Publicação: Estudo de desempenho do aquecedor solar de baixo custo
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Resumo
Uma das alternativas para diminuir o consumo de energia elétrica para aquecimento de água
será popularizar o uso da energia solar. Este trabalho vem a contribuir com estudos sobre o
Aquecedor Solar de Baixo Custo, ASBC, que é um novo conceito de aquecedor solar de água
para residência, todo feito de materiais poliméricos, com investimento relativamente pequeno
e que pode ser construído manualmente. A placa do coletor, que absorve a energia solar e a
transfere para a água na forma de calor, é formada por perfis planos de PVC rígido e sem
cobertura. Outra opção de coletor solar que foi utilizada é a placa de polipropileno, que é um
material com aditivo anti-UV, que assim como a placa de PVC teve seu desempenho térmico
analisado neste trabalho. O reservatório térmico de cada um dos dois coletores é de polietileno
revestido por isopor, responsável por armazenar a água aquecida durante o dia. Ambos os
sistemas de aquecimento tiveram seus resultados comparados com o aquecedor convencional,
formado por coletor de cobre recoberto por uma cobertura de vidro e um reservatório de aço
inox. Uma bancada de ensaios para os coletores solares e reservatórios foi montada no
Campus da UFU, avaliando a eficiência dos três sistemas com medidas de radiação solar
incidente e de temperatura da água, com os sistemas trabalhando naturalmente (termossifão) e
bombeados. As medidas de temperatura foram adquiridas por um sistema de aquisição de
dados. Análises das perdas térmicas do reservatório de água quente foram feitas e assim foi
possível estimar o desempenho térmico dos aquecedores solares. Os resultados mostraram que
o coletor de polipropileno apresentou um desempenho térmico melhor que o coletor de forro
de PVC, pois conseguiu transferir uma maior quantidade de calor útil para a água. Em relação
aos reservatórios de baixo custo analisados, os mesmos apresentaram coeficientes globais de
troca térmica com o ambiente dentro dos valores estipulados na literatura e atingiram valores
de eficiência térmica e de temperatura praticamente similares quando operaram em
termossifão. Quando bombeados, o aquecedor solar formado pelo coletor de polipropileno
apresentou resultados relativamente melhores em relação ao aquecedor solar formado pelo
coletor de PVC, e ambos os sistemas de aquecimento atingiram uma eficiência térmica maior
trabalhando com vazões de 40 L/h. Considerando que a temperatura desejada a ser atingida
pela água está um pouco acima da temperatura ambiente, os resultados obtidos demonstram
que embora os aquecedores solares de baixo custo tenham atingido eficiências mais baixas em
relação ao aquecedor convencional, os mesmos apresentaram um ótimo desempenho térmico.
Assim, os benefícios econômicos, sociais e ambientais gerados quanto ao uso desta tecnologia
de aquecimento de água devem ser amplamente divulgados e seu uso popularizado,
principalmente entre a população de baixa renda.
Abstract
One alternative to reduce consumption of electric energy to heat water will be popularize the
use of solar energy. This work comes to contribute of studies about the Low Cost Solar
Heater , ASBC, which is a new concept of solar water heater for home, all made by polymeric
materials with relatively small investment and can be built manually. The plate of the
collector, which absorbs solar energy and transfers to the water in the form of heat, is
composed of rigid PVC plans profiles and without coverage. Another option of solar collector
which was used is a plate of polypropylene, a material with anti-UV additive, as well as the
plate of PVC thermal performance was analyzed in this work. The thermal reservoir of each
one the two collectors is polyethylene coated on polystyrene, which is responsible for storing
the heated water during the day. Both heating systems had their results compared with the
conventional heater, consisting of collector of copper covered by a cover glass and a stainless
steel tank. A bench of tests for solar collectors and tanks were mounted on the campus of the
UFU, evaluating the efficiency of systems with three measures of incident solar radiation and
water temperature, working with systems naturally (thermosyphon) and pumped. The
measures of temperature were acquired by a data acquisition system. Analyses of the heat
losses from the reservoir of hot water were made and it was possible to estimate the thermal
performance of solar heaters. The polypropylene collector showed a better thermal
performance than PVC collector plates, it had transferred a greater quantity of useful heat to
the water. For reservoirs of low cost analyzed, they had overall coefficients of heat exchange
with the environment within the prescribed values of the literature and achieved values of
thermal efficiency and temperature practically similar when operated in thermosyphon. When
pumped, the solar heater of the polypropylene collector showed relatively results better than
the solar heater of the PVC collector, and both systems have reached a greater thermal
efficiency when pumped with flow rate of 40 L/h. Whereas the desired temperature to be
reached by water is a little above the environment temperature, the results shows that although
the low cost solar heaters have lower efficiencies achieved than conventional heater, they had
a great thermal performance. Thus, the economic, social and environmental impacts generated
with the use of this technology for residential water heating should be widely disseminated
and popularized its use, especially among the poor.
Palavras-chave
Aquecedor solar de baixo custo, Eficiência térmica, Energia solar, Low cost solar heater, Thermal efficiency, Solar energy, Aquecedores solares de água
Citação
SIQUEIRA, Débora Abrahão. Estudo de desempenho do aquecedor solar de baixo custo. 2009. 143 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.