Como conceber um sistema de aquecimento solar eficaz

Pontos-chave e precauções para o projeto de sistemas de aquecimento solar

Os projetos de aquecimento solar e de aquecimento solar de água são diferentes. A principal diferença reside no facto de o projeto de aquecimento de água se focar na eficiência energética média anual, enquanto o projeto de aquecimento é utilizado apenas durante o inverno e o período de maior aquecimento, sendo necessário que o sistema obtenha o máximo de calor nos momentos mais frios.

Ao projetar sistemas de aquecimento solar, é necessário ter em conta as características da luz solar no inverno e garantir que o coletor recebe a quantidade máxima de calor no solstício de inverno.

No inverno, a intensidade da radiação solar é baixa e o ângulo de incidência do sol é pequeno. Especialmente nas regiões de latitudes mais elevadas, o ângulo do sol no inverno é ainda menor. Para aumentar a absorção de calor do coletor solar de tubo de vácuo, é necessário garantir que, no solstício de inverno, a luz solar forma um ângulo de 90 graus com o tubo de vácuo e que a superfície esférica do tubo está perpendicular à luz solar direta. Só assim a quantidade máxima de calor solar pode ser absorvida. Outra vantagem disto é que minimiza a quantidade de radiação solar recebida pelo coletor no verão, reduzindo o sobreaquecimento do sistema de recolha de calor nesta estação.

Além de cumprir as condições básicas acima referidas, a BTESolar, com base em anos de prática em engenharia, resumiu cinco aspetos da experiência de projeto:

Em primeiro lugar, assegure-se de que o sistema está eficiente na recolha de calor.

Em primeiro lugar, a qualidade dos tubos de vácuo deve ser rigorosamente controlada. Selecione elementos de absorção de calor com elevada eficiência de conversão de luz em calor. Em segundo lugar, assegure-se de que não existem obstruções em frente ao coletor e que este recebe o máximo de luz solar possível. Durante o processo de conceção do sistema, tenha em atenção o ângulo do coletor, a latitude local, o ângulo solar, o espaçamento entre as filas frontal e traseira de coletores e outras condições abrangentes. A congelação dos tubos de vácuo tem um impacto significativo no efeito de recolha de calor, e este ponto é muitas vezes negligenciado. No inverno, a duração da luz solar é curta. Se o tempo de descongelação do coletor for demasiado longo, não receberá luz solar suficiente. A abordagem da Staray Sunlight consiste em obter um descongelamento rápido do coletor, reforçando o design estrutural do próprio produto e ajustando adequadamente o espaçamento dos orifícios entre os tubos de recolha de calor. Após testes práticos, o resultado foi muito bom.

Em segundo lugar, conseguir uma retenção de calor eficiente.

O conceito de retenção de calor significa minimizar a perda de calor do sistema para outros fins que não o aquecimento. Isto requer um design de produto adequado. A Staray Sunshine tem requisitos muito rigorosos para a espessura da camada de isolamento e para a densidade da espuma na caixa de recolha. Os indicadores numéricos específicos estão claramente estipulados nas "Especificações de Instalação de Aquecimento Solar Distribuído" compiladas pela Staray Sunshine. Os interessados ​​​​podem consultá-las e pesquisá-las. Além disso, o design do sistema de ventilação precisa de ser reforçado. As soluções específicas estão detalhadas nas "Especificações". Em resumo, todos os esforços devem ser feitos para eliminar o efeito chaminé no sistema de exaustão e reter calor de alta qualidade.

Terceiro, assegure-se de um aquecimento adequado.

Este refere-se aos métodos e abordagens para o uso do calor. Durante o processo de aquecimento, é necessário distribuir o calor de forma racional, manter um equilíbrio entre o armazenamento e o fornecimento, e conseguir um controlo adequado da temperatura e uma utilização científica do calor. Por exemplo, em locais onde o calor é utilizado apenas durante o dia, o desperdício de energia térmica pode ser evitado através do controlo baseado no horário. Para divisões que não são ocupadas ou utilizadas por pessoas, o controlo individual de cada divisão evita o congelamento e o rompimento das tubagens de aquecimento, sem desperdício de energia térmica. Através dos métodos de controlo acima referidos, a utilização de energia torna-se mais precisa, o que se designa por aquecimento "racional". O aquecimento racional visa poupar energia aos utilizadores e gerar valor económico.

Em quarto lugar, é importante prestar atenção ao desenho dos indicadores de vida útil do sistema.

Durante o processo de projeto, devem ser efetuadas configurações de elevada qualidade com base no período de utilização definido e na vida útil efetiva dos componentes principais, visando atingir o objetivo de que todos os componentes tenham a mesma vida útil e reduzir os custos de manutenção. Ao mesmo tempo que se garante uma recolha de calor eficiente, a vida útil do sistema deve ser prolongada o mais possível. Quanto maior for a vida útil do sistema, mais benefícios oferece aos utilizadores e maior será a contribuição para a energia limpa. Não se pode poupar em benefícios de curto prazo e abandonar o sistema após apenas alguns anos.

Quinto, assegure-se de que o sistema funciona de forma estável no inverno.

Os utilizadores não toleram os incómodos causados ​​pelos cortes de energia durante o inverno. Portanto, ao projetar um sistema, a estabilidade deve ser priorizada. Este é o cerne do projeto e requer cálculos rigorosos. O projeto não pode ser baseado na intuição. Nos casos em que a energia solar é limitada, as condições locais devem ser consideradas e a utilização de energia suplementar deve ser planeada de forma racional para garantir um fornecimento de energia estável. Além disso, o controlo de qualidade dos componentes do sistema deve ser reforçado para minimizar as falhas e reduzir ao máximo a necessidade de manutenção, proporcionando tranquilidade aos clientes e economia.

Pelos cinco aspetos acima referidos, percebe-se que o aquecimento solar não é, de todo, um sistema de montagem simples. Trata-se de uma coordenação complexa de múltiplas disciplinas tecnológicas, e o conhecimento envolvido é bastante extenso. Por exemplo, é necessário compreender o projeto de abastecimento e drenagem de água, conhecer os princípios físicos como a dilatação e contração térmica, a densidade da água quente e fria, os caminhos de condução de calor e os requisitos básicos de projeto, como a manutenção do equilíbrio hidráulico e o mesmo percurso da água quente e fria durante a operação do sistema. Além disso, envolve também a aplicação de conhecimentos relacionados com a energia elétrica, estruturas metálicas e infraestruturas de engenharia civil.