economia de energia e redução do pico da curva de demanda para ...

e das equações da energia para o coletor e o tanque,
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• • •
C
= Q
LC
+ mcP
Q
( T ) 2
− T1 (3.8)
•
dTM
( T − T ) 2 1
= Q
LT
C
(3.9)
dt
•
mcP +
T 1
+ T
T 2
M
= (3.10)
2
onde
ambiente,
Q • C
é a taxa de calor absorvido no coletor, Q • LC
é a taxa de perdas do coletor para o
Q • LT
é taxa de perda de calor do reservatório térmico para o ambiente, m • é a vazão
mássica, c
P
é o calor específico a pressão constante, C é a capacitância térmica do conjunto
tanque + água, T 2
é a temperatura na saída do coletor, T 1
é a temperatura na entrada do
coletor e T
M
é a temperatura média do sistema.
Nessa solução não é considerado consumo de água quente e, portanto, sua aplicação é
limitada, porém importante como marco inicial do estudo do circuito termossifão. A
correlação para a densidade específica (Eqs. 3.2 e 3.3) ainda é usada atualmente.
Ong (1974), usando o trabalho de Close (1962) como ponto de partida, propõe um
método de diferenças finitas no tempo para a resolução do problema, ao invés de integrar a
equação diferencial parcial da temperatura média do sistema admitindo valores constantes de
propriedades físicas da água, coeficientes de transferência de calor entre a água e os tubos do
coletor, fatores de fricção e perdas térmicas do coletor. Essas variáveis mudam com a
temperatura e a vazão mássica do circuito em cada instante de tempo. Assim, resultados mais
precisos são alcançados e é possível também usar valores de temperatura ambiente e
irradiação solar medidos, no lugar de curvas ajustadas empiricamente. É importante ressaltar
que nessa análise, assim como no trabalho de Close (1962), a temperatura média no coletor e
no reservatório térmico é a mesma e igual à temperatura média do sistema T
M
. Os resultados
obtidos experimentalmente mostram que essa simplificação, apesar de prever a vazão
mássica, assim como a temperatura média do sistema razoavelmente bem para o principal
período de insolação, não é satisfatória para o começo e fim do dia.