Como dimensionar a instalação do aquecedor solar?

O aquecedor solar é uma grande solução para reduzir significativamente as despesas com a energia elétrica consumida pelas torneiras e pelo chuveiro para fornecer água quente. Você verá que sua utilização é bem simples. Além disso, conferirá também que é muito fácil dimensionar a instalação do aquecedor solar.

Para guiar, de forma técnica, o projeto de sistema solar para aquecimento, temos a NBR 7198/93. Entretanto, antes, é necessário entender os conceitos por trás do projeto. Sendo assim, vamos ver, neste post, como dimensionar as instalações, como funciona um aquecedor solar e as vantagens que ele traz para a edificação. Vamos lá!

O que é e como funciona o aquecedor solar?

O aquecedor solar é um sistema para aquecimento de água que utiliza o calor do sol. Existem dois tipos básicos de aquecedores: aquecedor a vácuo e coletor solar plano.

O aquecedor solar não usa eletricidade e nem gera energia elétrica. O sistema apenas aquece a água que passa por uma tubulação diretamente sob o sol, ficando disponível em um reservatório para uso.

Basicamente, o sistema de aquecimento de água por meio de energia solar compõe-se de:

  • coletores solares;
  • tubulações, válvulas e demais acessórios;
  • reservatório térmico (conhecido como boiler).

As placas dos coletores solares captam o calor do sol e transferem-no para a água. Essa água é transferida para o boiler (reservatório), que é composto por um tanque interno, de aço inox, de cobre ou de polipropileno (um tipo de plástico).

Como o reservatório é termicamente isolado, mantém a água aquecida para uso posterior.

Quais as vantagens de instalar um aquecedor solar?

Instalar um aquecedor solar em sua residência ou edificação apresenta várias vantagens. Diminuição de gastos com energia elétrica, por exemplo, é a principal. Abaixo, separamos outros benefícios da instalação do aquecedor solar:

  • a energia utilizada é gratuita e infinita;
  • não há taxas mensais para pagar (contas de energia);
  • seu imóvel será mais valorizado;
  • o uso do sistema trará inúmeras vantagens para o meio ambiente ao dispensar a eletricidade.

Vale ressaltar a vantagem de tomar uma medida sustentável, colaborando com o meio ambiente, apontado no último tópico. O chuveiro elétrico é indicado, diversas vezes, como vilão no consumo de energia elétrica. Utilizando o aquecedor solar, você dispensa o uso de eletricidade para realizar essa função, ajudando o meio ambiente.

Quais são os fatores essenciais para planejar e dimensionar um sistema solar fotovoltaico?

O dimensionamento do sistema de captação de radiação solar é um dos pontos mais importantes do projeto. Quando bem-feito, determina a viabilidade do investimento e garante a sua eficiência para a edificação.

Basicamente, três são os fatores mais importantes para serem levados em conta: o local de instalação, o perfil de consumo de água quente e a forma de instalação.

O primeiro refere-se à instalação dos coletores e do reservatório térmico. Devido à diversidade de telhados, deve-se analise com atenção qual o melhor tamanho do coletor solar e o modelo do reservatório. A decisão por qual coletor e reservatório será usado impactará no dimensionamento do sistema, influenciando assim a sua eficiência.

O segundo refere-se ao perfil de consumo de água quente da edificação. Quanto maior o consumo de água quente, maior a demanda por energia e, consequentemente, maior o volume de água do reservatório e maior a quantidade de coletores solares. Deve-se ficar atento à vazão de água do pontos de consumo e também do tempo de uso de cada um.

Por fim, o terceiro item refere-se à forma de instalação. Dependendo da forma de instalação, pode ser necessário o uso de alguns acessórios, como válvulas, bombas, etc. Estes acessórios irão impactar no valor final da instalação.

Como dimensionar o volume do aquecedor solar?

Na verdade, o que você precisa dimensionar diretamente é a sua demanda por água aquecida, isto é, quantos litros o sistema precisa deixar aquecidos por dia. A partir desses dados, os técnicos dimensionarão o sistema e os equipamentos.

Assim, você deve saber quais as saídas de água aquecida (chuveiro, banheira etc.) e quantas pessoas residem no imóvel, e utilizar a tabela seguinte:

APARELHO

VOLUME

N. DE PESSOAS

VOLUME APARELHO

Chuveiro

70 litros

 

 

Banheira

150 litros

 

 

Lavatório

20 litros

 

 

Pia da cozinha

25 litros

 

 

TOTAL

 

 

 
  • a coluna 1 indica os aparelhos com a capacidade de fornecer água quente à sua residência;
  • a coluna 2 mostra o volume médio por dia e por pessoa, consumido por cada aparelho. Para este valor, é importante saber qual a vazão de água de cada equipamento;
  • a coluna 3 relaciona o número de pessoas que cada aparelho atende. Normalmente, é o próprio número de residentes;
  • a coluna 4 totaliza o volume consumido para cada aparelho (valor da coluna 2 multiplicado pela coluna 3).

Portanto, basta preencher as colunas 3 e 4 e, ao final, somar os dados da coluna 4, obtendo o total de água necessário para o consumo de um dia.

Veja, no exemplo a seguir, o caso de uma residência na qual vivem 4 pessoas e só uma faz uso da banheira todos os dias:

APARELHO

VOLUME

N. DE PESSOAS

VOLUME APARELHO

Chuveiro

70 litros

4

70 X 4 = 280

Banheira

150 litros

1

150 X 1 = 150

Lavatório

20 litros

4

20 X 4 = 80

Pia da cozinha

25 litros

4

25 X 4 = 100

TOTAL

 

610 litros/dia

Nesse exemplo, o sistema deverá ser dimensionado para um consumo diário de 610 litros de água aquecida. Se não houver banheira, simplesmente coloque 0 (zero).

Como fazer o cálculo de incidência solar?

O cálculo de incidência solar serve para indicar e orientar a colocação dos coletores solares no telhado da edificação. A latitude influencia na projeção do sol na edificação, logo, para cada localidade específica, deve ser realizado um estudo distinto da localização de inserção dos coletores, otimizando o seu funcionamento.

Um instrumento que auxilia bastante no cálculo é o uso da carta solar. Atualmente, softwares de engenharia apresentam ferramentas próprias para prever a projeção solar na edificação em cada dia do ano.

Como prever a energia necessária para a eficácia do sistema de captação de energia solar?

São necessários, pelo menos, dois cálculos. Antes de tudo, deve-se calcular o volume do sistema de armazenamento por meio da fórmula:

Varmaz = Vconsumo x (Tconsumo – Tambiente)/(Tarmaz – Tambiente)

Para realizar os cálculos, utilizaremos o consumo diário apontado no cálculo de consumo, feito anteriormente neste mesmo texto.

Sendo assim, os elementos expressos na fórmula são:

Varmaz = 75% do consumo diário (volume ideal);

Vconsumo = 610;

Tconsumo = temperatura ideal de consumo da água quente, que costuma variar de 40º a 50º;

Tambiente = temperatura ambiente do local, que varia. Adotaremos 25º.

Logo, teremos:

V = 610 x (40º – 25º)/(50º – 25º) = 366 L (volume mínimo) — ou 75% do consumo diário da edificação = 457.5 (volume ideal). 

Com esses dados, já podemos calcular a energia necessária, expressa na seguinte fórmula:

Eutil = Varmaz x p x Cp x (Tarmz – Tambiente)/3600

Em que:

Eutil é a energia útil, calculada de acordo com a unidade Kwh/dia;

Varmaz é a capacidade de armazenamento, que deve ser, no mínimo, de 75% do total necessário;

P é a massa específica da água (1000 kg/m³);

Cp é o calor específico da água (4,18 kj/kg).

Dessa forma, temos:

Eutil = 458 x 1000 x 4,18 x (50 – 25)/3600 = 13,29 Kwh.

Essa é a quantidade diária de energia que precisa ser gerada pelos coletores solares, a fim de manter a água a ser utilizada na casa aquecida a uma temperatura de consumo ideal. A tabela do Inmetro lista os coletores solares disponíveis no mercado e a sua geração mensal de energia. Com esta informação, é possível saber quais e quantos coletores você vai precisar para o seu sistema.

Bom, você já sabe o que é e, basicamente, como funciona um aquecedor solar. Viu também como dimensionar a instalação do aquecedor solar para sua residência e como calcular o volume de armazenamento e energia necessária. Que tal considerar a utilização de energia limpa na sua casa, utilizando, para tal, apenas a energia do sol?

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6 thoughts to “Como dimensionar a instalação do aquecedor solar?”

  1. Quanto custo um aquecedor solar para 2 banheiros,cozinha,lavanderia,para uso de 04 pessoas, instalado na cidade de rio manso. Aguardo retorno. CONFORME A TABELA DE VOCES VAI GASTAR 600 LITROS. QUANTAS PLACAS DEVO USAR , QUANTOS LITROS DEVE SER O SBOLER.

  2. Bom dia,

    Prezados, gostaria de saber a relação dos preços entre as duas tecnologias.
    A quantidade de litros de água é igual a 600.

    Se puderem encaminhar essas informações, ficarei muito grato. Estou construindo a minha casa e quero adotar este tipo de facilidade.

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