O aquecimento solar nada mais é do que a utilização de energia solar para o aquecimento de água para banho, piscina e processos industriais, é uma interessante fonte de energia, costuma ser bastante abundante, de qualidade e gratuita.
O aquecimento de água pela utilização de coletores solares bem como as células fotovoltaicas vem representando cada vez mais a utilização residencial ou mesmo industrial. Estes sistemas coletores de energia, porém são ainda relativamente caros e inacessíveis para a maior parte da população. Para uma família com quatro pessoas, a iluminação da residência deverá ter um custo em mais de R$ 3 mil.
Os sistemas de aquecimento solar domésticos vêm sendo utilizados cada vez mais apesar de ser uma tecnologia acessível para poucos para facilitar a vida moderna. Tudo surgiu depois de uma série de pesquisas e estudos que vem acontecendo desde a década de 50 que facilitou muito a compreensão deste tipo de tecnologia.
Componentes dos Aquecedores
Vamos entender melhor os sistemas de componentes de aquecedores para depois compreender como funciona este aquecimento. Para que se tenha um aquecimento de água através da energia solar, é necessário que se tenham coletores e sistemas de aquecimentos que sejam ligados a outros em paralelo para que exista assim um transporte de energia e ela não se dissipe.
Os componentes que são ligados em paralelo através de um sistema que é chamado de armazenador térmico é fabricado em materiais que ajudam no transporte de energia, como por exemplo, cobre ou inox, junto disto são também utilizados largamente tubos para que exista o transporte do calor. Estes tubos condutores também podem ser chamados de copolímero vinílico que são utilizados exclusivamente para tecnologias de aquecimento. A tecnologia de fluxo forçado, que se chama desta forma já que a energia armazenada atua contra a resistência do material é a utilização mais convencional na área dos aquecedores.
Os coletores se dividem em dois grupos, os que possuem planos e os alternativos onde os planos possuem uma maior utilização. De forma geral são constituídos por tubos absorventes de cobre e chapa absorvedora de cobre ou alumínio. Estes coletores são cobertos por uma placa de vidro que tem a real função de isolar termicamente o material para que possa transferir corretamente a energia. Este tipo de ligação das várias placas que se chama de grade absorvedora é feita em uma configuração paralela, dividindo assim de forma uniforme a transferência da energia.
Apesar de o sistema apresentar um valor relativamente alto, os coletores custam um equivalente a metade de valores de um sistema de aquecimento de água, como as caldeiras por exemplo.
Como característica principal estes coletores trabalham com uma grande capacidade de absorver calor, esta que acontece em uma área exposta que conta com um material de coloração preta.
O Coletor Solar Comum
Costuma ser um coletor que possui uma cobertura transparente. Normalmente esta área é feita através de pyrex ou vidro isolado com sistema de caixa de ar.
O fluido que é utilizado para aquecer a água da rede é normalmente água misturada com anticongelante para que nos dias de inverno esta água não possa congelar, podendo danificar assim os sistemas caso isso acontece ou mesmo glicol. Tanto a água como também o glicol possuem uma elevada capacidade térmica sendo por este motivo a substância considerada mais escolhida para estes tipos de sistemas.
O exterior coletor é isolado de forma térmica para minimizar as perdas e também é bastante resistente já que ela irá proteger o coletor dos agentes externos.
Funcionamento
A cobertura do coletor solar é de vidro, e logo é transparente a radiação visível. Esta radiação irá entrar no coletor aquecendo o seu interior principalmente a placa coletora. Ela é feita de material que absorve bastante radiação, logo é um bom emissor, emitindo também muita radiação. Desta forma a radiação solar que entrou no coletor deverá ser absorvida pela placa, emitindo assim de seguida radiação menos energética e também infravermelha.
Muitas pessoas acham que os processos de absorção e emissão de energia é uma forma de tecnologia pouco rentável, apesar disto ela não é. O grande fator é que por se utilizar de placas de vidro opacas, a transmissão de uma radiação infravermelha não deverá dissipar do aparelho. Como resultados se têm um aquecimento mais rápido do sistema existente e também da água.
Ainda é possível se perceber a existência de um efeito estufa, onde as temperaturas dos materiais devem aumentar transferindo assim a energia na forma de calor para os sistemas de transmissão desta forma como resultados têm um equilíbrio térmico entre os materiais como o metal e o fluido no interior dos tubos.
Como o fluido a temperatura superior é menos denso, e irá subir até os depósitos com a água da rede. Ao se passar no seu interior este fluido deverá transferir a energia sob a forma de calor para a água no depósito. Esta por sua vez deverá ser utilizada na casa para as variadas tarefas. Depois das transferências, o fluido terá arrefecido, ficando mais denso e descendo de volta ao coletor onde irá reiniciar o seu ciclo.
Como Funciona o Coletor Solar a Vácuo
A partir de meados de 1995 foi onde começou um investimento mais significativo de tecnologias de aquecimento através de energia solar para a água, o que veio aos poucos a evoluir na Alemanha. Aprimorando esta técnica os alemães desenvolveram uma tecnologia diferenciada onde os coletores solares teriam um formato tubular e funcionariam com sistemas de isolamento térmico que fossem a vácuo.
Os sistemas de aquecimento solar a vácuo possuem este nome devido a sua tecnologia de isolamento térmico que ocorre nos seus sistemas coletores.
Estes coletores possuem dois tubos que ficam localizados um dentro do outro, sendo assim unidos por uma extremidade, dentro deste vácuo existe uma formação de gases, neste sistema existe o melhor tipo de isolamento térmico, apesar disto é um procedimento caro para que se mantenham as condições de vácuo, sendo então utilizado em poucas situações.
Devido a sua grande eficiência em isolamento térmico e enorme absorção de energia solar incidente, existem coletores solares a vácuo que atingem temperaturas de até 350°C e aquecem assim a água a uma temperatura 100°C.
Existem muitas variações de tecnologia e diversos fabricantes de tubos a vácuo, o modelo mais comum são os tupos de 47X1500mm e 58X1800mm e as empresas especializadas no ramo oferecen ainda algumas medidas de 58X2100mm e 70X1700mm. Este tipo de tecnologia é bastante utilizado em países de temperatura baixa, principalmente no hemisfério Norte.
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