A função de uma instalação de energia solar térmica é aproveitar a energia solar para gerar calor. Os painéis solares dessas instalações captam o calor da radiação solar que incide sobre eles para aquecer um fluido. As diferentes formas de aproveitamento deste fluido quente permitem utilizar este tipo de energia renovável em múltiplas aplicações.
Uma instalação de energia solar térmica consiste em:
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Coletores solares
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Circuitos primários e secundários
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Trocador de calor
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Bateria, bombas
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Vidro de expansão
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Pipelines
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Painel de controle principal.
A energia solar térmica é um sistema de energia solar cujo objetivo é aproveitar o Sol para obter calor. As usinas térmicas solares usam esse sistema de energia para gerar eletricidade. No entanto, neste artigo centramo-nos principalmente nas instalações domésticas de produção de água quente sanitária e aquecimento.
Coletor solar
O coletor solar é um tipo de painel solar projetado para aproveitar a energia solar térmica.
Os coletores solares são os elementos que captam a radiação solar e a convertem em energia térmica, em calor.
Eles geralmente são cobertos por vidro. O vidro que cobre o coletor não só protege a instalação, mas também conserva o calor, produzindo um efeito estufa que melhora o desempenho do coletor.
Os coletores solares são compostos dos seguintes elementos:
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Capa: É transparente, pode ou não estar presente. Geralmente é feito de vidro, embora também se use plástico, por ser mais barato e administrável, mas deve ser um plástico especial. Sua função é minimizar as perdas por convecção e radiação e, portanto, deve ter a mais alta transmitância solar possível.
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Canal de ar: É um espaço (vazio ou não) que separa a tampa da placa absorvente. Sua espessura será calculada levando-se em consideração de forma a equilibrar as perdas por convecção e as altas temperaturas que podem ocorrer se for muito estreita.
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Placa absorvente: A placa absorvente é o elemento que absorve a energia solar e a transmite para o líquido que circula pelos tubos. A principal característica da placa é que ela deve ter alta absorção solar e baixa emissão térmica. Como os materiais comuns não atendem a esse requisito, os materiais combinados são usados para obter a melhor taxa de absorção / emissão.
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Tubos ou dutos: Os tubos tocam (às vezes soldados) na placa absorvente para que a troca de energia seja a melhor possível. Pelos tubos circula o líquido que será aquecido e irá para o tanque de acumulação.
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Camada isolante: A finalidade da camada isolante é cobrir o sistema para evitar e minimizar perdas. Como o isolamento é o melhor possível, o material isolante deve ter baixa condutividade térmica.
Quais são os tipos de coletores solares?
Os três principais tipos de coletores solares são:
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Coletores solares térmicos de placa plana.
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Coletores solares térmicos com tubos de vácuo.
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Coletores térmicos solares parabólicos.
Nos coletores solares de placa plana, a alma do sistema é uma cerca vertical de tubos metálicos, para simplificar, que conduzem água fria em paralelo, conectada na parte inferior por um tubo horizontal à tomada de água fria e na parte superior por outra semelhante. no retorno.
No sistema de coletores solares térmicos de tubos de vácuo, os tubos metálicos do sistema anterior são substituídos por tubos de vidro, encapsulados, um a um, em outro tubo de vidro entre o qual o vácuo é feito como isolamento.
Nos coletores térmicos solares parabólicos, os coletores têm uma forma parabólica para concentrar toda a radiação solar recebida em uma superfície em um ponto por onde passa o fluido térmico.
Os sistemas parabólicos são geralmente usados para gerar vapor e com o vapor para mover turbinas para obter eletricidade. É uma forma de obtenção de energia elétrica por meio da energia solar sem o uso de painéis fotovoltaicos.
Circuito primário
O circuito primário de uma instalação de energia solar térmica é um circuito fechado, que transporta o calor do coletor para o acumulador (sistema que armazena calor). O líquido aquecido (água ou uma mistura de substâncias que podem transportar calor) transporta o calor para o acumulador. Uma vez resfriado, ele retorna ao coletor para reaquecer e assim por diante.
Trocador de calor
O trocador de calor aquece a água potável por meio do calor captado pela radiação solar. Ele está localizado no circuito primário, em sua extremidade. Tem o formato de uma serpentina, pois desta forma, é possível aumentar a superfície de contato e, portanto, a eficiência.
A água que entra no tanque, desde que esteja mais fria que a bateria, vai aquecer. Essa água, aquecida nas horas de sol, ficará disponível para consumo posterior.
Acumulador
O acumulador é um tanque onde se acumula a água aquecida útil para o consumo. Possui entrada para água fria e saída para água quente. O frio entra embaixo do acumulador onde encontra o trocador, à medida que aquece se move para cima, que é por onde sairá a água quente para consumo.
Internamente possui um sistema para evitar o efeito corrosivo da água quente armazenada nos materiais. No exterior possui uma camada de material isolante que evita a perda de calor e é recoberto por um material que protege o isolamento de possíveis humidades e golpes.
Circuito secundário
O circuito secundário ou de consumo, (circuito aberto), entra na água fria de abastecimento e na outra extremidade é consumida a água aquecida (chuveiro, pia, ...). A água fria passa primeiro pelo acumulador, onde aquece a água quente até atingir uma determinada temperatura. Os canos de água quente ao ar livre devem ser cobertos com isolamento.
Bombas hidráulicas
As bombas hidráulicas, caso a instalação seja de circulação forçada, são do tipo recirculação (normalmente são duas por circuito). Uma bomba funciona metade do dia, e o casal, metade do tempo restante.
Nada a ver com as bombas hidráulicas usadas em um sistema híbrido de energia solar e hidrelétrica.
Vidro de expansão
O vaso de expansão absorve variações no volume do fluido de transferência de calor, que circula pelos dutos coletores, mantendo a pressão adequada e evitando a perda de massa fluida. É um recipiente com uma câmara de gás separada da de líquidos e com uma pressão inicial que depende da altura da instalação.
O mais utilizado é com vaso de expansão fechado por membrana, sem transferência de massa para fora do circuito.
Pipelines
As tubulações da instalação são revestidas com isolante térmico para minimizar as perdas termodinâmicas com o meio ambiente.
Painel de controle
Existe também um painel de comando principal na instalação solar térmica, onde as temperaturas são indicadas a todo o momento (um regulador térmico), para que o funcionamento do sistema possa ser controlado a qualquer momento. Também aparecem os relógios encarregados da troca de bombas.
