Coletor Solar

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Coletor Solar 
1.Definição: 
A energia solar pode ser aproveitada para o aquecimento da água em 
residências, antes de seu consumo. Para isso, é necessário que a água 
passe por uma caixa semelhante a uma estufa de plantas. A radiação solar 
incide na face transparente do coletor, e parte dela atinge a chapa de 
alumínio pintada de preto, que está no interior da caixa. 
Colada à placa de alumínio está a tubulação de água, também pintada de 
preto. Pelo processo de condução, uma parte do aquecimento da placa é 
transmitida para a água. A capacidade de aquecimento da placa metálica 
depende de sua área e espessura. A cor preta aumenta a absorção da 
energia radiante incidente, aquecendo a água de forma mais rápida. 
No fundo da caixa, coloca-se lã de vidro, um material isolante térmico que, 
assim como a cobertura de vidro, ajuda a diminuir a transferência de energia 
para o ambiente. O vidro, transparente à luz, provoca o efeito estufa e impede 
a saída da radiação infravermelha, retendo-a no interior do coletor, 
contribuindo ainda mais para aumentar a temperatura da água no interior da 
tubulação a valores próximos de 60ºC. 
Uma vez aquecida, a água na tubulação torna-se menos densa e desloca-se 
para a parte superior do reservatório. Ao mesmo tempo, a água mais fria, na 
parte inferior do reservatório, desloca-se para a tubulação, formando uma 
corrente de convecção térmica. A água quente, pronta para o consumo, sai 
pela parte superior do reservatório, e uma nova quantidade de água vinda da 
caixa d’água entra no aquecedor. 
2.Funcionamento: 
Quando os raios do sol atravessam o vidro da tampa do coletor, eles esquentam as 
aletas – que são feitas de cobre ou alumínio, e pintadas com uma tinta especial que 
ajuda na absorção máxima da radiação solar. O calor passa então das aletas para 
os tubos e a água que está alí dentro esquenta e vai direto para o reservatório. 
2.1 COMO A ÁGUA É AQUECIDA? 
Um sistema básico de Aquecimento de água por Energia Solar é composto de 
coletores solares (placas) e reservatório térmico (Boiler).As placas coletoras são 
responsáveis pela absorção da radiação solar. O calor do sol, captado pelas placas 
do aquecedor solar, é transferido para a água que circula no interior de suas 
tubulações de cobre. 
O reservatório térmico, também conhecido por Boiler, é um recipiente para 
armazenamento da água aquecida. São cilindros de cobre, inox ou polipropileno, 
isolados termicamente com poliuretano expandido sem CFC, que não agride a 
camada de ozônio. Desta forma, a água é conservada aquecida para consumo 
posterior. A caixa de água fria alimenta o reservatório térmico do aquecedor solar, 
mantendo-o sempre cheio. 
Em sistemas convencionais, a água circula entre os coletores e o reservatório 
térmico através de um sistema natural chamado termossifão. Nesse sistema, a água 
dos coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a água no 
reservatório. Assim a água fria “empurra” a água quente gerando a circulação. 
Esses sistemas são chamados da circulação natural ou termossifão.A circulação da 
água também pode ser feita através de motobombas em um processo chamado de 
circulação forçada ou bombeado, e são normalmente utilizados em piscinas e 
sistemas de grandes volumes. 
Quando os raios do sol atravessam o vidro da tampa do coletor, eles esquentam as 
aletas que são feitas de cobre ou alumínio e pintadas com uma tinta especial e 
escura que ajuda na absorção máxima da radiação solar. O calor passa então das 
aletas para os tubos (serpentina) que geralmente são de cobre. Daí a água que está 
dentro da serpentina esquenta e vai direto para o reservatório do aquecedor solar. 
Os coletores são fabricados com matéria-prima nobre, como o cobre e o alumínio. 
Recebem um cuidadoso isolamento térmico e ainda vedação com borracha de 
silicone. Eles, têm cobertura de vidro liso e são instalados sobre telhados ou lajes, 
sempre o mais próximo possível do reservatório térmico.O número de coletores a 
ser usado numa instalação depende do tamanho do reservatório térmico, mas pode 
também variar de acordo com o nível de insolação de uma região ou até mesmo de 
acordo com as condições de instalação. 
2.2 O MEIO AMBIENTE 
A produção e o uso da energia são algumas das principais causas da destruição do 
meio ambiente.Queima de combustíveis como gás e óleo diesel, acidentes com 
navios petroleiros e inundações de hidroelétricas são alguns exemplos.E é por isso 
que a Energia Solar é tão interessante: porque ela não polui.No Brasil, mais de 70% 
da energia elétrica é gerada por usinas hidroelétricas, que alagam áreas imensas 
para construir represas. 
A água toma conta então de áreas que poderiam ser aproveitadas na agricultura ou 
pecuária, além de destruírem a fauna e a flora. Mas pior ainda que as hidroelétricas 
são as termoelétricas que, junto com a queima de combustíveis em veículos e 
Aquecedores, causam a chuva ácida, o smog e o efeito estufa.A queima de 
combustíveis em carros, Aquecedores e usinas termoelétricas libera grande 
quantidade de gases, principalmente o gás carbônico. 
O gás carbônico e outros gases que ficam acumulados na atmosfera impedem que 
o planeta perca calor pela radiação infravermelha. E o resultado é que a Terra vem 
se tornando uma verdadeira estufa, desertos estão crescendo e são cada vez mais 
freqüentes as tempestades e inundações. Até o gelo nos pólos está derretendo e 
aumentando o nível do mar.Alguns cientistas acreditam até que cidades inteiras do 
litoral vão simplesmente desaparecer... E se forem instaladas no Brasil todas as 
termoelétricas planejadas, vai haver um aumento de 32% na emissão de gases 
causadores de efeito estufa. 
A queima de combustíveis também provoca a chuva ácida. Ela se forma quando 
elementos poluentes reagem com a água e como oxigênio, acima das nuvens.A 
chuva ácida destrói plantas e animais, provoca erosão e contamina a água 
potável.Outra conseqüência da queima de combustíveis é o SMOG, mistura das 
palavras fumaça (smoke) e neblina (fog) em inglês. 
Por conta do clima e da topografia, poluentes liberados em grande escala por 
carros, fábricas e Aquecedores não se dispersam. “Presos" na atmosfera, esses 
poluentes causam muitos problemas respiratórios e prejudicam a vegetação. 
Já as usinas nucleares, apesar de não emitirem gases poluentes como as 
termoelétricas, trazem o risco de acidentes, até mesmo um grande desastre com 
vazamento de radiação atômica.No acidente de Chernobyl, em 1986, mais de 2500 
pessoas morreram, 400.000 tiveram de ser removidas só no primeiro ano e mais de 
dois milhões e meio de hectares de terra não podem mais ser usadas para a 
agropecuária.Além disso, ninguém inventou ainda uma solução segura para todo o 
lixo radioativo criado pelas usinas. E é por isso que países como a Alemanha 
decidiram abandonar o uso da energia nuclear. 
3. Como Montar um Coletor Solar 
O sistema de aquecimento solar que iremos ensinar a montar permite aquecer 200 litros 
de água, o que pode atender o consumo de água quente para banho de uma família de 
4 a 6 pessoas. Isso permitirá reduzir a conta de luz em até 30% . 
A água aquecida deve ficar armazenada numa caixa de água termicamente isolada que 
evita perda de calor para o ambiente. De modo a aumentar a eficiência do aquecedor 
solar, usamos um chuveiro elétrico ligado em série com um dimmer (controlador 
eletrônico de potência de um chuveiro elétrico), que permite um ajuste fino na elevação 
da temperatura da água do banho. A tubulação que interliga os coletores, a caixa de 
água e o chuveiro elétrico pode ser montada com os tubos tradicionais de PVC 
utilizados normalmente em instalações hidráulicas residenciais. 
 
 
1. Caixa de água 
2. Coletores 
3. Chuveiro elétrico com misturador e dimmer para apoio térmico 
4. Sistemageral de tubos 
 
3.1 COMPONENTES 
3.1.1 ​Caixa de água 
Tem a função de armazenar, no decorrer de um dia, a água aquecida pelo coletor solar. 
Em seu interior ficam dois componentes do aquecedor solar: 
● Torneira de boia associada a um tubo vertical. Serve para levar água fria ao 
fundo da caixa; 
● Pescador. Serve para levar ao chuveiro a água que fica na camada de água 
mais alta e mais quente dentro da caixa. 
Independentemente do tipo de caixa utilizada, o ideal é que todas recebam um 
isolamento térmico externo para minimizar as perdas de calor nas laterais e na tampa 
superior. 
3.1.2 Coletor Solar​ ​- o principal componente do aquecedor solar 
O coletor solar tem a função de aquecer água. Com a incidência da luz solar em sua 
superfície exposta ao sol, a água armazenada em seu interior aquece e diminui de 
densidade, tornando-se mais leve que a água fria. Assim, a água presente no interior 
dos coletores se movimenta para a caixa e simultaneamente a água estocada nela flui 
em direção ao coletor. 
Os coletores do aquecedor solar são fabricados com placas de forro modular de PVC, 
denominadas de alveolares. São forros especiais. Esse coletor difere dos comerciais 
por não utilizar caixa e cobertura de vidro, que permitem a obtenção do efeito estufa 
(aquecimento adicional). 
A obrigatória ausência da cobertura de vidro não permite que a água aqueça demais, o 
que afetaria a integridade dos componentes de PVC, que tem limite de temperatura. Isto 
traz vantagens como: redução do perigo da água quente ferir crianças e a possibilidade 
do uso de tubos de PVC de água fria, entre outras. 
3.1.3 Misturador de água quente e sistema de apoio térmico 
O misturador permite que a água aquecida pela energia solar chegue ao chuveiro. Caso 
a água aquecida esteja a uma temperatura abaixo do desejado, o usuário complementa 
o aquecimento por meio do acionamento de um dimmer (controlador da energia 
fornecida pelo chuveiro elétrico). 
3.1.4 Sistema hidráulico 
A tubulação pode ser feita com tubos comerciais de PVC marrom, considerando a 
natural limitação térmica do coletor solar. Isto evita a utilização mais complexa e 
custosa dos tubos de cobre ou do uso de tubos de PVC para água quente, que são 
mais caros. 
3.1.5 Montagem dos componentes do aquecedor solar 
Para montar o aquecedor solar é necessário fabricar algumas peças. Procuramos 
descrever detalhadamente todos os passos necessários para a montagem dos 
principais componentes desse sistema, ilustrando com foto cada passo descrito no 
processo. 
 
3.1.6 Coletores solares 
Um aquecedor solar pode ser projetado para aquecer diferentes volumes de água. 
Neste site ensinaremos a montagem de um sistema capaz de fornecer 200 litros de 
água quente diariamente. Utilize a tabela abaixo para ver quanto coletores solares são 
necessários para aquecer os 200 litros de água. 
Para a necessidade de outros volumes de água, por exemplo, a consumida por uma 
grande família, mantenha essa mesma relação: 1 coletor ou 1,5 coletor para 100 litros 
de água, dependendo dos fatores climáticos. Caso tenha excesso de temperatura 
diminua um coletor, ou se a temperatura estiver baixa aumente mais 1 coletor em seu 
sistema. 
4. Modelos