Instalação solar térmica

Usina de energia solar
Termelétrica

Componentes de uma instalação solar térmica

Componentes de uma instalação solar térmica

A função de uma instalação solar térmica é aproveitar a energia solar para gerar calor. Os painéis solares dessas instalações capturam o calor da radiação solar que cai sobre eles para aquecer um fluido. As diferentes maneiras de aproveitar esse fluido quente nos permitem usar esse tipo de energia renovável em múltiplas aplicações.

Uma instalação solar térmica consiste em:

  • Colecionadores solares
  • Circuitos primários e secundários
  • Trocador de calor
  • Acumulador, bombas
  • Vaso de expansão
  • Pipes
  • Painel de controle principal.

Coletor solar

O coletor solar é um tipo de painel solar projetado para o uso de energia solar térmica. O coletor solar também é chamado de coletor solar.

Os coletores solares são os elementos que captam a radiação solar e convertê-la em energia térmica para aquecer. Como colectores solares são conhecidos a placa plana, os colectores de tubo de vácuo e absorventes sem protecção ou isolamento. Os sistemas de coleta plana (ou plana) com cobertura de vidro são os mais comuns na produção de água quente sanitária. O vidro deixa os raios do Sol passarem, eles aquecem tubos metálicos que transmitem calor para o líquido interno. Os tubos são de cor escura, pois as superfícies escuras esquentam mais.

O vidro que cobre o coletor não apenas protege a instalação, mas também permite conservar o calor que produz um efeito estufa que melhora o desempenho do coletor.

Eles consistem de uma carcaça de alumínio fechada resistente a ambientes marinhos, uma estrutura de alumínio eloxat, uma junta perimetral isenta de silicone, isolamento térmico que respeita o ambiente de lã de rocha, cobertura de vidro solar de alta transparência e finalmente por tubos soldados de ultra-som.

Os coletores solares são compostos dos seguintes elementos:

  • Capa: é transparente, pode estar presente ou não. Geralmente é feito de vidro, embora eles também são usados em plástico, pois é menos caro e gerenciável, mas deve ser um plástico especial. Sua função é minimizar as perdas por convecção e radiação e, portanto, deve ter uma transmissão solar o mais alta possível.
  • Canal de ar: É um espaço (vazio ou não) que separa a cobertura da placa absorvente. Sua espessura será calculada levando-se em conta a finalidade de equilibrar as perdas por convecção e as altas temperaturas que podem ocorrer se forem muito estreitas.
  • Placa absorvente: A placa absorvente é o elemento que absorve a energia solar e a transmite para o líquido que circula nos tubos. A principal característica da placa é que ela deve ter uma grande absorção solar e uma redução de emissão térmica. Como os materiais comuns não atendem a esse requisito, os materiais combinados são usados para obter a melhor taxa de absorção / emissão.
  • Tubos ou eletrodutos: os tubos estão tocando (às vezes soldados) a placa absorvedora de forma que a troca de energia seja a maior possível. Pois os tubos circulam o líquido que vai aquecer e vai para o tanque de acumulação.
  • Camada isolante: O objetivo da camada isolante é cobrir o sistema para evitar e minimizar as perdas. Por que o isolamento é o melhor possível, o material isolante deve ter uma baixa condutividade térmica.

Tipos de coletores solares

Os três principais tipos de coletores solares são:

  • Coletores solares térmicos de placa plana
  • Coletores de tubo de vácuo solar termopar
  • Coletores solares térmicos parabólicos

Em coletores solares de placa plana, o núcleo do sistema é um portão vertical de tubos de metal, para simplificar, que conduzem a água fria em paralelo, conectado por um tubo horizontal até a entrada de água fria e acima por outro semelhante ao retorno.

No sistema de coletores solares térmicos de tubos a vácuo, os tubos metálicos do sistema anterior são substituídos por tubos de vidro, encapsulados, um a um, em outro tubo de vidro, entre os quais o vácuo é feito isolante.

Em coletores solares parabólicos, os coletores têm uma forma parabólica para concentrar toda a radiação solar recebida em uma superfície em um ponto através do qual o fluido térmico passa. Esses sistemas são geralmente usados para gerar vapor e com o vapor para acionar turbinas com as quais obter eletricidade. É uma forma de obter energia elétrica através da energia solar se você usar painéis fotovoltaicos.

circuito primário

O circuito primário de uma instalação solar térmica, é um circuito fechado, transporta o calor do coletor para o acumulador (sistema que armazena o calor). O líquido aquecido (água ou uma mistura de substâncias que podem transportar o calor) transporta o calor para o acumulador. Uma vez resfriado, retorna ao coletor para reaquecer e assim por diante.

Permutador de calor

O trocador de calor aquece a água potável através do calor captado pela radiação solar. Está localizado no circuito primário, no seu final. Tem uma forma serpentina, pois assim é possível aumentar a superfície de contato e, portanto, a eficiência.

A água que entra no acumulador, desde que esteja mais fria que a bobina, aquecerá. Esta água, aquecida durante as horas de sol, estará disponível para consumo posterior.

Acumulador

O acumulador é um tanque onde a água aquecida útil para consumo se acumula. Tem uma entrada para água fria e uma saída para água quente. O frio entra embaixo do acumulador onde está com o trocador, enquanto aquece se move para cima, que é onde a água quente virá 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 coberta por um material que protege o isolamento contra possíveis choques e umidade.

Circuito secundário

O circuito secundário ou de consumo (circuito aberto) entra no fornecimento de água fria e na outra extremidade a água aquecida é consumida (chuveiro, pia, ...). A água fria passa primeiro pelo acumulador, onde aquece a água quente até atingir determinada temperatura. Os canos de água quente do lado de fora devem ser cobertos por isoladores.

Bombas hidráulicas

As bombas hidráulicas, se a instalação for de circulação forçada, são do tipo recirculação (geralmente há dois por circuito), trabalhando uma metade do dia, e o casal, metade do tempo restante. A instalação consiste nos relógios que percorrem o sistema, trocam as bombas, de modo que uma trabalha as primeiras 12 horas e a outra as 12 horas restantes. Se houver duas bombas em operação, há a vantagem de, no caso de uma delas parar de funcionar, existir um substituto, para que o processo não possa ser interrompido quando uma delas falhar. O outro motivo a considerar, é que graças a essa troca a bomba não sofre tanto, mas é deixada para descansar, esfriar, e quando volta a estar em boas condições (após 12 horas) ela é colocada de volta nos trilhos. Isso faz com que as bombas possam prolongar o tempo de operação sem ter que fazer nenhum tipo de manutenção anterior.

No total e como definido acima, geralmente há 4 bombas, duas em cada circuito. Dois no circuito primário que bombeiam a água dos coletores e os outros dois no circuito secundário que bombeiam a água dos acumuladores, no caso de uma instalação do tipo de circulação forçada.

Nada a ver com as bombas hidráulicas usadas em um sistema híbrido de energia solar e energia hidráulica.

Embarcação de expansão

O vaso de expansão absorve variações de volume do fluido de transferência de calor, que circula pelos dutos coletores, mantendo a pressão adequada e evitando perdas da massa do fluido. É um recipiente com uma câmara de gás separada da de líquidos e com uma pressão inicial que depende da altura da instalação.

O que é mais usado é com vaso de expansão fechado com membrana, sem transferência de massa na parte externa do circuito.

Tubos

Os tubos da instalação são cobertos com um isolamento térmico para minimizar a perda termodinâmica com o ambiente.

Painel de controle

Há também um painel de controle principal na instalação solar térmica, onde as temperaturas são mostradas a cada momento (um regulador térmico), para que a operação do sistema possa ser controlada a qualquer momento. Os relógios responsáveis pela troca de bombas também aparecem.

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Última revisão: 31 de maio de 2018