Um dos usos da energia solar térmica é a obtenção de água quente sanitária (AQS). Os coletores solares capturam energia da radiação solar para aumentar a temperatura de um fluido.
Água quente sanitária (AQS) é a água destinada ao consumo humano que foi aquecida. Se utiliza para:
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Usos sanitários (banheiros, chuveiros, etc.).
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Usos de limpeza (lava-louças, máquina de lavar, etc).
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Sistemas de aquecimento.
Em termos energéticos, um sistema de água quente sanitária representa entre 25 e 40% do consumo de energia das residências.
A obtenção de AQS é uma forma de aquecer água a partir de energias renováveis que evita o uso de aquecedor elétrico de água. No caso de sistemas de aquecimento, é uma alternativa à bomba de calor.
Como obter água quente sanitária usando energia solar?
A maneira mais fácil de obter água quente sanitária é por meio da energia solar.
Água quente pode ser transportada, pois permite o transporte de energia. A água aquecida pode ser armazenada em um tanque bem isolado ou pode ser circulada através de um circuito de aquecimento para aquecer uma casa.
Os elementos básicos que constituem uma instalação AQS são:
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Aquecedor de água
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Bomba de circulação
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Pipelines
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Medidores de vazão
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Válvulas para distribuição de água quente aos pontos de consumo.
A obtenção de água quente sanitária é uma das aplicações mais utilizadas da energia solar térmica. É uma boa opção para residências unifamiliares e também para comunidades de vizinhança.
Desempenho de uma instalação solar de água quente sanitária
O desempenho solar é determinado pelo ângulo que os raios do sol formam em relação ao solo. No verão, o Sol é mais perpendicular ao solo do que no inverno, de modo que no verão recebemos mais radiação solar.
A energia necessária para aquecer a água quente sanitária a uma determinada temperatura depende da temperatura inicial da água; antes de passar pelo circuito. Portanto, no inverno, quando a água que vem da rede geralmente é mais fria, será necessária mais energia térmica do que no verão.
As instalações solares de água quente sanitária requerem um acumulador de água para que a água aquecida seja armazenada num tanque bem isolado para o momento de utilização.
Isso se deve essencialmente a dois motivos:
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Devido à diferença de radiação solar recebida durante as diferentes horas do dia, sem falar na radiação solar nula recebida à noite e,
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Porque não vamos usar água quente constantemente, ou seja, a maior parte do dia não usaríamos água, mas quando queríamos tomar banho, usaríamos muita água quente em muito pouco tempo.
Como dimensionar um sistema AQS?
Do ponto de vista económico, não é possível pretender dimensionar uma instalação de energia solar térmica para obter toda a água quente sanitária de que necessitamos ao longo do ano. Nesse caso, teríamos que planejar uma instalação muito maior para poder obter uma grande quantidade de energia térmica no inverno.
Uma solução seria lavar com água quente e adicionar água fria, mas não seria razoável nem o custo nem o impacto no meio ambiente.
Existem muitos regulamentos em diferentes países que regulam o tamanho das instalações de energia solar térmica para AQS. O objetivo é que sejam construídos para um consumo razoável no verão e que tenham um sistema auxiliar quando o sistema não atingir a temperatura desejada da água.
Tipos de instalações de sistema de água quente
Existem dois tipos de instalações sanitárias de água quente (ou aquecedores):
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Instalações de água quente sanitária em circuito aberto. A água potável passa diretamente pelos coletores solares. Este sistema reduz custos e é mais eficiente. No entanto, apresenta problemas em áreas com temperaturas muito baixas ou com alta concentração de sais.
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Instalações de água quente sanitária em circuito fechado. Dois sistemas são diferenciados: fluxo termossifão e fluxo forçado.
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Sistemas instantâneos. Esses sistemas aquecem a água quando necessário.
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Sistemas acumuladores. É o sistema mais comum; a água quente é armazenada em acumuladores térmicos para fornecimento quando necessário.