Simulação de um Colector Solar Incorporado numa Telha para Edificações de Baixo Custo

Abstract

O teste de colectores solares térmicos é efectuado com o objectivo de calcular a sua eficiência, para os valores da radiação solar disponível no local. A energia solar disponível é convertida para aquecer água, que circula nos tubos de fluido do colector solar. O colector solar testado é um protótipo, onde as placas absorvedoras de radiação estão integradas no perfil de uma telha de chapa, de liga de zinco com alumínio. A telha é incluída no projecto de uma casa de baixo custo. Os testes efectuados na bancada de ensaios estão de acordo com a norma Brasileira ABNT/CB-55, esta sendo baseada na norma europeia EN12975. A norma define a validação dos dados como a temperatura de entrada e saída de fluido do colector, por exemplo. A norma europeia define dois tipos de ensaios: em regime permanente ou SST, e em regime quase dinâmico ou QDT. Ambos os regimes são válidos para o cálculo da eficiência, no entanto o regime quase dinâmico está mais próximo do funcionamento normal do colector, e tem uma selecção de dados mais abrangente, o que faz com que seja mais utilizado. A sequência de testes inclui um outro colector solar com eficiência média, que constitui um elemento de comparação com o protótipo. Utiliza-se o software TRNSYS para a simulação transiente do sistema, de forma a determinar a vantagem energética proveniente da utilização da energia Solar. Na análise económica do colector protótipo é calculado o tempo de retorno do investimento para diferentes valores da área do colector, e assim calcular vários valores do ganho económico resultante. O método utilizado na análise económica é o método LCS, ou Life Cycle Savings.

Abstract

The test of solar collectors is done with the objective of determining their effectiveness, for the radiation levels available in the place. The solar energy is then converted in order to heat up the water that circulates inside the solar collector. The collector tested is a prototype, where the absorbing plates are integrated in a steel tile, included in the project of a low cost house. Tests are according to the Brazilian norm ABNT/CB-55, as based on the European EN 12975, controlling some of the parameters, such as the inlet and outlet fluid temperature. This norm specifies two kinds of test, one in steady state, named SST and the other in quasi dynamic state, named QDT. Both of them are valid to define the efficiency of any collector, although the QDT is more used because it’s easier to accomplish and represents in a closer way, the conditions in which the collector will operate. The sequence of tests with the prototype is compared with the tests of another collector having normal efficiency. The software TRNSYS is used to simulate the solar system in a transient mode, in order to determine the energetic advantage from the use of the solar energy. In the economic analyses of the prototype it’s calculated the time for the return of the value of investment. For different areas of solar collector, the economic gain is calculated. The method used in this economic analysis is the LCS, or Life Cycle Savings.