Elaboraç¦o de um projeto térmico

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Universidade de Pernambuco 
Escola Politécnica 
Especialização em Energias Renováveis 
 
 
 
Energia Solar 
Projeto e Dimensionamento de sistema de térmico solar para aquecimento de 
água para uso geral 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alunos: 
 
Antonio José Porpino dos Santos 
Jônatas Micael Vieira de Lima 
 
 
 
 
 
1. Introdução 
Este trabalho visa realizar o dimensionamento de um sistema de aquecimento de água 
através da energia solar disponível na cidade do Recife. O projeto térmico pretende atender um 
hotel de 40 leitos, com capacidade de hospedagem de 100 hóspedes. O aquecimento deve 
atender a água dos chuveiros e lavatórios de cada apartamento e também a cozinha do hotel. 
2. Informações Preliminares 
A Seguir seguem informações pertinentes ao projeto térmico a ser realizado: 
 CARACTERÍSTICAS DO LOCAL: O projeto deve atender a um hotel localizado na 
cidade do Recife, com 40 leitos e capacidade para 100 hóspedes. 
 ÁREA DISPONÍVEL: A área disponibilizada para o sistema será na cobertura do 
prédio do hotel. 
 CARACTERÍSTICAS DO PROJETO ARQUITETÔNICO = Indiferente, pois o sistema 
não ficará a vista. 
 NÚMERO DE USUÁRIOS = No máximo 100 hóspedes. 
 PONTOS DE UTILIZAÇÃO = 40 chuveiros + 40 lavatórios + ~5 pontos na cozinha = 
85 pontos. 
 SOMBREAMENTO / CONSTRUÇÕES FUTURAS: Não há e não existe esta previsão. 
3. Calculo do volume do Reservatório Térmico (RT) 
O volume do RT deve ser igual ao volume de consumo diário da unidade que deverá ser 
atendida. A tabela a seguir prevê o consumo médio dos pontos que serão instalados: 
Ponto Consumo Diário 
Chuveiro 40 a 60 litros por pessoa 
Banheira 30% a 50% do volume 
Cozinha 20 a 30 litros por pessoa 
Lavatório 5 a 7 litros por pessoa 
 
Dessa forma, teremos um consumo total de 5.600 litros por dia, conforme mostra a tabela a 
seguir: 
Pontos 
Qtd de 
usuários 
Consumo Diário (L) 
Por Pessoa Total 
Chuveiros 100 50 5000 
Lavatórios 100 5 500 
Cozinha 5 20 100 
 
Volume do RT 5600 
 
O reservatório adotado para o projeto será do fabricante CUMULUS, modelo Solar inox de 
800L, sendo necessário então 7 unidades do mesmo (vide informações técnicas em anexo). 
4. Inclinação e orientação dos coletores solar 
Por se tratar de um hotel, para o calculo de inclinação do coletor, usaremos o critério de 
favorecimento no período de alta estação, quando a demanda por água quente será maior devido 
o maior movimento no hotel. Nesse caso, recomenda-se utilizar a inclinação do coletor (β) 
baseado na média de elevação solar ao meio dia para a latitude do local (-8°) nos período de 
Dezembro a Fevereiro e também nos messes de Junho e Julho. O gráfico a seguir mostra a 
inclinação ideal do coletor ao longo do ano, considerando a elevação solar ao meio dia. 
 
Como a inclinação ideal indicada nos meses de maior demanda são bastante divergentes, o 
gráfico seguinte nos ajuda a fazer uma escolha mais adequada, pois mostra o histórico de 
precipitações e temperatura média na cidade do Recife. (Fonte: CPTEC/INPE). 
 
Os gráficos permitem analisar que nos meses de Dezembro a Fevereiro são registradas as 
maiores temperaturas, enquanto que nos meses de Junho e Julho são registradas as menores 
temperaturas do ano, assim como também maiores precipitações. Dessa forma, a fim de atender 
melhor os meses de menor temperatura, mas também não se distanciar demasiadamente dos 
demais meses, deve ser adotado uma inclinação do coletor de 20°, com orientação voltada 
para o Norte Geográfico, que apresenta um desvio do Norte Magnético de 
aproximadamente 16° (declinação magnética para a cidade do Recife). 
5. Calculo da área do coletor 
Para o calculo da área do coletor, devemos levar em consideração a quantidade de energia 
necessária para elevar temperatura da água a 25°C (projeto térmico de baixa temperatura), tal 
como mostra a tabela a seguir: 
Volume do RT 5600 litros 
Elevação da Temperatura 25°C 
Energia mensal necessária 
(5600*1*25*30)/860 
4883,72 Kwh 
Desvio do Norte Geográfico 16° 
Ângulo de inclinação 20° 
 
O coletor adotado será do fabricante CUMULUS modelo CSC Premium 140 com produção 
média mensal de energia de 123,7 KWh/mês. Sabendo que cada coletor pode produzir 123,7 
KWh/mês, multiplicando pelo fator de correção de 1,04, serão necessários então 40 coletores 
para atender as necessidades do projeto, totalizando 56,8m² de coletores (vide informações 
técnicas do coletor em anexo). 
A tabela a seguir define o fator de correção utilizado para compensação da área de coletores. 
 
 
 
 
 
 
6. Diagrama de instalação 
6.1. Visão geral da instalação 
 
A imagem abaixo mostra um layout da disposição da estrutura do sistema, apenas para 
localização dos componentes em relação à cobertura do prédio (obs.: imagem fora de escala). 
 
Devido o projeto consistir de um sistema de grande porte, será necessário que todo o sistema 
seja de circulação forçada, ou seja, alimentado através de uma bomba d’água para o correto 
funcionamento. A bomba adotada será a Bomba Solar Anauger R100 com capacidade para 
atender até 8600 litros por dia. As dimensões da instalação hidráulica deve atender os seguintes 
requisitos: 
 
Na figura a seguir são mostradas as distancias máxima a serem seguidas para disposição dos 
demais componentes do sistema de acordo com o Manual do fabricante CUMULUS: 
 
6.2. Arranjo dos coletores 
Seguindo informações contidas no manual do fabricante CUMULUS, o arranjo dos 40 
coletores deve obedecer a seguinte disposição: 
 
É recomendável que se use uma inclinação de 2mm para cada 1m de fileira de coletores 
conectados, como pode ser visto no arranjo da figura anterior. 
 
 
 
6.3. Arranjo dos reservatórios 
Serão utilizados 7 unidades de reservatórios térmicos com capacidade de 800 litros cada. A 
interligação destes reservatórios deve ser em série, mais indicado para sistemas de grande porte, 
seguindo a seguinte disposição. 
 
7. Estimativa de custo 
A tabela a seguir contêm as estimativas de custos do investimento do sistema térmico 
apresentado neste projeto. 
Componentes Descrição Valor 
7 Reservatórios 800L CUMULUS Solar inox 800L R$ 84.000,00 
40 coletores solares CUMULUS CSC Premium 140 R$ 33.660,00 
Bomba hidráulica Anauger R100 R$ 1.300,00 
Instalação, hidráulica, elétrica (alimentação da 
bomba e aquecimento auxiliar, suportes, 
tubulações, valvulas, etc.) 
- 
 R$ 5.000,00 
Total R$ 123.960,00 
 
Anexos 
Informações técnicas do coletor 
 
CUMULUS CSC Premium 140 
Diâmetro tubos (mm) 22 
Área externa do coletor (m²) 1,42 
Eficiência energética média (%) 62,4 
Produção média mensal de energia 
(KWh/mês) 
123,7 
Produção média mensal de energia 
(KWh/mês.m²) 
87,1 
Classificação INMETRO A 
Dimensão A (mm) 1322 
Dimensão B (mm) 1266 
Dimensão C (mm) 1072 
Dimensão D (mm) 1135 
Pressão máxima de trabalho (mca) 40 
Peso vazio (kg) 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Informações técnicas do reservatório 
 
CUMULUS Reservatório Solar Inox 800 
Volume (L) Litros 800 
Dimensões (mm) 
ØA 900 
B 1956 
C 1780 
E 1530 
Potência apoio elétrico (W) 3000 
Corrente (A) 14,2 
Tensão Monofásica (V) 220 
Seção Nominal (mm²) 1,5 
Disjuntor (A) 16 
Recup. para Elevação de 
30°C 
litros / hora 86 
Diâmetro hidráulicos (pol. 
BPS) 
EN/SD Água Quente/Fria 1 ½" 
Ligação dos coletores 1" 
Respiro (BP) 
V. Segurança (AP) ¾" 
Pressão Máx. Trabalho 
(mca) 
Baixa Pressão (BP) 5 
Alta Pressão (AP) 40 
Peso vazio (kg) 
Baixa Pressão 
Encap. em: 
Aço pintado 70,3 
Alumínio 40,9 
Alta Pressão Encap. 
em: 
Aço pintado 123,7 
Alumínio 101,3