminen.

3. Active Solar Heating Systems Design Manual. American Society of

Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers, Inc. incooperation with Solar Energy Industries Association.

4. Instalaes Solares Manual. Sociedade Portuguesa de EnergiaSolar / INETI.

5. Solar Heating Systems for Houses A Design Handbook for SolarCombi Systems. James and James / IEA.

2. Plumbing. Roy Treloar. Blackwell Science. Colchester Institute

6. Redes de Distribucin de Fluidos Trmicos. Conservacion deEnergia.IDAE.

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