Dimensionamento de Aquecedores de Água

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Dimensionamento de Aquecedores de Passagem, Acumulação e Solar
Eduardo Klatt Mattos
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Peças de Utilização
Peça de utilização é qualquer dispositivos ligado a um sub-ramal para permitir a utilização de água.
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Utilização Simultânea
É necessário considerarmos a utilização simultânea de aparelhos para o correto dimensionamento dos aquecedores.
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Aquecedor de Passagem (Gás)
Os aquecedores de passagem a gás, são aparelhos compactos que aquecem a água no instante em que existe uma solicitação de demanda nos pontos de consumo.
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Dimensionamento Aquecedor de Passagem
Exemplo 1
Exemplo 2
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Dimensionamento Aquecedor de Passagem
Exemplo 1
Exemplo 2
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Aquecedor de Acumulação (Gás)
O aquecedor de água do tipo acumulação é constituído por um reservatório de água e uma unidade de aquecimento, que mantém o volume de água armazenado aquecido. 
Controlado por termostato, ligando ou desligando a unidade de aquecimento. 
Os reservatórios são protegidos com isolante térmico, reduzindo assim a transmissão do calor da água quente armazenada para o ambiente. 
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Aquecedor de Acumulação (Gás)
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Dimensionamento Aquecedor de Acumulação
Residência com 6 pessoas
 - Consumo diario: 
 45 l/pessoas/dia x 6 = 270 l
Exemplo 1
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Dimensionamento Aquecedor de Acumulação
 - Ocasiões de Pico: 270 x 1/7 = 38,57 l/h
 - Capacidade Reservatório: 270 x 1/5 = 54 l 
 - Aquecedor Escolhido: 60l 
Exemplo 1
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Dimensionamento Aquecedor de Acumulação
Edifício Residencial com 30 apartamentos com chuveiros, lavatorios e pia de cozinha com agua quente por unidade:
Exemplo 2
Chuveiros: 30 x 97,5 = 2.925 l/h
Lavatórios: 30 x 2,6 = 78 l/h
Pia de Cozinha: 30 x 13 = 390 l/h
Total: 3.393 l/h
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Dimensionamento Aquecedor de Acumulação
Exemplo 2
Consumo Máximo Provável 3.393 x 0,3 = 1.017,90 l/h
Capacidade Reservatório: 1.017,90 x 1,25 = 1.272,38 l
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Aquecedor de Acumulação (Solar)
O coletor solar é um trocador de calor que transforma a energia solar radiante em calor. É um dispositivo concebido para absorver a maior quantidade possível de radiação solar, e transferir a maior parte desta radiação para um determinado fluido.
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Aquecedor de Acumulação (Solar)
Coletor com Cobertura
Nos coletores planos o fluxo da radiação incidente é uniforme para toda a sua superfície coletora. São equipamentos destinados a aquecer a água a temperaturas compatíveis ao uso sanitário
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Aquecedor de Acumulação (Solar)
Coletor sem Cobertura
Com incidência dos raios do sol diretamente na placa absorvedora e sem cobertura não retém a radiação emitida e produz aquecimento a temperaturas menores, adequados para aplicações como o aquecimento de piscina
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Aquecedor de Acumulação (Solar)
Posicionamento
 - Essencial para o desempenho do sistema de aquecimento solar;
 - A inclinação em relação ao plano horizontal e a direção de instalação (10° a mais que a latitudade da cidade) e Norte Geográfico;
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Aquecedor de Acumulação (Solar)
Reservatórios
A água quente é armazenada em reservatórios com isolamento térmicos, permitindo sua disponibilização em função da real necessidade dos usuários, com ou sem trocadores de calor.
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O reservatório do sistema é calculado da mesma forma que o bolier à gás, variando em função do tipo de edificação e fim a que se destina.
Aquecedor de Acumulação (Solar)
Dimensionamento Sistema - Reservatório
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O cálculo da área dos coletores varia em função da quantidade de água a ser aquecida, dos quantidade de calor gerada pela radiação solar e diferença de temperatura da água de chegada e saída do sistema, conforme as fórmulas:
Aquecedor de Acumulação (Solar)
Dimensionamento Sistema - Coletores
Onde: Q= Qtde de calor necessária; I= Intensidade de radiação solar; Ƞ= rendimento de aproveitamento de energia por painel, m= qtde de água; c= calor específico da água; t2= temperatura final da água; t1= temperatura incial da água.
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Dimensionamento Aquecedor de Acumulação Solar
Dimensione coletores e tanque de armazenamento para uma residência com 6 moradores, temperatura de entrada da agua de 20°C, temperatura desejada de 60°C e intensidade de radiação para cidade do Rio de Janeiro de 4.200 Kcal/m²/dia durante 7 horas de exposição ao sol.
Exemplo 1
Conforme NBR 7198, m= 6 x 45 → m=270l c= 1; t1= 20°C; t2= 60°C; I= 4.200 Kcal/m²/dia ƞ=0,5 
Q=270.1(60-20) = 10.800Kcal 
S= 10.800/(4200x0,5) → S=5,14 m² = 6m²