O aquecimento solar ativo é um sistema que aproveita a energia solar através de dispositivos técnicos, como coletores solares, para convertê-la em calor utilizável num edifício. Ao contrário do aquecimento solar passivo, que depende de projetos arquitetônicos e materiais que aproveitam naturalmente a luz solar (por exemplo, janelas voltadas para o sul e isolamento térmico), o aquecimento solar ativo utiliza tecnologia para capturar e transferir energia solar para o espaço residencial.
Um exemplo típico de aquecimento solar ativo é um coletor solar , que absorve a radiação solar e a transfere para um fluido térmico (como água ou ar) que é então distribuído para aquecer um edifício ou fornecer água quente. Os sistemas ativos podem incluir bombas, ventiladores e controles para regular a transferência de calor.
As principais diferenças entre o aquecimento solar ativo e passivo são a necessidade de componentes técnicos nos sistemas ativos e a sua maior eficiência, pois permitem um controle mais preciso da energia solar captada. Em contraste, o aquecimento solar passivo depende principalmente da geometria e dos materiais da construção para aproveitar a energia solar naturalmente.
Definição de aquecimento solar
A energia solar térmica aproveita a conversão direta da energia solar em energia térmica . Por outro lado, existe a energia solar fotovoltaica que converte a luz solar em eletricidade. O sistema pode então converter a eletricidade gerada nos painéis fotovoltaicos em energia térmica através de bombas de calor.
Os painéis solares térmicos são também utilizados para a produção de água quente sanitária (AQS).
Operação de aquecimento solar ativo
O funcionamento do aquecimento solar ativo envolve a utilização de sistemas e componentes específicos para captar e converter a energia solar em calor, que é posteriormente distribuído para aquecer espaços ou água.
O processo operacional básico é descrito abaixo:
- Captação de energia solar : O sistema de aquecimento solar ativo consiste em coletores solares que são instalados em áreas expostas à luz solar direta, como telhados ou estruturas independentes. Esses coletores são projetados para absorver a radiação solar e convertê-la em calor.
- Transferência de calor : Dentro dos coletores solares existem tubos ou dutos por onde circula um fluido de transferência de calor, que geralmente é uma mistura de água e glicol (para evitar congelamento em climas frios). À medida que a radiação solar atinge os coletores, o fluido de transferência de calor aquece.
- Armazenamento de calor : O fluido de transferência de calor quente é direcionado para um sistema de armazenamento térmico, como um tanque de calor ou acumulador. Neste tanque, o calor é armazenado para uso posterior, permitindo que o calor esteja disponível mesmo à noite ou em dias nublados.
- Distribuição de Calor : O calor armazenado é utilizado para aquecer água ou ar, dependendo da aplicação específica. No caso de sistemas de aquecimento de água, o fluido de transferência de calor quente passa por um trocador de calor que transfere o calor para a água potável ou para o sistema de aquecimento doméstico. Para sistemas de aquecimento de ar, o calor é utilizado para aquecer o ar, que é então distribuído através de dutos ou radiadores.
- Controle automatizado : A maioria dos sistemas de aquecimento solar ativos possui um sistema de controle automático que regula o funcionamento dos coletores solares e a transferência de calor para o sistema de armazenamento e distribuição. Este controle pode ajustar a operação com base na demanda de calor e nas condições climáticas.
- Complemento de energía convencional : En ocasiones, los sistemas de calefacción solar activa pueden contar con una fuente de respaldo, como calentadores eléctricos o de gas, para asegurar la disponibilidad de calor en situaciones donde la radiación solar no es suficiente, como en días nublados o durante a noite.
Diferença entre aquecimento solar ativo e passivo
A principal diferença é que o aquecimento ativo utiliza a radiação solar para fornecer aquecimento à casa através de algum mecanismo adicional. Pelo contrário, o aquecimento passivo utiliza diretamente a radiação solar.
- Os sistemas ativos utilizam elementos mecânicos e elétricos adicionais. Por outro lado, os sistemas passivos utilizam a radiação solar diretamente.
- Os sistemas ativos não necessitam de um projeto de construção especial.
- Nos sistemas passivos, a radiação solar é captada por um elemento da própria estrutura, enquanto os sistemas ativos necessitam de coletores separados.
- Podemos usar sistemas ativos em praticamente qualquer local e tipo de edifício.
- O aquecimento solar ativo é mais caro do que o sistema passivo para construir e operar.
- Nos sistemas ativos, o calor pode ser obtido a partir da eletricidade gerada nos painéis fotovoltaicos.
O conceito de arquitetura bioclimática aproveita o conceito de energia solar passiva para criar um ambiente confortável na casa.
Vantagens
- Fonte de energia renovável: A energia solar é uma fonte de energia renovável e praticamente inesgotável, que reduz a dependência de combustíveis fósseis e contribui para a sustentabilidade.
- Custos de energia reduzidos: Este sistema pode reduzir significativamente os custos de aquecimento doméstico, pois utiliza energia solar gratuita em vez de fontes de energia convencionais.
- Baixo impacto ambiental: Ao contar com uma fonte de energia limpa e não gerar emissões de gases com efeito de estufa, o aquecimento solar ativo contribui para reduzir a pegada de carbono e mitigar as alterações climáticas.
- Independência energética: permite que os proprietários de casas ou edifícios gerem a sua própria energia térmica, tornando-os menos dependentes dos fornecedores de energia convencionais.
- Sistemas duráveis: Normalmente têm uma vida útil longa e requerem manutenção relativamente baixa, garantindo um investimento a longo prazo.
Desvantagens
- Investimento inicial: A instalação pode ter um custo inicial significativo, que inclui a aquisição de painéis solares, coletores solares e sistemas de armazenamento de calor.
- Dependência das condições solares: A eficiência depende em grande parte da quantidade de luz solar disponível. Em dias nublados ou à noite, são necessários sistemas de backup.
- Espaço necessário: A instalação de painéis solares e coletores pode exigir espaço no telhado ou no solo, o que pode ser um problema em propriedades com espaço limitado.
- Sazonalidade: O aquecimento solar ativo pode ser menos eficaz no inverno, quando os dias são mais curtos e a intensidade solar é menor.
- Custos de manutenção: Embora os custos de manutenção sejam geralmente baixos, os sistemas de aquecimento solar activo podem exigir manutenção ocasional para garantir um funcionamento ideal.