Uma análise importante é referente ao desempenho dos coletores em comparação um com o outro, ou seja, a comparação do coletor solar sem cobertura com o coletor solar com cobertura. Para que essa comparação seja viável é preciso comparar dias em que as radiações solares estejam próximas, visto isso, a primeira comparação feita foi do dia 1 do coletor solar com cobertura e o dia 5 do coletor solar sem cobertura, conforme apresentado no Quadro 10.
Quadro 10 - Comparação do coletor solar sem cobertura no dia 5 com o coletor solar com cobertura no dia 1.
Fonte: Autor.
Para o dia 1 do coletor solar com cobertura, a radiação solar média foi de 212,56 W/m², enquanto que para o dia 5 do coletor solar sem cobertura foi de 221,89 W/m². Porém, pode-se perceber que apesar do coletor solar com cobertura receber um pouco menos de radiação, o mesmo atingiu uma temperatura máxima mais elevada que o coletor solar sem cobertura.
Para o dia 1 do coletor solar com cobertura, a temperatura de entrada da água foi de 18°C e a temperatura média do ar foi de 21,5°C, representando um incremento máximo de 20°C, sendo necessário um tempo de 4 horas para o incremento máximo. No dia 5 do coletor sem cobertura a temperatura de entrada da água foi de 17°C, representando um incremento máximo de 13°C, visto que a temperatura média do ar estava em 23°C, levando 4 horas para o incremento máximo.
Em relação ao tempo para atingir a temperatura de 30°C o coletor solar com cobertura apresentou o mesmo tempo do coletor sem cobertura, entretanto, no primeiro a temperatura de entrada da água foi de 18°C, representando um incremento de 12°C para uma temperatura do ar de 21,5°C. Já para o dia 5 do coletor solar sem cobertura o tempo foi o mesmo, porém o incremento de temperatura foi de 13°C, pois a temperatura de entrada da água foi de 17°C e a temperatura média do ar de 23°C.
Fez-se a mesma análise para o dia 5 do coletor solar com cobertura, o qual apresentou uma radiação solar média de 257,67 W/m² e o dia 6 do coletor solar sem cobertura, que apresentou 250,11 W/m² de radiação solar. Os resultados estão apresentados no Quadro 11.
Quadro 11 - Comparação do coletor solar sem cobertura no dia 6 com o coletor solar com cobertura no dia 5.
Fonte: Autor.
Apesar do fato de que o dia 6 do coletor solar sem cobertura recebeu um pouco menos de radiação solar, o coletor solar com cobertura atingiu no dia 5 uma temperatura máxima de 6°C mais elevada que o coletor solar sem cobertura. Para o dia 6 a temperatura de entrada da água foi de 17°C, representando um incremento de 19°C para uma temperatura média do ar de 24°C, levando 4 horas para atingir. Já o dia 5 do coletor solar com cobertura teve-se uma temperatura de entrada da água de 12°C, um incremento de 30°C para uma temperatura média do ar de 18°C, levando 6 horas para atingir.
Para a análise do tempo para atingir 30°C, o dia 5 do coletor solar com cobertura obteve um incremento de 18°C para uma temperatura média do ar de 18°C, sendo necessário um tempo de 3,53 horas. Para o dia 6, o coletor solar sem cobertura levou 2,8 horas para obter um incremento de 13°C, porém a temperatura média do ar foi de 24°C.
5 CONCLUSÃO
Neste estudo foi analisado o desempenho de um coletor solar em duas situações distintas, com e sem cobertura, constituído de tubos de PVC, a cobertura foi construída com garrafas do tipo PET. Os ensaios foram realizados na cidade de Cachoeira do Sul entre os dias 8 e 24 de junho de 2019.
A partir da análise do coletor solar sem cobertura observou-se que a temperatura máxima atingida pelo mesmo foi de 38°C, tendo como menor tempo para atingir a temperatura de 30°C, considerada como ideal para o banho em piscinas residenciais, de 2,72 horas. Enquanto que o coletor solar com cobertura apresentou como temperatura máxima de 50°C e o tempo mínimo para atingir os 30°C de 2,37 horas. Sendo assim, é possível afirmar que a cobertura teve influência significativa perante o coletor solar obtendo um melhor desempenho do mesmo.
A eficiência encontrada para o coletor solar sem cobertura foi tida como satisfatória visto que os equipamentos responsáveis por transferência de energia térmica, normalmente, apresentam uma baixa eficiência. Além disso, os valores encontrados estão próximos ao que foi apresentado no referencial teórico. Já para o coletor solar com cobertura os valores de eficiência superaram as expectativas, estando consideravelmente acima do coletor solar sem cobertura, próximos a 15%.
A defasagem entre os valores teóricos e experimentais de tempo pode ser corrigida através da aplicação de uma instrumentação da bancada, com mais sensores para a medição das temperaturas e da velocidade do ar externo. Desta forma, seria possível a coleta de valores que serviriam como parâmetro para a elaboração de um modelo teórico mais preciso.
Conclui-se que devido à baixa eficiência se torna inviável a aplicação dos coletores solares alternativos em piscinas residenciais, pois pelo fato de piscinas deterem de um grande volume de água, necessitando assim de um número muito elevado de coletores. Todavia, notou- se a grande utilidade em residências, onde o volume consumido durante o banho em chuveiros é menor, consequentemente a utilização do coletor solar resulta em uma menor utilização da energia elétrica.
Como sugestão aos próximos trabalhos, pode-se dizer a realização da instrumentação e aquisição remota de dados para que se tenha uma maior precisão nas medidas dos tempos necessários para atingir determinadas temperaturas, assim como a instalação da bancada próxima a uma estação meteorológica para que os dados de outras variáveis ambientais sejam
medidos e controlados, como velocidade do vento, por exemplo. Desta forma, os dados medidos com esta instrumentação possibilitariam a realização de um modelo matemático mais preciso que descreva o sistema de aquecimento de água solar.
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