É muito comum ouvir falar sobre aproveitamento da luz solar como forma de economia na conta de energia elétrica. Pra acertar em cheio na aquisição de um sistema, é importante saber exatamente o que ele faz e quais são suas capacidades. Conhecimento é fundamental para uma compra consciente, e estas informações buscam oferecer o necessário para obter o máximo de conforto, segurança e economia de um sistema de água quente.
Primeiramente, não está se falando de geração de energia elétrica
Existem sistemas de aproveitamento da luz solar, chamados de painéis fotovoltaicos. Esses equipamentos geram energia elétrica de forma limpa e eficiente, e são uma solução bastante interessante na busca por economia de energia. Mas não são a única alternativa.
A energia necessária para aquecer água, seja para uso residencial ou comercial, demanda uma potência instalada muito alta, o que tanto encarece a conta de luz como também um eventual projeto de utilização de painéis fotovoltaicos.
A solução mais eficiente é “remover” a demanda de água quente da equação, através de sistemas de aquecimento que não utilizam a energia elétrica como fonte primária, assim diminuindo a potência necessária para essa função, resultando em economia ou viabilizando um projeto fotovoltaico.
Sistemas termossolares
Estes sistemas aquecem e armazenam água utilizando a energia solar, com o objetivo de diminuir os gastos com outros métodos de aquecimento (principalmente energia elétrica ou gás). Segundo dados do setor, o Brasil é o 5º colocado no ranking mundial de países que utilizam a energia solar para o aquecimento de água (ABRASOL, Brasil é destaque no mercado mundial de energia solar térmica, Junho/2018).
A aplicação principal é o fornecimento de água para banho, mas existem diversas outras aplicações residenciais para água quente, para abastecer torneiras do banheiro e da cozinha ou o aquecimento de piscinas. Em instalações comerciais, além destes usos a água quente também pode ser usada em processos de higienização ou outras aplicações industriais.
Como funciona
O sistema é composto por dois componentes principais, geralmente, os coletores, que captam a radiação solar, transformando-a em energia térmica e aquecendo a água, e os reservatórios ou tanques, que são os recipientes onde a água aquecida fica armazenada aguardando o consumo. Obviamente, existem outros componentes e acessórios importantes – bombas, válvulas, sistemas de apoio etc -, mas estes dois principais são a “alma” do sistema termossolar.
A radiação solar, sendo uma fonte de energia renovável e “de graça”, promove com isso a economia de energia que de outra forma seria utilizada para aquecer a água (eletricidade, gás, lenha, carvão, etc). Porém, a radiação solar não é constante nem em todas as horas do dia nem em todos os períodos do ano, portanto o sistema solar sempre vai precisar trabalhar em conjunto com um outro sistema de apoio, que entrará em ação para complementar o aquecimento da água em, por exemplo, dias nublados ou chuvosos.
Compatibilidade
Por vezes o sistema termossolar não terá a possibilidade de atender 100% da demanda de água quente, seja por uma dificuldade pontual (clima nublado ou chuvoso, como já mencionado) ou uma limitação do próprio projeto (por exemplo, se não havia área disponível no local para a instalação do número de coletores ideal, ou se existe a sombra de outras edificações próximas que prejudiquem a incidência solar). Isso não é problema, pois os sistemas termossolares são amigáveis e compatibilizam com diversos outros tipos de sistema de aquecimento.
É muito comum que o reservatório para armazenamento de água conte com uma resistência elétrica ajustada para entrar em ação quando a temperatura da água no interior cai abaixo de um certo patamar.
Também é difundido o uso de aquecedores a gás para efetuar a complementação de temperatura. Neste caso, pode-se optar pelo acionamento dos aquecedores a gás esquentando a água armazenada no reservatório quando esta estiver abaixo da temperatura selecionada, ou opcionalmente aquecendo a água que vai para o ponto de consumo, complementando a temperatura conforme necessário e só consumindo gás conforme a demanda de água. Nestes casos, a água aquecida por energia solar está sendo um fator economizador de gás, sendo mais ou menos eficiente de acordo com a condição climática.
Já foi mencionado também que o sistema termossolar pode ser um viabilizador de sistema fotovoltaico, ao diminuir a carga necessária deste que seria utilizada para o aquecimento de água. Os dois sistemas podem co-existir, havendo espaço físico suficiente para a instalação de ambos.
De todos os tamanhos
Entre um sistema termossolar fornecer água quente para o uso de uma residência unifamiliar e prover para todo um hotel com taxa de ocupação flutuante ao longo do ano, é apenas uma questão de dimensionamento e projeto adequado.
(Prédio Arbol – Velp Mais)
Existem metodologias de cálculo bastante simples no caso de residências: X litros por pessoa/dia, a soma total dá a capacidade do reservatório. Para cada Y litros de água, é necessário 1m² de coletor. O que varia nessa equação, e muito, é a influência climática, os hábitos da família… quanto mais fria ou com pouca incidência solar, menor o valor de Y e maior o de X, enquanto que um hábito de banhos demorados ou de vários banhos por dia também aumenta o valor de X. O revendedor ou instalador especializado em sistemas termossolares está mais familiarizado com essa equação e como ela se aplica na sua região, por isso sempre é importante contar com a sua orientação.
No caso de sistemas maiores, voltados para o fornecimento de água de um condomínio, ou um hotel, ou ainda vestiários para uma academia ou indústria, o cálculo é um pouco mais complexo porque envolveria estimativa de simultaneidade de uso e também preocupações quanto ao método de distribuição da água quente de forma eficiente.
Importante ressaltar que o bom dimensionamento está diretamente ligado à eficiência do sistema. Quanto melhor projetado, menor será a dependência dos sistemas de apoio, consequentemente menor o consumo de outras fontes de energia (eletricidade ou gás), bem como maior será a satisfação dos usuários. Um sistema mal dimensionado (e sem back-up) pode acarretar em falta de água quente em alguns períodos, ou, se for superdimensionado, em altas temperaturas na água armazenada que pode causar danos à tubulação e conexões.
Acertando na escolha
O bom desempenho do sistema depende de três fatores principais: um bom dimensionamento, como já dito, e escolha dos produtos adequados, a seleção do fornecedor para equilibrar as necessidades de qualidade/desempenho/preço, e a execução adequada da instalação.
Existem dois tipos de coletores termossolares para aquecimento de água, os que são conhecidos como coletores abertos, produzidos com materiais poliméricos, e usados quase exclusivamente para o aquecimento de piscinas, e os coletores fechados, que são produzidos em metais (cobre, alumínio e/ou aço inox) e vidro, indicados para banho e outras aplicações que exijam um incremento maior de temperatura. Há ainda uma subdivisão dos coletores fechados, entre “coletores planos” e “coletores ‘tubo a vácuo’”, estes últimos que utilizam o vácuo como isolação térmica e que tem como um dos benefícios evitar o congelamento da água nos coletores em regiões muito frias.
Ao selecionar os coletores, normalmente estão disponíveis em diversos tamanhos para melhor se adequar às necessidades de dimensionamento. Mais importante, é avaliar que existem coletores com níveis de eficiência de absorção da radiação solar distintos, e que isso impacta significativamente na performance do sistema.
Os sistemas também podem ser classificados como sistemas de baixa pressão ou de alta pressão, um ponto que influência muito no conforto proporcionado (jato de água mais forte), mas também afeta o custo dos produtos e de instalação, particularmente no que diz respeito ao reservatório.
As instalações também podem se enquadrar em circulação natural (ou termossifão) onde a movimentação da água entre coletor e reservatório é feita pela própria gravidade (a água fria, mais pesada, desce, enquanto a água quente, mais leve, sobe); ou em circulação forçada, quando bombas fazem o trabalho de movimentar a água.
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Fabricação e instalação em conformidade com normas e regulamentos
A fabricação de coletores e reservatórios obedecem às portarias Inmetro 352/2012 e 229/2018 e às normas ABNT NBR 10185, 15747 e 16641. A instalação dos sistemas é regida pela NBR 15569. É muito importante frisar que todo o trabalho selecionando o melhor produto, o dimensionamento correto, o melhor fornecedor, pode ser perdido com uma instalação inadequada. Equívocos na instalação, não observância de distâncias, ângulos e o uso de acessórios podem fazer com que o sistema não desempenhe adequadamente, tenha sua durabilidade diminuída ou mesmo provoque incidentes (vazamentos, por exemplo). Por isso, toda instalação deve ser realizada por profissional devidamente qualificado.
A importância da manutenção preventiva periódica
Um sistema termossolar sem manutenção preventiva pode acabar não cumprindo sua função, e às vezes a pessoa pode nem perceber! A função do sistema é atuar como um economizador, diminuindo o gasto com eletricidade ou gás. Mas se o sistema não for bem cuidado, pode não funcionar à plena capacidade e os sistemas de apoio (elétrico ou a gás) são os que estarão suprindo praticamente toda a demanda de água quente.
Um pouco mais grave, um sistema sem manutenção preventiva pode sofrer vazamentos que além do desperdício de água pode causar danos ao imóvel.
Os reservatórios precisam ser periodicamente checados por vazamentos ou acúmulo de resíduos. Se existe um “anodo de sacrifício”, para ajudar a evitar a corrosão do reservatório, ele deve ser checado e substituído quando necessário. Os vidros dos coletores precisam ser limpos devido às impurezas acumuladas e checados contra trincas/quebras. As bombas também devem ser vistoriadas, bem como válvulas de segurança e conexões.
Do mesmo modo que a instalação, um profissional devidamente qualificado deve ser contratado para a realização do serviço de manutenção preventiva.
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Publicado originalmente em Maio de 2019
