INSTALAÇÃO DE SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR
A instalação do equipamento solar é extremamente importante para o seu bom
funcionamento, sendo indispensável uma orientação técnica especializada, para a sua
execução. A placa coletora é a responsável pela captação da energia solar , sendo o
principal componente do equipamento. Em sua instalação, devem-se evitar locais sujeitos
a sombreamento, viabilizar sua orientação para o norte geográfico e inclina-lo
adequadamente, conforme a latitude local e o período de maior utilização do sistema.
TIPOS DE INSTALAÇÃO
Existem dois tipos de instalação do sistema de aquecimento solar que são definidos pela
forma de circulação da água entre o reservatório e coletor solar podendo ser natural
ou forçada.
Circulação livre ou Termosifão
Os Aquecedores solares instalados com Circulação Natural ou Termosifão são de extrema
confiabilidade e
baixíssima manutenção, mas exigem um cuidado maior no seu projeto e instalação.
Termosifão é o nome dado ao movimento que ocorre dentro de um circuito hidráulico
fechado, quando a água é aquecida, sofrendo variação em sua densidade. A água
aquecida fica mais leve (menos densa) e tende a subir e a água fria, mais pesada ( mais
densa), tende a descer, promovendo um movimento natural, e formado camadas térmicas de
água dentro do circuito.
Em uma instalação solar, este movimento ocorre dentro do circuito hidráulico formado
pelos coletores e o reservatório térmico, dentro do coletor aquecido pelo sol, e dentro
do próprio reservatório. Para que ocorra a Circulação Natural ou Termosifão, entre a
água quente do coletor e a água fria do reservatório, e dentro do coletor, é
necessário que o reservatório térmico seja instalado em um nível acima do coletor.
Perdas de cargas causadas por altura negativa, distancia linear , e excesso de uso de
conexões podem dificultar o movimento termosifão ou até mesmo impedi-lo. Por isto
devemos ter cuidado ao projetarmos e instalarmos o sistema.
Circulação Forçada
A circulação forçada é utilizada em instalações solares onde apenas a diferença de
densidade, não seria suficiente para movimentar a água dentro do circuito hidráulico do
aquecedor. Ocorre em edificações cuja arquitetura force um projeto do aquecimento solar
com perda de carga na interligação hidráulica causada por distância linear excessiva ,
alturas insuficientes entre os elementos do aquecedor, ou necessidade de uso excessivo de
conexões nas interligações hidráulicas.
Neste tipo de instalação o movimento termosifão no circuito coletor e reservatório, é
feito por um sistema de bombeamento hidráulico, que força a passagem da água pelos
coletores levando-a até o reservatório térmico. O sistema de bombeamento é
automático, com sensores de temperatura, que controlam a circulação da água durante
todo o período de insolação diária.
Obs.: Tanto na circulação natural, quanto na forçada, a água fria do reservatório
térmico passa pelo coletor aquecido pelo sol, trocando calor com a água que vai para o
reservatório térmico, elevando a temperatura da água dentro do mesmo.
Desnível entre os elementos da instalação termosifão
Como é pequena a diferença de densidade entre a água quente do coletor e a água fria
do reservatório térmico precisamos facilitar o movimento termosifão evitando a pressão
negativa e as perdas de cargas. Instalando o reservatório térmico em um nível acima dos
coletores solares evitamos a pressão negativa e o retorno noturno de água quente do
reservatório para o coletor, o que esfriaria a água do reservatório. O reservatório
térmico deve ser instalado o mais próximo possível dos coletores para evitar perda de
carga linear e deve-se usar o mínimo de conexões reduzindo perdas de cargas localizadas
A seguir apresentamos um desenho esquemático com dimensões de instalação, para
orientação do construtor e do instalador :
A dimensão A, altura da caixa d’água, determina a pressão de trabalho do sistema,
o que interfere na
especificação do reservatório térmico. Esta dimensão não influencia na eficiência
do aquecedor, ela deve estar
entretanto acima do reservatório térmico.
A dimensão B , desnível entre o reservatório térmico e os coletores, é muito
importante para que ocorra o
movimento termosifão dento do circuito fechado pela tubulação entre coletor solar e
reservatório térmico, e
previne contra o retorno noturno da água quente do reservatório para o coletor.
A dimensão C, distância linear entre reservatório térmico e coletor deve ser a menor
possível para evitar a perda
de carga linear. Para cada metro linear de C deve ser acrescentado 10% C na altura do
desnível B.
O ângulo a além de direcionar o coletor para captação dos raios solares, contribui
também com o movimento
termosifão dentro do coletor, não devendo por isso ser inferior a 10 º , independente
da latitude local.
Instalação da Caixa d’água e do reservatório térmico
• Reservatório não pode em hipótese alguma, ser alimentado diretamente pela água
de rua porque a pressão varia muito , podendo ultrapassar de 40 m.c.a e o reservatório
térmico é dimensionado para 5 m.c.a.
• O local onde será instalado o reservatório deverá ser capaz de suportar seu peso
cheio de água, deverá dar condições de manutenção facilitando o acesso ao local
através de alçapões ou portas de visita e deverão ser feitos suportes para a locação
dos reservatórios com a devida inclinação para saída de bolhas
• Muitas vezes o reservatório térmico é instalado antes da construção ficar
pronta. Nesta situação devemos observar as condições de recebimento do local onde
será instalado o equipamento, a movimentação de pessoal e o transporte para que não
danifiquem principalmente o isolamento térmico do reservatório.
Formação de bolhas de ar
A bolha de ar pode interromper o fluxo de água quente na tubulação hidráulica de
distribuição e consumo de água quente e na interligação do equipamento, no coletor e
no reservatório térmico, provocando queda no rendimento do sistema ou podendo até mesmo
impedi-lo de funcionar.
Para evitá-la devemos tomar as seguintes precauções:
• O conjunto de coletores deve ser instalado com ligeira inclinação no sentido da
saída de água quente,
facilitando o movimento das bolhas que se formarem, saindo pelo lado mais alto do coletor.
• O reservatório térmico deverá estar inclinado no sentido da saída da água para
o consumo, e sairá pelo suspiro.
• A tubulação de interligação entre coletores e reservatório deve ser sempre no
sentido ascendente, não podendo
em hipótese alguma subir e descer criando trechos onde possa haver acúmulo de ar.
• O Suspiro será instalado antes de qualquer descida da tubulação de consumo.
• A tubulação hidráulica de distribuição e consumo deve ser instalada sempre no
sentido ascendente, devendo
serem evitadas formações de sifões , isto é, trecho de tubulação que desce e sobe.
Em tubulações aérea com trechos horizontais muito longos, devem ser construídos apoios
para que os tubos fiquem em posição ascendente e não haja formação de flechas
invertidas, que funcionam como sifão.
• Nos trechos de tubulação onde não for possível evitar formação de
sifões, torna-se necessária a instalação de uma válvula eliminadora de ar ou um
suspiro.
Acúmulo deve ser de 2º, isto é , 3% ou 3 cm por metro linear de tubo, coletor ou
reservatório.
Caminho da água nos coletores
Tubulação de água quente :
Suspiro
É de uso obrigatório, e tem a função de deixar sair vapor e ar, aliviando a pressão
do sistema e não
permitindo que o reservatório seja submetido a pressão positiva ou negativa, o que o
levaria a um inevitável
rompimento. O suspiro do reservatório térmico deve ser instalado antes de qualquer
descida da tubulação de
consumo e deverá ultrapassar a altura da caixa d’água em, no mínimo, l m. Em
hipótese alguma deverá ser
bloqueado por válvula, registro, tampão ou formação de sifão na tubulação.
Controle de geadas
Em regiões suscetíveis a geadas é necessária a instalação de um sistema de
proteção dos coletores solares, para evitar o congelamento em seu interior, o que
provocaria o rompimento da sua tubulação. Nesta situação a JMS instalada uma válvula
anti-congelante para cada três coletores.
Pressurizadores
Os pressurizadores devem ser evitados em instalações solares, bem como altura de caixa
d’água superior a 5m. Nas duas situações deve-se consultar a equipe técnica da
JMS para orientação de procedimento de instalação e adequação do equipamento, com
reservatórios especiais.
EDIFICAÇÕES PREDIAIS
O sistema de aquecimento solar projetado para residências coletivas exige um projeto mais
minucioso por atender um número maior de pessoas, e quanto mais bem projetado mais
eficiente e econômico fica.
O custo do aquecedor solar pode ficar em torno de US$800,00 a US$1.000,00/apto dependendo
do tipo de uso por ponto de consumo , isto é , só chuveiro, chuveiro e banheira,
chuveiro e cozinha , etc. A economia feita na instalação elétrica , com a economia da
carga para chuveiro elétrico, pode pagar o acréscimo da tubulação de água quente e
às vezes chega a pagar o custo total do equipamento solar. É muito importante que
Aquecimento Solar seja previsto ainda na fase de implantação do prédio , com projeto
arquitetônico orientado para viabilizar e facilitar sua instalação, com alocação de
caixa d’água no sul da cobertura , com altura de caixa d’água suficiente para
que se coloque o reservatório abaixo do nível dela, conforme já apresentado em desenho
esquemático no manual , cobertura com espaço livre suficiente para alocação dos
coletores, platibandas com alturas que não produzam sombras na área disponível para
coletores, e projeto hidráulico de água quente com pessoal especializado.
A JMS possui equipe técnica especializada para desenvolver e acompanhar um estudo
preliminar de implantação do Sistema de aquecimento solar ainda na fase de implantação
do edifício, orientando o arquiteto e o projetista hidráulico.
INSTALAÇÃO DE AQUECEDOR SOLAR EM EDIFICAÇÕES PREDIAIS
Circulação Natural
Em edificações de grande porte, é viável a instalação com circulação natural
quando o seu projeto arquitetônico é direcionado para a instalação do aquecedor solar.
Circulação Forçada ou Bombeada
Pelo grande número de coletores a serem instalados , muitas vezes a arquitetura do
prédio força-nos a dividir os coletores em baterias, muitas vezes com tamanhos desiguais
e em níveis diferentes, inclusive em cima da caixa d’água, além da necessidade do
uso excessivo de conexões, e tudo isso provocando grande perda de carga, forçando o uso
de bomba.
Cuidados na instalação de circulação Natural e Forçada
Interligação das baterias :
As baterias de coletores serão interligadas em paralelo e em série, sendo que cada
bateria em paralelo não deve ultrapassar o nº de 5 coletores para não dificultar o
fluxo de água dentro dos coletores, e devemos também minimizar o uso de interligação
em série, pois esta aumenta muito a temperatura de saída dos coletores, o que abaixa a
eficiência térmica sistema.
Tubulação de Interligação:
As tubulações de interligações de coletores ou baterias em paralelo não poderão
subir e descer formando termosifões onde poderão concentrar bolhas de ar, que dificultam
ou impedem a passagem de água pelo coletor ou bateria reduzindo a eficiência do sistema.
Cuidados na obra durante o período de instalação :
Sendo o equipamento maior tanto pelo volume de reservatório quanto pelo número de
placas, os cuidados devem ser redobrados:
• O local reservado para a instalação do reservatório deverá ter capacidade de
carga compatível com seu peso cheio de água, ter espaço para manutenção de isolamento
e troca de resistência, e permitir também a troca do equipamento.
• Muitas vezes o equipamento é entregue quando a construção ainda não
está terminada, e é importante que o responsável pela obra observe o transito e o
trabalho do pessoal no local onde o equipamento solar foi estocado , para evitar danos no
equipamento, principalmente na capa metálica do reservatório, no seu isolamento
térmico, na quebra de vidro de placas coletoras que deverão ser amarradas para não
sofrerem a ação do vento.
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