Este exemplo de aquecedor solar de baixo custo foi desenvolvido pela ONG “Sociedade do Sol’ Sua montagem é simples e rápida, e o custo reduzido o suficiente para as famílias. No modelo simples os coletores são feitos com placas de forro de PVC, facilmente encontradas
e normalmente utilizadas em divisórias de escritório. Cada coletor tem a capacidade de aquecer de 80 a 100 litros de água por dia, numa temperatura que gira em torno de 60°C.
O reservatório de água quente deve ser termo-isolado com algum tipo de material isolante, como a palha, serragem, colchões, papelão, plástico bolha, dentre outros, podendo ser feito a partir de qualquer um dos tipos de reservatório encontrados no mercado.
Princípio de funcionamento
O sistema ASBC tem o mesmo princípio de funcionamento do sistema tradicional de aquecimento solar de água, diferenciando-se do mesmo pelo tipo de material utilizado e da possibilidade de autoconstrução.
O funcionamento do ASBC se inicia quando a energia solar irradiante, luz e infravermelho, incide sobre a superfície preta dos coletores. A energia absorvida transforma-se em calor e aquece a água que está no interior dos coletores. A água aquecida diminui a sua densidade e começa a se movimentar em direção à caixa, dando início a um processo natural de circulação da água, chamado de termo-sifão. Para tanto o reservatório deve estar mais alto que os coletores. Esse processo é contínuo,
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enquanto houver uma boa irradiação solar ou até quando toda água do circuito atingir a mesma temperatura.
A água aquecida fica armazenada num reservatório termicamente isolado que evita perda de calor para o ambiente. No ASBC o sistema de apoio térmico é formado por um chuveiro elétrico ligado em série com um dimmer (controlador eletrônico de potência de um chuveiro elétrico), que permite um ajuste fino na elevação da temperatura da água do banho.
A tubulação que interliga os coletores, o reservatório e o chuveiro elétrico pode ser montada com os tubos tradicionais de PVC utilizados normalmente em instalações hidráulicas residenciais.
Princípios de Operação
1 - Caixa de água tradicional, agora com novas funções
1.1 - Camada de água quente: Seu volume é comandado pela diferença de altura entre saída de água fria aos coletores B, e o nível da água da caixa. Quanto maior esta diferença, maior o volume disponível no final de um dia de aquecimento.
1.2 - Camada de transição: É a camada que interliga a camada de água quente com a camada de água fria. Ela deve ser estreita para que a energia térmica fornecida à caixa pelos coletores solares, fique a mais possível concentrada na camada de água quente.
1.3 - Camada de água fria: Tem a função do reservatório tradicional. Seu volume é a diferença entre o volume total da caixa e o volume do espaço destinado à água quente. Engloba assim a camada de transição. Imagem: Sociedade
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1.4 - Isolamento térmico da caixa de água: Cobre as áreas da caixa ocupadas pelo volume de água quente. Evita perda de calor no decorrer do período, dia e noite.
1.5 - Sistema de “dutos furados”: Distribui na caixa de água os fluxos provenientes respectivamente dos coletores solares e da (torneira de) Bóia. Estas entradas da água na caixa não podem, de forma alguma, dar origem a turbulências ou movimentos de água que poderiam desfazer a sua estratificação.
2 - Coletores solares simplificados
Tem a mesma função dos coletores tradicionais (aquecer água). Caracterizam-se por serem mais simples, sem cobertura de vidro, mais econômicos, não esquentando a água tanto quanto o coletor solar tradicional.
Isto traz três vantagens: Reduz as perdas térmicas de todo o circuito de circulação de água, minora o perigo da água quente ferir crianças, permite o uso dos dutos de água tradicionais da casa brasileira (PVC) para a água quente.
3 - Misturador de água quente
Apesar da água quente dificilmente ultrapassar a temperatura do corpo, o usuário tem o direito de tomar um banho frio. Para que isto seja possível, a água quente que vem pelo duto G, deverá ser adicionada à água fria do duto H. Com um registro 3, a água quente será controlada, temperando a água oferecida ao usuário através do duto I e do chuveiro elétrico.
4 - Dutos de água do sistema ASBC - A, B, C, G e H
Face às relativamente baixas temperaturas que envolvem o aquecimento do ASBC, todo o sistema poderá ser desenvolvido com dutos de PVC, muito conhecidos por todos envolvidos em construção e reformas de habitações no Brasil
Reservatório
Tem a função de armazenar, no decorrer de um dia, a água aquecida pelo coletor solar. Em seu interior ficam dois componentes típicos do ASBC, a torneira de bóia associada a um tubo vertical (serve para levar água fria ao fundo da caixa) e pescador (serve para levar ao chuveiro a água que fica na camada de água mais alta e mais quente dentro da caixa).
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Independente do tipo de recipiente utilizado, todos devem receber um isolamento térmico externo para minimizar as perdas de calor nas laterais e na tampa superior. Mas conhecemos aplicações sem isolamentos, já que isso depende muito das necessidades térmicas do usuário.
O coletor solar tem a função de aquecer água. Com a incidência da luz solar em sua superfície exposta ao sol, a água armazenada em seu interior aquece e diminui de densidade, tornando-se mais leve que a água fria. Assim, a água presente no interior dos coletores se movimenta para o reservatório e simultaneamente a água estocada no reservatório flui em direção ao coletor.
Os coletores do ASBC são fabricados com placas de forro modular de PVC, denominadas de alveolares. São forros especiais. Os coletores ASBC se diferem dos comerciais por não utilizarem caixa e cobertura de vidro, que permitem a obtenção do efeito estufa (aquecimento adicional).
A obrigatória ausência da cobertura de vidro não permite que a água aqueça demais, o que afetaria a integridade dos componentes de PVC, que tem limite de temperatura. Isto traz vantagens como: redução do perigo da água quente ferir crianças e a possibilidade do uso de tubos de PVC de água fria, entre outras.
Misturador de água quente e sistema de apoio térmico
O misturador permite que a água aquecida pela energia solar chegue ao chuveiro. Caso a água aquecida esteja a uma temperatura abaixo do desejado, o usuário complementa o aquecimento por meio do acionamento de um dimmer (controlador da energia fornecida pelo chuveiro elétrico). Nos sistemas tradicionais o apoio térmico e o conjunto misturador tradicional necessita de tubulação prévia quente/fria.
Caso os coletores sejam instalados em uma laje, deve-se considerar como inclinação ótima, a latitude do local acrescida de 10 graus. Por exemplo, em São Paulo a latitude é 23°, portanto a inclinação deve ser 33°. No caso de residências com telhados que não atingem a inclinação sugerida (latitude + 10°), pode-se compensar essa diferença com o acréscimo de mais um coletor, caso a temperatura da água do banho no inverno esteja abaixo do esperado.