Análise comparativa experimental de um coletor solar tubular do tipo heat-pipe com um do tipo water-in-glass - Rolon Ortiz, Humberto Alejandro (2020)
O aquecimento de água ocupa um lugar importante na utilização da energia solar. O mercado mundial de coletores solares se multiplicou ano após ano. Os coletores de tubos evacuados, objeto de estudo neste trabalho, são equipamentos que trabalham através de tubos de vidro concêntricos com vácuo entre os dois, sendo o interno revestido com uma camada absorvedora. O vácuo reduz drasticamente as perdas por convecção e a superfície seletiva é responsável por absorver a radiação eletromagnética no espectro solar e por evitar perdas por radiação ao ambiente. Os coletores de tubos evacuados são fabricados em várias configurações. Entre elas estão a de contato direto (também conhecido como coletor de tubo preenchido ou water-in-glass) e as de contato indireto (tubo de calor ou heat-pipe). A primeira configuração é a mais simples que pode ser encontrada. Nela os tubos são preenchidos diretamente com o fluido de trabalho e aproveitam o mecanismo de termossifão para movimentar o fluido. Já o tipo heat-pipe usa um tubo de cobre com um fluido em seu interior. A troca de fase deste fluido transfere a energia para um pequeno condensador submerso no fluido de trabalho. Para a realização desta pesquisa, foi necessária a montagem e instrumentação de uma bancada de testes com dois coletores; um tipo heat-pipe e outro tipo water-in-glass. Os dois são montados em série a fim de garantir que a vazão de água fosse a mesma durante o experimento. Da mesma forma, os dois coletores são instalados no mesmo plano para que recebessem a mesma radiação. Para monitorar a quantidade de energia absorvida pelos coletores são instalados sensores de temperatura (PT 100) nas entradas e saídas dos coletores. Também são instalados sensores para medir a temperatura ambiente, temperatura da água no reservatório e para registrar a irradiância global incidente no plano dos coletores. Os resultados mostraram que o coletor heat-pipe apresenta um desempenho superior ao coletor water-in-glass em dias de céu limpo, produzindo até 20% a mais de energia em média. Por outro lado, o coletor de contato direto demonstrou comportar-se melhor em dias parcialmente nublados.