Caso Prático - Coletor Solar Plano

Prévia do material em texto

1 
 
MA059 – ENERGIA SOLAR TÉRMICA 
CASO PRÁTICO 
 
Instruções 
Tenha em consideração que os artigos e casos de referência podem servir como material de 
consulta e ampliar sua visão sobre o tema comentado. 
Poderá realizar sua exposição escrita respondendo esquematicamente às perguntas ou 
tomando-as como guia para realizar um ensaio aberto. 
 
Enunciado 
Para realizar o caso prático se recomenda encarecidamente que se leia as instruções 
apresentadas no início deste documento. 
 
Em um edifício de moradias multifamiliar situado na cidade de Barcelona (41º 23’ 20’’ N), na 
Catalunia (Espanha), habitam 50 pessoas com um consumo estimado de 22 litros por pessoa 
e dia (Fonte: IDAE). 
O Decreto da Ecoeficiência da Generalitat da Catalunya o situa na situação III das zonas 
climáticas, notando uma contribuição solar mínima (tabela nº 1). 
Para cobrir a demanda de água quente sanitária por parte das pessoas que vivem no edifício, 
foram escolhidos captadores solares planos de grande rendimento e coeficiente de perda 
mínima devido à limitação de espaço do edifício, devendo ser o rendimento do coletor maior a 
0,8. 
Devido à localização do edifício, serão desprezadas as perdas de radiação por inclinação. 
Entretanto, será levado em conta uma redução da radiação de captação pelo coletor de 6% 
devido ao efeito do envelhecimento e sujeira da capa do coletor que afeta tanto a sua vida útil 
quanto ao rendimento teórico determinado pelo construtor do coletor (Fonte: CENSOLAR). 
 
2 
 
CASO PRÁTICO 
 
Para efeitos práticos, a temperatura de saída do fluido ao coletor será considerada como aquela 
a que se demanda a carga elétrica, 60ºC. 
Os dados da radiação captada em superfícies inclinadas a 41° com um ângulo acimut 0° são 
extraídos do “Atlas de Radiação Solar da Catalunha”. Na tabela nº 3 aparecem os dados de 
radiação captada por m2 em um dia médio do mês (kWh/m2 dia) e o número médio de horas 
diárias de sol úteis para captadores orientados aproximadamente ao Equador e inclinados com 
ângulos igual à latitude. 
 
Tabela 1 Percentagem de contribuição solar mínima em função do consumo, segundo o Decreto 
da Ecoeficiência da Generalitat de Catalunya. Fonte: GENCAT. 
Demanda do ACS 
o edifício (L/dia) 
Zonas climáticas 
II III IV 
50 a 5000 40 50 60 
5001 a 6000 40 55 65 
6001 a 7000 40 65 70 
7001 a 8000 45 65 70 
8001 a 9000 55 65 70 
9001 a 10000 55 70 70 
10001 a 12500 65 70 70 
 
Tabela 2. Fator de eficiência e coeficiente global de perdas de diferentes captadores. Fonte: Gás 
natural. 
Modelo 
Fator de 
eficiência 
Coeficiente global de 
perdas (W/m2 K) 
Superfície útil do 
captador (m2) 
CALPAK 2001 0,74 7,77 2,32 
MADE 4.000-E 0,8 6,17 4,5 
VISESSMANN 
VITOSOL-300 SV3A 
0.8 3,67 1,85 
WAGNER C20 AR (LB-
AR/7,6 m2) 
0.76 3,20 5 
WAGNER LB 7,6 AR 0.83 4,40 6,4 
 
 
 
 
3 
 
CASO PRÁTICO 
 
Tabela 3. Cálculo do rendimento do coletor. 
Mês 
a) Horas 
de sol 
úteis ao 
dia (h) 
b) Radiação 
captada média 
mensal 
(kWh/m2 dia) 
c) Intensi-
dade útil 
média por 
hora (W/m2) 
d) Tempe-
ratura 
ambiente, 
ºC 
e) Rendi-
minto do 
coletor, % 
f) 
)Contribuição 
solar diária 
por m2 de 
captador 
(kWh/m2 dia ) 
Janeiro 8 2.83 9.5 
Fevereiro 9 3.96 9.8 
Março 9 4.38 12.2 
Abril 9.5 4.81 14.7 
Maio 9.5 4.93 17.6 
Junho 9.5 4.95 21.4 
Julho 9.5 4.99 24.2 
Agosto 9.5 4.45 24.9 
Setembro 9 4.49 21.0 
Outubro 9 3.86 17.1 
Novembro 8 3.01 13.1 
Dezembro 7.5 2.89 10.8 
 
Questionário 
Tendo em vista o que foi exposto, responda: 
1. Realizar o cálculo da demanda total de água quente sanitária (ACS) que o edifício 
requereria (l/d). 
2. Qual seria a contribuição solar mínima em função do consumo de água quente sanitária e 
da zona climática do edifício, segundo o Decreto da Ecoeficiencia da Generalitat da 
Catalunya (tabela 1)? 
3. Considerando os dados de radiação captada em um dia médio do mês (Kwh/m2 dia) e o 
número médio de horas diárias de sol úteis para captadores orientados aproximadamente 
41° ao Equador e inclinados com ângulos igual à latitude, realize o cálculo da radiação 
incidente total sobre o captador (W/m2). 
4. Que tipo de coletor da tabela nº2 você escolheria para satisfazer as necessidades da 
demanda total de água quente sanitária que requeria o edifício? Reflita sobre por que 
escolheria este tipo de coletor e não outro. Calcule o rendimento do coletor e a contribuição 
solar diária por m2 deste captador para cada mês do ano. 
5. Caso a superfície de captação requerida fosse de 25 m2, quantos captadores seriam 
necessários para satisfazer as necessidades dos inquilinos? 
 
 
 
 
4 
 
CASO PRÁTICO