_Hinrichs_Kleinback

Cap. 5 Energia Solar: Características e Aquecimento 137
Tabela 5.5
MATERIAIS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA TÉRMICA
Calor Específico Densidade Capacidade de Calor*
Material (Btu/lb-ºF) (lb/pé 3 ) (kg/m 3 ) (Btu/pé 3 -ºF) (kJ/m 3 -ºC)
Água 1,00 62 1.000 62 4.186
Ferro 0,12 490 7.860 59 3.521
Cobre 0,09 555 8.920 50 3.420
Alumínio 0,22 170 2.700 37 2.430
Concreto 0,23 140 2.250 32 2.160
Pedra 0,21 170 2.700 36 2.270
Madeira (pinho) 0,67 27 435 18 1.220
Areia 0,19 95 1.530 18 1.540
Ar 0,24 0,075 1,29 0,02 1,3
Capacidade de calor = Calor específico x densidade
Para utilizar um sistema de água ativo para o aquecimento de ambientes, uma casa de
tamanho médio localizada em uma região com um inverno brando deve ter um tanque de
armazenamento de água de 1.500 galões, o qual pode armazenar energia térmica suficiente
para aquecer continuamente a casa por um período de quatro a seis dias. No caso dos sistemas
de aquecimento que utilizam o ar, o armazenamento térmico é feito em uma caixa
de pedras. Para a casa média anteriormente citada, a caixa de pedras deve ocupar um volume
de 280 pés 3 ; as pedras devem ter um diâmetro médio de uma polegada, e o peso total
da caixa deve ser de sete toneladas. A seguir apresentamos um exemplo numérico de armazenamento
térmico.
EXEMPLO
Armazenamento Térmico
Utilizando a mesma casa e o mesmo coletor do exemplo anterior, calcule quantos
galões de água seriam necessários para armazenar energia térmica suficiente
para três dias de aquecimento. Pressuponha que a água no tanque de
armazenamento tem uma temperatura inicial de 150°F e o limite inferior para
utilização é a temperatura de 90°F (ou seja, a mudança de temperatura a que a
água será submetida será = 60°F).
Solução
O calor que deve ser fornecido pelo sistema de armazenamento é
Q = 3 d x 480.000 Btu/dia = 1.440.000 Btu
Podemos utilizar a relação onde, neste caso, Q é o calor retirado do
recipiente de armazenamento quando sua temperatura é rebaixada por, = 60°F.
A água tem um calor específico de 1.0 Btu/lb-°F Desta forma, 1.440.000 Btu =
massa x 1,0 x 60°F. Sabemos que a massa = 25.000 lb; sendo assim, e como existem
8,3 lb/galão, a quantidade de água necessária é de aproximadamente 3.000 galões.