Depósitos termoacumuladores

 

termoacumuladores, energia-solar

 

Este é outro dos componentes vitais ao funcionamento de qualquer sistema solar térmico. Desempenha a dupla função de armazenamento de água quente e é na maioria dos casos responsável pela troca (permuta) de calor entre o fluído do circuito primário e a água para consumo. Existem vários tipos. Estão disponíveis em cobre, vitrificados, aço inoxidável, esmaltados ou revestidos em plástico. Comparativamente com outros termoacumuladores de aço os de aço inoxidável são mais leves e com menores necessidade de manutenção, mas mais caros em relação aos termoacumuladores de aço esmaltado. O aço inoxidável é contudo mais sensível a águas com muito cloro. Os termoacumuladores esmaltados ou vitrificados deverão ser equipados com um ânodo externo para protecção contra a corrosão (fissuras no revestimento).  Habitualmente dispõem de ânodo de sacrifício (barra de magnésio) que exerce uma protecção catódica no depósito contra a corrosão da água e é um elemento a considerar nas manutenções destes equipamentos. Também estão disponiveis termoacumuladores de aço revestidos de plástico mais baratos. O revestimento dos termoacumuladores (sensível a temperatura > 80ºC) não deve ser poroso. Testes realizados à maioria dos revestimentos de plástico tem apresentado problemas de fiabilidade. Os tanques de plástico de superfície livre apresentam sensibilidades a temperaturas muito elevadas.

 

Devem estar equipados com uma válvula de pressão, de modo a prevenir o risco de explosão com o aumento de pressão. De salientar que os aplicados aos sistemas de Drain Back funcionam de forma um pouco diferente. Recomenda-se uma potência de permuta de 750 W/m2 de área de captação.

A eficácia do permutador deve ser tanto maior quanto possível para que o fluido térmico regresse aos colectores com uma temperatura baixa, não prejudicando o rendimento da instalação.
O permutador de calor pode ser interno (quando está dentro do depósito) ou externo (quando está fora do depósito).
 
Os permutadores internos podem ser, por exemplo, de camisa ou de serpentina.
Os permutadores externos são, por exemplo, permutadores de placas e podem apresentar algumas vantagens.
Têm elevada eficácia (0,75), devido ao funcionamento em contracorrente.
A sua manutenção é mais fácil pois são desmontáveis e de limpeza relativamente simples.
São moduláveis, podendo, caso seja necessário, acrescentar-se placas por forma a aumentar a potência.
Em instalações com volumes de acumulação maiores que 3 000 litros, recomenda-se a utilização deste tipo de permutador.

Necessitam de um bom isolamento térmico (muitas vezes esquecido). Na utilização para o aquecimento de piscinas, deverá escolher-se um permutador de material resistente à corrosão causada pelo tratamento da água.

Devido à variação diária da radiação solar o tanque de armazenamento deve armazenar a água quente para consumo para cerca de dois dias. Sempre que uma torneira é aberta água fria entra na parte inferior do tanque de armazenamento. Deste modo no tanque existe água fria, quente e morna. Por causa das diferentes densidades o efeito de estratificação térmica forma-se no tanque. A água quente menos densa junta-se no topo, a água fria mais densa na área inferior do tanque. Este efeito de estratificação é uma condição fundamental para o bom funcionamento do sistema solar. 

Com a extracção de água quente para utilização, p.e. para duche, e com entrada de água fria no tanque, têm de se criar condições para que esta não misture com a água quente, devendo manter-se uma boa estratificação térmica que possa ser conservada. Para criar essas condições, os tanques têm de ter uma estrutura vertical, sendo a razão altura-diâmetro recomendada de pelo menos 2,5:1. A temperatura de compensação entre camadas é menor no caso dos tanques de armazenamento mais verticais quando não está a ser aquecida devido às diferenças de densidade. A existência de uma zona mais fria assegura a eficiência do sistema solar, mesmo em condições de baixa radiação solar

 

Sendo um dos elementos mais dispendiosos numa instalação solar, o depósito termoacumulador deve ser dimensionado de forma a que constitua um bom compromisso entre o acréscimo de custo de um depósito com dimensão superior  requerida pelas necessidades de consumo e a incapacidade de as sastifazer por sub-dimensionamento do depósito. 

O dimensionamento do depósito de acumulação depende basicamente de tres factores:

  • Superfície de colectores instalada
  • Temperatura de utilização
  • Desfasamento entre captação-armazenamento e consumo 

   

Energia de apoio num segundo acumulador

 

Esta montagem permite aproveitar ao máximo a energia de origem solar aplicando-a sobre a água fria, enquanto que a energia convencional de apoio o faz somente sobre a água pré-aquecida pela solar, respeitando desta forma o princípio da separação de ambas.

Se for pretendido ter sempre uma quantidade de água pronta para utilização a uma dada temperatura, é preciso manter o segundo acumulador a uma temperatura ligeiramente superior para evitar que devido a estratificação, a temperatura inferior seja menor que a temperatura mínima requerida.

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