Fundamentos De Hidrostática E Calorimetria

Aplicações de Calorimetria e Hidrostática

Construção de Sistema de Aquecimento Solar

O SISTEMA ASBC

Princípio de Funcionamento

O sistema ASBC tem o mesmo princípio de funcionamento do sistema tradicional de aquecimento solar de água, diferenciando-se do mesmo pelo tipo de material utilizado e da possibilidade de autoconstrução.

O funcionamento do ASBC se inicia quando a energia solar irradiante, luz e infravermelho, incidem sobre a superfície preta dos coletores. A energia absorvida transformasse em calor e aquece a água que está no interior dos coletores. A água aquecida diminui a sua densidade e começa a se movimentar em direção à caixa, dando início a um processo natural de circulação da água, chamado de termo-sifão. Para tanto o reservatório deve estar mais alto que os coletores. Esse processo é contínuo, enquanto houver uma boa irradiação solar ou até quando toda água do circuito atingir a mesma temperatura.

A água aquecida fica armazenada num reservatório termicamente isolado que evita perda de calor para o ambiente. No ASBC o sistema de apoio térmico é formado por um chuveiro elétrico ligado em série com um dimmer (controlador eletrônico de potência de um chuveiro elétrico), que permite um ajuste fino na elevação da temperatura da água do banho.

A tubulação que interliga os coletores, o reservatório e o chuveiro elétrico pode ser montada com os tubos tradicionais de PVC utilizados normalmente em instalações hidráulicas residenciais.

A operação do sistema ASBC pode ser explicada com maior facilidade se dividir todo o sistema em quatro partes fundamentais:

Figura 1. Representação de um ASBC residencial.

Reservatório

Tem a função de armazenar, no decorrer de um dia, a água aquecida pelo coletor solar.

Em seu interior ficam dois componentes típicos do ASBC; são eles:

- Torneira de boia associada a um tubo vertical. Serve para levar água fria ao fundo da caixa.

- Pescador. Serve para levar ao chuveiro a água que fica na camada de água mais alta e mais quente dentro da caixa.

Além da caixa de água tradicional, em nossa visão a melhor e mais prática opção, outros recipientes industrializados tais como; o tambor de plástico ou a caixa de EPS (isopor) revestida interiormente com filme plástico pneumático (à prova de vazamento), podem servir como reservatório.

Independente do tipo de recipiente utilizado, todos devem receber um isolamento térmico externo para minimizar as perdas de calor nas laterais e na tampa superior. Mas conhecemos aplicações sem isolamentos, já que isso depende muito das necessidades térmicas do usuário.

Coletor - o principal componente de um aquecedor solar de água.

O coletor solar tem a função de aquecer água. Com a incidência de a luz solar em sua superfície exposta ao sol, a água armazenada em seu interior aquece e diminui de densidade, tornando-se mais leve que a água fria. Assim, a água presente no interior dos coletores se movimenta para o reservatório e simultaneamente a água estocada no reservatório flui em direção ao coletor.

Os coletores do ASBC são fabricados com placas e forro de PVC. Em breve será oferecida tecnologia

semelhante baseada no polipropileno alveolar. Os coletores ASBC se diferem dos outros por não utilizarem caixa e cobertura de vidro, que permitem a obtenção do efeito estufa (aquecimento adicional).

A obrigatória ausência da cobertura de vidro não permite que a água aqueça demais, o que afetaria a integridade dos componentes de PVC, que tem limite de temperatura. Isto traz vantagens como: redução do perigo da água quente ferir crianças e a possibilidade do uso de tubos de PVC de água fria, entre outras.

Misturador de água quente e sistema de apoio térmico

O misturador permite que a água aquecida pela energia solar chegue ao chuveiro. Caso a água aquecida esteja a uma temperatura abaixo do desejado, o usuário complementa o aquecimento por meio do acionamento de um dimmer (controlador da energia fornecida pelo chuveiro elétrico). Nos sistemas tradicionais o apoio térmico normalmente fica instalado no reservatório térmico e o conjunto misturador tradicional necessita de tubulação prévia quente/fria.

Sistema hidráulico

A tubulação pode ser feita com tubos comerciais de PVC marrom, considerando a atual limitação térmica do coletor solar ASBC. Isto evita a utilização mais complexa e custosa dos tubos de cobre ou da tecnologia CPVC. Veja informações técnicas sobre tubos e conexões no site > projeto ASBC > dicas técnicas > DICA 05.

Sistema hidráulico e as geadas

Em regiões sujeitas à incidência de geadas, é possível que ocorra o congelamento da água dentro dos coletores e tubulações expostas durante as madrugadas dos dias mais frios.

Com o congelamento, a água sofre uma expansão em seu volume e provoca uma pressão nas paredes internas das placas coletoras e nos tubos de PVC. Felizmente, essa pressão é suportada pelas placas e pelos tubos de PVC, não comprometendo suas estruturas. Estas informações nos foram apresentadas por laboratórios associados a grandes fabricantes de equipamentos de PVC. Para os testes foram usados produtos novos e uma temperatura de - 5°C (menos cinco graus centígrados). Em nosso entender, poderemos manter esta boa característica de flexibilidade do PVC até o fim da vida do ASBC, desde que mantenhamos as placas e tubos sempre protegidos da radiação ultravioleta através da manutenção da qualidade da pintura preta do PVC.

Assim, o único inconveniente que as geadas podem causar é o de impedir a circulação da água nas primeiras horas da manhã. Mas com o aquecimento pelos primeiros raios solares, a água se descongela e volta a circular naturalmente, sem necessidade de nenhuma intervenção humana.

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