Sistemas solares térmicos

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1
Sociedade Portuguesa de Energia Solar
Edificio M1 – Campus do INETI-DER
Estrada do Paço do Lumiar
1649-038 Lisboa – Portugal
Tel: + 351 21 716 6903
Fax: + 351 21 715 7269

INSTALADORES
DE
EQUIPAMENTOS SOLARES TÉRMICOS

CONVERSÃO TÉRMICA
da
ENERGIA SOLAR
Eduardo Perez Lebeña
SPES

Jorge Cruz Costa
DER / INETI

Manual editado pela Sociedade Portuguesa de
Energia Solar, noâmbito do Contrato Altener nº
4.1030/Z/96-104 – “Acções para a disseminação da
Energia Solar Térmica em Portugal”, financiado pelo
Programa Altener e Direcção-Geral de Energia.

2

CONVERSÃO TÉRMICA DA ENERGIA SOLAR
1.

FISICA

7

1.1.

INTRODUÇÃO

7

1.2.

GRANDEZAS

7

1.3.

MECÂNICA

8

1.4.

HIDRÁULICA

8

1.5.

TERMOTECNIA

9

1.6.

ELECTRICIDADE11

2.

A RADIAÇÃO SOLAR

13

3.

MOVIMENTO -TERRA - SOL

14

4.

CONVERSÃO TÉRMICA da ENERGIA SOLAR

16

4.1.

17

PRINCÍPIOS BÁSICOS PARA O APROVEITA-

MENTO ÓPTIMO DA ENERGIA SOLAR
4.2.

CONVERSÃO TÉRMICA A BAIXA TEMPERATURA

18

4.2.1. Colectores solares. Efeito estufa
4.3.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS

20

DO COLECTOR PLANO
4.3.1. Coberturas transparentes4.3.2. Placa Absorsora
4.3.3. Isolamento posterior
4.3.4. Caixa
4.4.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UM

23

COLECTOR PARABÓLICO COMPOSTO (C.P.C.)
4.5.

ESTUDO ENERGÉTICO DO COLECTOR

24

4.5.1. Curva característica de um colector solar
4.6.

FLUIDO de TRANSFERÊNCIA TÉRMICA

28

4.7.

CURVAS DE PENALIZAÇÃO. ORIENTAÇÃO

32

E INCLINAÇÃO DOS COLECTORES
4.8.DETERMINAÇÃO DE SOMBRAS E

COORDENADAS DO SOL

36

3

4.9.

SUB-SISTEMA DE CAPTAÇÃO DO

39

CIRCUITO PRIMÁRIO
4.9.1. Distribuição e ligação dos colectores
4.10. DIMENSIONAMENTO SIMPLIFICADO

46

4.11. QUEDA DE PRESSÃO NO CAMPO

49

DE COLECTORES
4.12. TUBAGENS. MATERIAIS UTILIZADOS

52

4.12.1. Dimensionamento das tubagens
4.12.2. Capacidade interna das tubagens
4.12.3. Perdasde carga em tubagens
4.12.4. Elementos de ancoragem e de guia.
Isolamento das tubagens
4.13. ARMAZENAMENTO. ACUMULADORES

60

4.13.1. Dimensionamento de acumuladores
de A.Q.S. Critérios
4.13.2. Isolamento térmico dos depósitos
de acumulação
4.14. PERMUTADORES DE CALOR

63

4.15. ELECTROCIRCULADORES

65

4.15.1. Bomba de circulação do circuito primário
4.15.2. Bomba de circulaçãodo circuito secundário
4.15.3. Bomba de enchimento do circuito primário
4.15.4. Circuitos de baixo caudal
4.16. TERMOSTATO DIFERENCIAL.

68

CONTROLO AUTOMÁTICO
4.17. VASOS DE EXPANSÃO

70

4.18. PURGADORES E DESAERADORES

72

4.19. VÁLVULAS

73

4.19.1. Válvulas de segurança
4.19.2. Válvulas anti-retorno

4

4.19.3. Válvulas de passagem
4.19.4. Válvulas de três vias4.19.5. Válvulas pressostáticas do tipo “Watt”

4.20. VIABILIDADE ECONÓMICA DE UMA

76

INSTALAÇÃO SOLAR
4.21. EXECUÇÃO E MANUTENÇÃO DE UMA
INSTALAÇÃO SOLAR
4.21.1. Processos prévios à instalação
4.21.2. Armazenamento, manipulação
e montagem dos colectores
4.21.3. Processo de montagem da instalação solar
4.21.4. Arranque da instalação solar
4.21.5. Provas prévias à entrega dainstalação solar
4.21.6. Isolamento da instalação solar
4.21.7. Operações de manutenção que deverão ser
efectuadas pelo dono da instalação e por
pessoal especializado
4.21.8. Localização e reparação das avarias
mais frequentes

79

5

1. FISICA
1.1. INTRODUCÇÃO.
No seu significado mais amplo, a Física é o estudo da natureza. Deste modo, estamos
interessados pelos fenómenos que possam sermedidos e dos quais tiramos umas
consequências. Uma ferramenta imprescindível é a Matemática, que permite a compreensão
dos fenómenos e das realizações técnicas que o homem cria para melhorar a qualidade de
vida.
Assim, a Física está dividida em diversos campos independentes que permitem o seu estudo
separadamente, tais como a Mecânica, a Hidráulica, a Termodinâmica, a Electricidade, a...
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