Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Appel, Jean Carlos Ravanelli
• Orientador(a): Moreira, Bruno Arantes
• Banca de defesa: Moreira, Bruno Arantes , Franca, Michelle Milanez , Cortez-Vega, William Renzo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Francisco Beltrao
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Energia solar - Sistema passivo; Aquecedores solares de água; Energia - Fontes alternativas; Aquecimento solar; Solar energy - Passive systems; Solar water heaters; Renewable energy sources; Solar heating
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4560

O desenvolvimento das tecnologias de obtenção e armazenamento energia solar trouxe várias inovações em distintas áreas, como o aquecimento, iluminação, cocção, bem como usos industriais. Dentre estas tecnologias, a tecnologia de aquecimento solar se destaca por ser de fácil implantação em residências e com grande impacto socioeconômico, reduzindo o consumo de energia para aquecimento, o qual corresponde a quase ¼ do consumo residencial. Ao reduzir o consumo, reduz-se a necessidade de novas usinas como as hidroelétricas e nucleares e seus impactos ambientais. Neste trabalho, foram desenvolvidos dois captadores solares de baixo custo, sendo um indicado para coberturas planas, denominado coletor espiral divergente e o segundo, denominado sistema coletor “S”, o qual pode ser instalado diretamente sobre coberturas inclinadas. Os ensaios foram conduzidos com auxílio de um termômetro digital com dois termopares em regime de batelada, com circulação de água passiva, somados aos dados da estação meteorológica da UTFPR, com intuito de verificar a temperatura de entrada e saída do coletor, em reservatório termicamente isolado e um convencional. Também foram analisadas a incidência de ventos e precipitação de chuva. Através dos resultados, foi possível concluir que o sistema “S”, mostrou-se altamente viável para implementado em residências, devido a sua capacidade de ser instalado em coberturas inclinadas, de maneira rápida e sem a necessidade de conhecimentos técnicos específicos. Este trabalho resultou em dois protótipos sendo que o sistema S obteve patente registrada no INPI atestando sua originalidade e garantindo a instituição sua propriedade intelectual bem como trouxeram uma redução significativa no custo de construção e na quantidade de conexões, sendo estes pontos passíveis de falha, além de grande facilidade para fabricação. Com a utilização de 100 metros de mangueira, o coletor “S”, atingiu um pico de temperatura de 44ºC, onde os ganhos térmicos ao longo do dia chegaram a 17,9ºC, aquecendo o reservatório termicamente isolado (boiler), com capacidade de 100 litros, somados aos 49,1 litros de água contidos no captador. Desta forma, o sistema aqueceu 149,1 litros, proporcionando um ganho térmico que consumiria 49,78kW com o uso de resistência elétrica. Tais resultados mostram a viabilidade e funcionalidade da invenção proposta, indicando a possibilidade de implementação em larga escala.