_Hinrichs_Kleinback

134 Energia e Meio Ambiente
Coletores Solares
Sistemas solares ativos de aquecimento de ambientes devem utilizar um CPP do tipo descrito
na seção anterior, algum tipo de armazenamento térmico e meios mecânicos para a
transferência do local de armazenamento para o espaço ou ambiente habitado. O fluido
utilizado para transferir calor do CPP para o armazenamento e para dentro da casa normalmente
é a água ou o ar. Um sistema simples de aquecimento de ambientes e AQD é
mostrado na Figura 5.26.
Coletores de placa plana normalmente são instalados no telhado, e um tanque de armazenamento
térmico bem isolado em geral se localiza no porão da residência. O calor é
fornecido à casa a partir do tanque de armazenamento por radiadores de rodapé. Trocadores
de calor são utilizados para transferir calor dos coletores para o tanque de armazenamento;
glicol etileno ou o mais seguro glicol propileno (anticongelante) é adicionado à água que circula
pelo coletor para evitar o seu congelamento. Para atender às demandas tanto de aquecimento
de ambientes quanto de água quente, são utilizados aquecedores auxiliares, que
compensam os dias de baixa insolação. A bomba no ciclo do coletor solar deste sistema é
controlada por um termostato diferencial: a bomba só é ligada quando a temperatura da água
no coletor está vários graus abaixo da água no tanque de armazenamento.
O ar também pode ser utilizado como fluido de trabalho no coletor. Um sistema de ar
com armazenamento de pedras deve se parecer com o mostrado na Figura 5.27. O ar quente
distribuído pela casa pode vir diretamente dos coletores ou da estrutura de armazenamento.
Um sistema de ar custa menos que um de água, não congela e não cria problemas caso
ocorra algum vazamento. Todavia, o ar não é um meio de transferência de calor tão eficiente
quanto a água, precisa de uma estrutura de armazenamento maior, custa mais para funcionar
porque as ventoinhas e circuladores precisam de mais eletricidade para operar e é
mais difícil de retroajustar por causa do tamanho dos dutos condutores utilizados. O ar
usado para o aquecimento de ambientes normalmente se encontra em temperaturas que
variam de 90°F a 120°F, enquanto a água nos radiadores de rodapé varia de 140°F a 160°F.
Como o Sol está mais baixo no céu durante os meses de inverno, o coletor deve ser posicionado
em um ângulo elevado (medido a partir da horizontal), de modo que se maximize a
insolação total sobre ele (a Figura 5.28 ilustra o cálculo do ângulo de inclinação na latitude
45°N). Um método simples e prático muito útil estabelece que o coletor para o aquecimento
de ambientes deve ser inclinado em um ângulo igual ao da latitude local mais 10°.
FIGURA 5.26
Sistema doméstico básico de aquecimento de ambiente e água.