Um sistema solar de circulação forçada é uma instalação solar térmica em que a água circula dentro do circuito acionada por uma bomba.
Ao contrário das instalações solares com termossifão, este sistema não movimenta a água quente até ao ponto mais alto do circuito fechado, mas faz com que desça desde os colectores solares até ao local onde se encontra o acumulador.
Em muitos casos não é viável a instalação de equipamentos de energia solar térmica para obtenção de água quente sanitária por termossifão, dado que a localização dos colectores solares é muitas vezes acima do reservatório.
Este sistema de energia renovável é necessário em sistemas de piso radiante.
Nestes sistemas solares térmicos, a água que circula entre os colectores solares e o acumulador não pode fazê-lo por convecção natural uma vez que a água mais quente já se encontra no seu ponto mais alto. Para isso, você precisará de uma bomba d'água convencional e, portanto, de uma fonte externa de energia elétrica.
Os sistemas forçados são sempre indiretos, exceto para usos de ar condicionado em piscinas, onde o próprio sistema de acionamento de filtragem de água da piscina pode ser utilizado.
Ao utilizar uma fonte de energia externa, esta forma de captação de energia solar não pode mais ser considerada um sistema de energia solar passivo.
Vantagens do sistema de circulação forçada
As vantagens dos sistemas solares de circulação forçada são:
- A estrutura da casa não determina a sua localização. O depósito de água quente pode ficar no interior do edifício e no exterior será apenas necessário instalar os painéis solares.
- Melhor proteção da bateria: A possibilidade de colocar a bateria dentro de casa permite instalar uma bateria maior, é melhor isolada. Ao não ficar exposto às intempéries, sua durabilidade melhorará.
- Melhor eficiência térmica: a eficiência térmica para aquecimento de água é maior que no sistema solar térmico com termossifão porque ao poder regular a velocidade da água que circula pelo coletor solar, pode ser otimizada para obter o maior desempenho térmico de acordo com as leis da termodinâmica.
Desvantagens do sistema de circulação forçada
Por outro lado, os sistemas de circulação forçada implicam alguns inconvenientes:
- O sistema requer a instalação de uma bomba d'água para permitir a circulação da água. A presença da bomba implica um aumento nos custos de manutenção uma vez que existem mais elementos com possibilidade de sofrer avarias.
- Necessita de ter um ponto de eletricidade para poder utilizar energia elétrica.
- A eficiência energética geral é inferior à do sistema termossifão. Embora a eficiência térmica seja maior, deve-se somar o consumo de energia elétrica para o funcionamento da bomba d’água.
Elementos básicos de um sistema solar com circulação forçada
As instalações de energia solar térmica com circulação forçada possuem os seguintes elementos:
Coletores solares
Os coletores solares são responsáveis por transformar a radiação solar em energia térmica. Como que en estos montajes la circulación del fluido a través del captador es forzada, las pérdidas de carga (resistencia al paso del agua) no son una limitación importante en cuanto a su valor, ya que se podrán compensar a la hora de elegir la bomba de água. O que será vital é conhecer as perdas de pressão para selecionar a bomba circuladora ideal.
Nas instalações de circulação forçada, os coletores solares verticais e/ou horizontais podem ser utilizados de forma intercambiável dependendo dos critérios de integração, embora os verticais tenham melhor desempenho.
Acumulador de corrente quente
O acumulador é um tanque onde é armazenada água aquecida. Este tipo de montagem permite a utilização de diversas variantes relativamente ao acumulador, dado que o circulador fará passar a água através do permutador de calor que incorpora.
Termostato diferencial
Termostatos diferenciais controlam a bomba para que ela bombeie água apenas nos momentos em que possa haver ganho de energia. Evitar o desperdício de energia durante a noite ou quando a radiação solar recebida é insuficiente.
O termostato diferencial compara continuamente as temperaturas do coletor e do acumulador, conectando ou desconectando a bomba dependendo de qual temperatura for mais alta.
Elementos de segurança
Para proteger o coletor solar da sobrepressão, é obrigatória a instalação de uma válvula de segurança em cada grupo ou fila de painéis solares.
Por outro lado, o circuito primário será equipado com um grupo de segurança que será composto por pelo menos:
- um vaso de expansão
- uma válvula de segurança
- um manômetro.
Da mesma forma, estas instalações incorporarão sistemas de proteção ativa contra baixas temperaturas (geada) ou altas temperaturas (sobreaquecimento).
Grupo de circulação
O grupo de circulação permite a circulação do fluido pelo circuito, geralmente é uma bomba.
O grupo de circulação está geralmente localizado na parte inferior do acumulador (entrada de água fria), próximo ao fundo dos coletores. Além disso, você terá os seguintes elementos:
- Circulador eletromecânico para circuitos fechados, do tipo utilizado em circuitos de aquecimento.
- Válvula anti-retorno, para evitar circulação reversa descontrolada.
- Regulador de fluxo, que permitirá ajustar o fluxo do circuito.
- Filtro, que garantirá a durabilidade dos elementos do circuito.