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Componentes do Circuito Solar
Térmico em Circulação Forçada
Centro de Formação Profissional do Seixal
EFA NS - Curso deTécnico Instalador de Sistemas SolaresTérmicos
Área de Competência:
Manutenção de Órgãos e de Equipamento
Formador:
Euclides Rodrigues
Tema:
Componentes do Circuito SolarTérmico em Circulação Forçada
Trabalho realizado por:
Carlos Castanheira, n.º7
Fernando Chaira, n.º10
Nuno Joaquim, n.º21
08/06/2014
No âmbito do módulo de Manutenção de Órgãos e de Equipamento (MAOE),
ministrado pelo Formador Euclides Rodrigues, coube-nos a tarefa de realizar
um trabalho cujo o tema é: Componentes do Circuito Solar Térmico em
Circulação Forçada e suas funções.
Para ser possível a realização deste nosso trabalho, tivemos a necessidade de
proceder a várias pesquisas através da internet e a consulta de catálogos
relacionados com sistemas solares térmicos.
Dado que o objetivo proposto é o de enumerar os componentes aplicados numa
instalação solar de produção de AQS em circulação forçada, bem como as suas
finalidades, iremos iniciar este nosso trabalho fazendo uma breve descrição
sobre o sistema.
Introdução
Um sistema de circulação forçada é formado por um coletor solar ligado através
de um circuito a um depósito. No interior do circuito solar encontra-se água ou
um fluído de transferência de calor. A bomba de circulação do circuito solar é
ativada por um regulador diferencial de temperatura quando a temperatura no
interior do coletor é superior à temperatura de referência no depósito. Enquanto
no verão o sistema solar pode cobrir toda a necessidade de energia para o
aquecimento de água quente sanitária, no inverno e em dias de pouca insolação
serve para o pré-aquecimento da água. A parte do depósito que contém a água
quente pronta a ser utilizada, ou seja, a água que tem que estar sempre em
temperatura, pode ser aquecida por um permutador de calor ligado a uma
caldeira. O aquecimento auxiliar é comandado por um termóstato quando no
depósito a temperatura da água, desce abaixo da temperatura nominal desejada.
Vantagens - Adaptável a sistemas de qualquer dimensão, Flexibilidade da
instalação, Integração arquitetónica simples conectável ao sistema de
aquecimento.
Desvantagens - Sistema complexo, Temperatura elevada dos coletores
Os coletores de circulação forçada oferecem a possibilidade de satisfazer diversas
exigências, seja em termos de rendimento energético ou de tipologia.
A primeira necessidade que um sistema de coletores solares pode cobrir é a
produção de água quente sanitária. O esquema de instalação é relativamente
simples e é também facilmente integrável em sistemas já existentes. A única
atenção a ter é a de fazer a escolha correta dos componentes tendo por base as
próprias necessidades.
Neste contexto iremos explanar neste nosso trabalho quais os componentes que
compõem este sistema e as respetivas funções dos mesmos.
Sistema de Circulação Forçada
Esquema do princípio de funcionamento de um sistema solar térmico de
circulação forçada utilizando painéis solares planos com um depósito de água
quente com um permutador de serpentina, com apoio instantâneo de um
esquentador para a produção de águas quentes sanitárias preparado para sistemas
solares.
1 - Coletor solar 2 - Sistema de Apoio 3 - Grupo hidráulico 3A – Termómetros 3B – Caudalímetro
3C – Bomba de
Circulação
3D – Barómetro 4 - Acumulador 5 - Válvula
misturadora termostática
6 - Permutador de calor
7 - Vaso de expansão 8 - Válvula de segurança 9 – Válvula de
enchimento
10 - Purgador de ar 11 - Válvula de retenção
12 - Válvula de
passagem
13 – Circuito de Ida 14 – Circuito de
Retorno
13
14
1 - Coletor solar – Um coletor solar transforma a radiação solar em calor e,
deste modo. O elemento principal é a placa absorsora que tem a função de
absorver a radiação solar incidente de ondas curtas e transformá-la em calor.
Normalmente é composto por um metal com boa capacidade de condução de
calor (por exemplo o cobre) que deverá conseguir transformar , da forma mais
eficiente, a radiação solar em calor.
Um bom contacto térmico entre o absorsor e um fluído de transferência de calor
em circulação, permite a transferência do calor a este fluído e consequentemente
o transporte da energia para fora do sistema pronta a ser utilizada. Para reduzir
as dispersões térmicas e para melhorar o rendimento do coletor, o absorsor está
dotado de uma cobertura transparente frontal e isolamento térmico lateral e
posterior.
Componentes do Sistema SolarTérmico
em Circulação Forçada
2 - Sistema de Apoio - Em situações em que a radiação
solar é insuficiente para suprimir as necessidades é utilizado
um equipamento de aquecimento de apoio (caldeira,
esquentador, resistência elétrica).
3A – Termómetros – Os termómetros têm como função
medir a temperatura do fluído térmico num determinado
local.
3 - Grupo hidráulico – Incorpora todos os elementos necessários ao circuito
primário de captação solar: bomba, torneiras de corte, termómetros, válvula
antirretorno, caudalímetro, válvula de segurança e ligação de saída para o vaso de
expansão.
Este acessório é instalado com o propósito de absorver as variações de pressão
hidráulica que se produzem no líquido do circuito do primário como
consequência das variações de temperatura, especialmente durante os períodos
de forte incidência solar.
É composto por um recipiente metálico com uma membrana que se expande e
comprime em resposta às variações da pressão do líquido. É acoplado ao sistema
hidráulico e absorve as variações de pressão do líquido, evitando assim as perdas
energéticas que se produziram.
3B – Caudalímetro – A função deste elemento é fornecer
o equilíbrio do circuito primário, em função do número de
coletores dado que os coletores têm um caudal ótimo de
trabalho.
3C – Bomba de Circulação – é utilizada nas instalações
de circulação forçada para produzir o movimento do fluido
entre o coletor e acumulador.
3D – Barómetro – O manómetro tem como função medir
a pressão exercida pelo fluído térmico em determinado local
do circuito primário.
4 - Acumulador de água – Trata-se de um depósito que
acumula a água quente até que esta seja necessária para
consumo. Na ausência de sol alguns destes sistemas possuem
uma resistência elétrica e um termostato de comando para
manter a água aquecida à temperatura desejada.
5 - Válvula misturadora termostática - A função deste
componente é o de manter constante, no valor selecionado, a
temperatura da água misturada utilizada, mesmo se as
condições da temperatura e da pressão das águas de entrada,
quente e fria, variarem e ainda que o caudal solicitado pela
utilização também varie.
6 - Permutador de calor de serpentina - Os
permutadores de calor são componentes que transferem a
energia térmica de um fluido para outro a uma temperatura
mais baixa, garantindo deste modo o nível máximo de
eficiência de permuta de calor.
7 - Vaso de expansão do sistema solar / águas sanitárias - O vaso de
expansão é um reservatório de metal, normalmente de aço, com duas entradas,
uma para fluido (água ou mistura de água com glicol) e outra para azoto ou ar
comprimido) que se situam nas extremidades opostas e são divididas no interior
do recipiente por uma membrana flexível que pode ser feita de borracha
sintética, que separa o depósito em duas partes: Uma tem um gás
que dependendo do fabricante pode ser azoto ou nitrogénio ou ainda ar
comprimido, que está a uma pressão pré-estabelecida pelo fabricante e que varia
consoante aplicação para a qual é concebido e a outra é reservada ao fluido de
um circuito pressurizado do tipo aquecimento central ou de águas sanitárias ou
ainda solar térmico.
Os vasos de expansão são dispositivos destinados a compensar o aumento do
volume da água provocado pela subida da temperatura, quer nas instalações de
aquecimento quer nas de produção de água quente sanitária. Como é de
conhecimento geral quando se aquece um corpo o mesmo dilata e ao dilatar faz
aumentar a pressão dentro do circuito, como os circuitos são fechados o
aumento da pressão pode originar o rebentamento da tubagem entre outros
problemas que podem danificar os circuitos, isto pode acontecer sempre que a
sua dilatação atinja valores superiores às condições normais de funcionamento.
As situações mais extremas verificam-se nos sistemas solares, quando ocorre a
vaporização do fluido térmico nos coletores, devido à elevada radiação térmica,
durante períodos extensos de tempo. Os vasos de expansão minimizam estes
problemas e possibilitam também a acumulação de alguma reserva de fluido
térmico. Este fluido é introduzido no circuito primário sempre, que houver
libertação de fluido térmico pelas válvulas de segurança.
8 - Válvula de segurança - A válvula de segurança combinada
com válvula de temperatura controla e limita a temperatura da
água quente contida numa acumulação sanitária solar, e evita
que, nesta ultima, se atinjam temperaturas superiores a 100ºC
com formação de vapor.
Quando se atingem os valores de regulação, a válvula descarrega
para a atmosfera uma quantidade de água suficiente para fazer
com que a temperatura e a pressão reentrem nos limites de
funcionamento da instalação.
9 – Válvula de Enchimento- As válvulas de enchimento ou
redutoras de pressão reduzem uma pressão alta, frequentemente
variável, a uma pressão constante, ajustável depois da válvula.
Uma mola mantém a válvula aberta que se fecha com o
aumento da pressão secundária.
10 - Purgador de ar – Os purgadores de ar automáticos são
utilizados nos circuitos fechados das instalações solares, por
forma a permitirem a saída do ar, durante o enchimento,
contido no fluido. A saída do ar é feita de forma automática
através da ação de um obturador, comandado por uma boia que
está em contacto com o fluido da instalação.
11 - Válvula de retenção - A válvula de retenção permite a
passagem do fluido num único sentido, impedindo-o de passar
em sentido contrário. Utiliza-se no circuito primário e na
entrada de água fria dos depósitos, devendo ser colocada no
retorno do fluido, antes do vaso de expansão.
12 –Válvula de passagem – As válvulas de passagem
permitem interromper total ou parcialmente a passagem
do fluido pelas tubagens.
13 – Circuito de Ida - Trajeto do circuito primário entre o ponto mais alto do
coletor e o início (topo) do permutador.
14 – Circuito de Retorno - Trajeto do circuito primário entre o final (base)
do permutador e o ponto de ligação mais baixo do coletor.
Outros Componentes - Módulo de controlo, Tubo de cobre, Cruzeta de latão,
Junção, Filtro de água, Terminal com porca solta direito de cobre para soldar,
Terminal com porca solta curvo de cobre para soldar, Tê de cobre, Joelho de
cobre,Tê de latão, Joelho de latão e, entre outros.
Conclusão
A realização deste trabalho teve por objetivo, a pesquisa e a análise dos
elementos principais que compõem uma instalação de um sistema solar térmico
em circulação forçada.
Face ao trabalho que nos foi proposto, realizámos todas as pesquisas de
informação possível no sentido de apresentarmos um trabalho merecedor de
uma leitura agradável e esclarecedora.
Com a elaboração deste trabalho, ficámos a conhecer melhor e mais
pormenorizadamente a composição e instalação de um Sistema Solar Térmico,
materiais e elementos a aplicar para a sua conceção, bem como a respetiva
funcionalidade dos mesmos.
Webgrafia
Sites:
 http://maquinasmissao.blogspot.pt/2013/06/purgadores.html
 http://dicasesquemas.blogspot.pt/2012/12/quando-falamos-em-bombas-
circuladoras.html?q=bomba+de+circula%C3%A7%C3%A3o
 http://dicasesquemas.blogspot.pt/2013/01/sistema-solar-termico-de-
circulacao.html?q=Bomba+de+circula%C3%A7%C3%A3o
 http://dicasesquemas-ng.blogspot.pt/2012/12/tudo-sobre-vaso-de-
expansao-examinado.html
 http://pt.scribd.com/doc/106154192/Tubulacoes-para-sistema-de-ar-
comprimidonoticias.r7.com
Local de Pesquisa:
 Internet.

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Componentes do circuito solar térmico em circulação forçada

  • 1. Componentes do Circuito Solar Térmico em Circulação Forçada
  • 2. Centro de Formação Profissional do Seixal EFA NS - Curso deTécnico Instalador de Sistemas SolaresTérmicos Área de Competência: Manutenção de Órgãos e de Equipamento Formador: Euclides Rodrigues Tema: Componentes do Circuito SolarTérmico em Circulação Forçada Trabalho realizado por: Carlos Castanheira, n.º7 Fernando Chaira, n.º10 Nuno Joaquim, n.º21 08/06/2014
  • 3. No âmbito do módulo de Manutenção de Órgãos e de Equipamento (MAOE), ministrado pelo Formador Euclides Rodrigues, coube-nos a tarefa de realizar um trabalho cujo o tema é: Componentes do Circuito Solar Térmico em Circulação Forçada e suas funções. Para ser possível a realização deste nosso trabalho, tivemos a necessidade de proceder a várias pesquisas através da internet e a consulta de catálogos relacionados com sistemas solares térmicos. Dado que o objetivo proposto é o de enumerar os componentes aplicados numa instalação solar de produção de AQS em circulação forçada, bem como as suas finalidades, iremos iniciar este nosso trabalho fazendo uma breve descrição sobre o sistema. Introdução
  • 4. Um sistema de circulação forçada é formado por um coletor solar ligado através de um circuito a um depósito. No interior do circuito solar encontra-se água ou um fluído de transferência de calor. A bomba de circulação do circuito solar é ativada por um regulador diferencial de temperatura quando a temperatura no interior do coletor é superior à temperatura de referência no depósito. Enquanto no verão o sistema solar pode cobrir toda a necessidade de energia para o aquecimento de água quente sanitária, no inverno e em dias de pouca insolação serve para o pré-aquecimento da água. A parte do depósito que contém a água quente pronta a ser utilizada, ou seja, a água que tem que estar sempre em temperatura, pode ser aquecida por um permutador de calor ligado a uma caldeira. O aquecimento auxiliar é comandado por um termóstato quando no depósito a temperatura da água, desce abaixo da temperatura nominal desejada. Vantagens - Adaptável a sistemas de qualquer dimensão, Flexibilidade da instalação, Integração arquitetónica simples conectável ao sistema de aquecimento. Desvantagens - Sistema complexo, Temperatura elevada dos coletores Os coletores de circulação forçada oferecem a possibilidade de satisfazer diversas exigências, seja em termos de rendimento energético ou de tipologia. A primeira necessidade que um sistema de coletores solares pode cobrir é a produção de água quente sanitária. O esquema de instalação é relativamente simples e é também facilmente integrável em sistemas já existentes. A única atenção a ter é a de fazer a escolha correta dos componentes tendo por base as próprias necessidades. Neste contexto iremos explanar neste nosso trabalho quais os componentes que compõem este sistema e as respetivas funções dos mesmos. Sistema de Circulação Forçada
  • 5. Esquema do princípio de funcionamento de um sistema solar térmico de circulação forçada utilizando painéis solares planos com um depósito de água quente com um permutador de serpentina, com apoio instantâneo de um esquentador para a produção de águas quentes sanitárias preparado para sistemas solares. 1 - Coletor solar 2 - Sistema de Apoio 3 - Grupo hidráulico 3A – Termómetros 3B – Caudalímetro 3C – Bomba de Circulação 3D – Barómetro 4 - Acumulador 5 - Válvula misturadora termostática 6 - Permutador de calor 7 - Vaso de expansão 8 - Válvula de segurança 9 – Válvula de enchimento 10 - Purgador de ar 11 - Válvula de retenção 12 - Válvula de passagem 13 – Circuito de Ida 14 – Circuito de Retorno 13 14
  • 6. 1 - Coletor solar – Um coletor solar transforma a radiação solar em calor e, deste modo. O elemento principal é a placa absorsora que tem a função de absorver a radiação solar incidente de ondas curtas e transformá-la em calor. Normalmente é composto por um metal com boa capacidade de condução de calor (por exemplo o cobre) que deverá conseguir transformar , da forma mais eficiente, a radiação solar em calor. Um bom contacto térmico entre o absorsor e um fluído de transferência de calor em circulação, permite a transferência do calor a este fluído e consequentemente o transporte da energia para fora do sistema pronta a ser utilizada. Para reduzir as dispersões térmicas e para melhorar o rendimento do coletor, o absorsor está dotado de uma cobertura transparente frontal e isolamento térmico lateral e posterior. Componentes do Sistema SolarTérmico em Circulação Forçada
  • 7. 2 - Sistema de Apoio - Em situações em que a radiação solar é insuficiente para suprimir as necessidades é utilizado um equipamento de aquecimento de apoio (caldeira, esquentador, resistência elétrica). 3A – Termómetros – Os termómetros têm como função medir a temperatura do fluído térmico num determinado local. 3 - Grupo hidráulico – Incorpora todos os elementos necessários ao circuito primário de captação solar: bomba, torneiras de corte, termómetros, válvula antirretorno, caudalímetro, válvula de segurança e ligação de saída para o vaso de expansão. Este acessório é instalado com o propósito de absorver as variações de pressão hidráulica que se produzem no líquido do circuito do primário como consequência das variações de temperatura, especialmente durante os períodos de forte incidência solar. É composto por um recipiente metálico com uma membrana que se expande e comprime em resposta às variações da pressão do líquido. É acoplado ao sistema hidráulico e absorve as variações de pressão do líquido, evitando assim as perdas energéticas que se produziram.
  • 8. 3B – Caudalímetro – A função deste elemento é fornecer o equilíbrio do circuito primário, em função do número de coletores dado que os coletores têm um caudal ótimo de trabalho. 3C – Bomba de Circulação – é utilizada nas instalações de circulação forçada para produzir o movimento do fluido entre o coletor e acumulador. 3D – Barómetro – O manómetro tem como função medir a pressão exercida pelo fluído térmico em determinado local do circuito primário. 4 - Acumulador de água – Trata-se de um depósito que acumula a água quente até que esta seja necessária para consumo. Na ausência de sol alguns destes sistemas possuem uma resistência elétrica e um termostato de comando para manter a água aquecida à temperatura desejada. 5 - Válvula misturadora termostática - A função deste componente é o de manter constante, no valor selecionado, a temperatura da água misturada utilizada, mesmo se as condições da temperatura e da pressão das águas de entrada, quente e fria, variarem e ainda que o caudal solicitado pela utilização também varie. 6 - Permutador de calor de serpentina - Os permutadores de calor são componentes que transferem a energia térmica de um fluido para outro a uma temperatura mais baixa, garantindo deste modo o nível máximo de eficiência de permuta de calor.
  • 9. 7 - Vaso de expansão do sistema solar / águas sanitárias - O vaso de expansão é um reservatório de metal, normalmente de aço, com duas entradas, uma para fluido (água ou mistura de água com glicol) e outra para azoto ou ar comprimido) que se situam nas extremidades opostas e são divididas no interior do recipiente por uma membrana flexível que pode ser feita de borracha sintética, que separa o depósito em duas partes: Uma tem um gás que dependendo do fabricante pode ser azoto ou nitrogénio ou ainda ar comprimido, que está a uma pressão pré-estabelecida pelo fabricante e que varia consoante aplicação para a qual é concebido e a outra é reservada ao fluido de um circuito pressurizado do tipo aquecimento central ou de águas sanitárias ou ainda solar térmico. Os vasos de expansão são dispositivos destinados a compensar o aumento do volume da água provocado pela subida da temperatura, quer nas instalações de aquecimento quer nas de produção de água quente sanitária. Como é de conhecimento geral quando se aquece um corpo o mesmo dilata e ao dilatar faz aumentar a pressão dentro do circuito, como os circuitos são fechados o aumento da pressão pode originar o rebentamento da tubagem entre outros problemas que podem danificar os circuitos, isto pode acontecer sempre que a sua dilatação atinja valores superiores às condições normais de funcionamento. As situações mais extremas verificam-se nos sistemas solares, quando ocorre a vaporização do fluido térmico nos coletores, devido à elevada radiação térmica, durante períodos extensos de tempo. Os vasos de expansão minimizam estes problemas e possibilitam também a acumulação de alguma reserva de fluido térmico. Este fluido é introduzido no circuito primário sempre, que houver libertação de fluido térmico pelas válvulas de segurança.
  • 10. 8 - Válvula de segurança - A válvula de segurança combinada com válvula de temperatura controla e limita a temperatura da água quente contida numa acumulação sanitária solar, e evita que, nesta ultima, se atinjam temperaturas superiores a 100ºC com formação de vapor. Quando se atingem os valores de regulação, a válvula descarrega para a atmosfera uma quantidade de água suficiente para fazer com que a temperatura e a pressão reentrem nos limites de funcionamento da instalação. 9 – Válvula de Enchimento- As válvulas de enchimento ou redutoras de pressão reduzem uma pressão alta, frequentemente variável, a uma pressão constante, ajustável depois da válvula. Uma mola mantém a válvula aberta que se fecha com o aumento da pressão secundária. 10 - Purgador de ar – Os purgadores de ar automáticos são utilizados nos circuitos fechados das instalações solares, por forma a permitirem a saída do ar, durante o enchimento, contido no fluido. A saída do ar é feita de forma automática através da ação de um obturador, comandado por uma boia que está em contacto com o fluido da instalação. 11 - Válvula de retenção - A válvula de retenção permite a passagem do fluido num único sentido, impedindo-o de passar em sentido contrário. Utiliza-se no circuito primário e na entrada de água fria dos depósitos, devendo ser colocada no retorno do fluido, antes do vaso de expansão.
  • 11. 12 –Válvula de passagem – As válvulas de passagem permitem interromper total ou parcialmente a passagem do fluido pelas tubagens. 13 – Circuito de Ida - Trajeto do circuito primário entre o ponto mais alto do coletor e o início (topo) do permutador. 14 – Circuito de Retorno - Trajeto do circuito primário entre o final (base) do permutador e o ponto de ligação mais baixo do coletor. Outros Componentes - Módulo de controlo, Tubo de cobre, Cruzeta de latão, Junção, Filtro de água, Terminal com porca solta direito de cobre para soldar, Terminal com porca solta curvo de cobre para soldar, Tê de cobre, Joelho de cobre,Tê de latão, Joelho de latão e, entre outros.
  • 12. Conclusão A realização deste trabalho teve por objetivo, a pesquisa e a análise dos elementos principais que compõem uma instalação de um sistema solar térmico em circulação forçada. Face ao trabalho que nos foi proposto, realizámos todas as pesquisas de informação possível no sentido de apresentarmos um trabalho merecedor de uma leitura agradável e esclarecedora. Com a elaboração deste trabalho, ficámos a conhecer melhor e mais pormenorizadamente a composição e instalação de um Sistema Solar Térmico, materiais e elementos a aplicar para a sua conceção, bem como a respetiva funcionalidade dos mesmos.
  • 13. Webgrafia Sites:  http://maquinasmissao.blogspot.pt/2013/06/purgadores.html  http://dicasesquemas.blogspot.pt/2012/12/quando-falamos-em-bombas- circuladoras.html?q=bomba+de+circula%C3%A7%C3%A3o  http://dicasesquemas.blogspot.pt/2013/01/sistema-solar-termico-de- circulacao.html?q=Bomba+de+circula%C3%A7%C3%A3o  http://dicasesquemas-ng.blogspot.pt/2012/12/tudo-sobre-vaso-de- expansao-examinado.html  http://pt.scribd.com/doc/106154192/Tubulacoes-para-sistema-de-ar- comprimidonoticias.r7.com Local de Pesquisa:  Internet.