BTE Solar: Princípio e Componentes de um Sistema de Aquecimento Solar de Água

Princípio e componentes de um sistema de aquecimento solar de água

Utilização de Energia Solar:

Um aquecedor solar de água é um dispositivo de aquecimento que converte a luz solar em energia térmica, aquecendo água de baixas a altas temperaturas para satisfazer as necessidades de água quente das pessoas para a vida diária e a produção. Os aquecedores solares de água são categorizados pelo seu tipo estrutural em aquecedores solares de água com tubo de vácuo e aquecedores solares de água de placa plana.

Princípio de funcionamento:

A luz solar atravessa a primeira camada de vidro do tubo de absorção de calor e atinge a camada negra de absorção de calor da segunda camada, que absorve a energia solar. O isolamento a vácuo entre as duas camadas de vidro reduz significativamente a transferência de calor (a transferência de calor por radiação ainda ocorre, mas a condução e a convecção de calor são eliminadas). A maior parte do calor é transferido para a água no interior do tubo de vidro, aquecendo-a. A água aquecida torna-se mais leve e flui para cima ao longo da superfície aquecida do tubo de vidro para o reservatório de água isolado. A água relativamente fria no reservatório flui ao longo da superfície retroiluminada do tubo de vidro para reabastecer a água. Este ciclo continua, aquecendo continuamente a água no reservatório de água isolado, obtendo-se assim água quente.

Componentes de um sistema de aquecimento solar de água

1. Coletor solar de placa plana

Este é o elemento coletor de calor do sistema. A sua função é semelhante à do elemento de aquecimento de um esquentador elétrico. Ao contrário dos aquecedores de água elétricos e a gás, os coletores solares utilizam calor radiante solar, pelo que o tempo de aquecimento está limitado ao momento em que a radiação solar atinge um determinado nível.

Atualmente, o tipo de coletor solar mais comum no mercado chinês é o tubo de vácuo totalmente em vidro. É constituído por um tubo exterior e um tubo interior, sendo o tubo interior revestido com um revestimento de absorção seletiva. Os coletores solares planos utilizam uma película absorvente de calor, como o cromado negro, no painel de recolha, e o tubo metálico é soldado ao painel de recolha. Os coletores solares planos são ligeiramente mais caros do que os coletores de tubo de vácuo, mas o seu custo tem aumentado nos últimos anos, especialmente para aquecedores solares de água montados em varandas em edifícios residenciais altos. Os tubos de vácuo totalmente em vidro são geralmente feitos de vidro ultraduro com um elevado teor de borossilicato de 3,3 metros, e o revestimento de absorção seletiva é aplicado através de um processo de revestimento seletivo por pulverização catódica a vácuo.

2. Tanque de água isolado

Um recipiente para armazenar água quente. A água quente recolhida pelos tubos de recolha deve ser armazenada num depósito de água isolado para evitar a perda de calor. O depósito de água isolado de um aquecedor solar de água é constituído por um depósito interior, uma camada de isolamento e uma carcaça do depósito de água. O revestimento interior do depósito de água é um componente crucial para o armazenamento de água quente, e a resistência do material e a resistência à corrosão são cruciais. Os materiais disponíveis incluem aço inoxidável e esmalte. A qualidade do material de isolamento tem impacto direto na eficácia do isolamento térmico, o que é particularmente importante em climas frios. A espuma integral de poliuretano é um método de isolamento preferencial. A caixa exterior é normalmente construída em aço com revestimento colorido, aço galvanizado ou aço inoxidável. Um depósito de água isolado requer um excelente isolamento, resistência à corrosão e qualidade da água limpa.

3. Suporte

Este suporte suporta o coletor e o depósito de água isolado. Deve ser robusto, estável e resistente ao vento, neve, envelhecimento e ferrugem. É normalmente feito de aço inoxidável, liga de alumínio ou aço com acabamento em spray de plástico.

4. Tubos de ligação

Um aquecedor solar de água puxa primeiro a água fria para o depósito de água quente, onde depois transfere o calor através do coletor para o depósito de água isolado. O depósito de água quente está ligado às linhas internas de água fria e quente, formando um circuito fechado para todo o sistema. Uma tubagem solar adequadamente concebida e conectada é crucial para o funcionamento ideal do sistema solar. As tubagens solares devem ser isoladas. Nas regiões frias do norte, devem ser instalados cabos de aquecimento nas paredes exteriores das tubagens para garantir que os utilizadores possam desfrutar de água quente solar mesmo no inverno rigoroso.

5. Componentes de controlo

Recolha de Calor com Circulação Controlada por Diferencial de Temperatura: Um sistema de aquecimento solar de pavimento com água quente inclui um sensor de temperatura do coletor e um sensor de temperatura da água. Após o coletor absorver a radiação solar, a temperatura dos tubos do coletor aumenta. Quando a diferença de temperatura entre o coletor e o depósito de água excede o valor definido, o sistema de deteção emite um comando, acionando uma bomba de circulação para bombear água fria do aquecedor central para o coletor. A água aquecida regressa então ao reservatório de água, elevando a temperatura da água no reservatório até à temperatura definida.