Questão – Pretendo instalar painéis solares para aquecimento de água. Dadas as restrições postas pelo IPPAR, em termos de impacto arquitectónico, terei que recorrer a um sistema que fique o mais possível dissimulado no telhado. Existe algum sistema certificado que tenha pouco impacto visual?

Em princípio, qualquer sistema solar que seja instalado no telhado tem impacte visual. Este impacte é maior no caso dos sistemas de tipo monobloco, com reservatório localizado na parte superior dos colectores - sistema em termosifão.

Contudo, há sempre a possibilidade de colocar apenas os colectores no telhado, sobre as telhas, ficando o reservatório fisicamente instalado noutro local da casa. Esta será a solução que minimiza o impacte visual, podendo mais facilmente ser aceite pelo IPPAR. No entanto, este tipo de sistema obriga à inserção de uma bomba de circulação para movimentar o fluido (água) entre os colectores e o reservatório - sistema em circulação forçada. A maioria dos fabricantes comercializa sistemas dos dois tipos.[voltar ao topo]

Questão – Quais os tipos de colectores solares?

Resposta

Os colectores solares dividem-se em duas categorias principais:

- Colectores planos (de chapa/placa plana com cobertura de vidro): É o tipo mais amplamente usado. É composto por caixas planas interiormente revestidas com um isolamento, excepto uma das faces que é de vidro transparente ou de plástico. Cada caixa contém uma placa negra plana que absorve a energia solar, e é através dela (ou em cima) que circula o fluido (água, glicol ou ar) encarregado de transferir o calor recebido. O isolador por baixo da placa e o vidro em cima reduzem as perdas de calor. A placa absorsora pode ter uma capa (recobrimento) para aumentar o seu rendimento. Se a placa absorsora tiver uma absortância elevada (>90%) e radiar pouco ( 6 a 15%) designar-se-á por selectiva. A maioria dos colectores planos produz temperaturas até 70ºC acima da temperatura ambiente, sendo muito utilizados para águas quentes sanitárias solares (AQSS) e aquecimentos de vivendas ou de zonas ("distrit heating"). Existem já muitos colectores planos de alta eficiência que trabalham a temperaturas mais elevadas.

- Colectores solares (de tubos) de vácuo: São compostos de tubos de vazio (ou evacuados), cada um dos quais contém um absorvente (geralmente uma placa de metal negro) o qual absorve/recolhe a energia solar e a transfere a um fluido térmico. O vácuo tem enormes propriedades isolantes e como tal as perdas de calor são muito pequenas, assim é possível atingir temperaturas de 100ºC acima da temperatura ambiente. São particularmente apropriados a aplicações de altas temperaturas.

Porque os colectores de tubo de vácuo têm as perdas mais baixas do que os colectores planos, a sua performance durante o ano é mais equilibrada ou seja estes colectores obtêm mais energia nos meses com menos sol, basicamente Outono e Inverno, do que os colectores planos e portanto são especialmente práticos para utilização para o apoio do aquecimento central. [voltar ao topo]

Questão – Quais os principais tipos de sistemas solar térmicos?

Resposta

Existem dois principais tipos de sistemas de energia solar térmica – sistemas de Circulação forçada e Circulação em termosifão.

- Circulação em termosifão: O mesmo fluido a temperaturas diferentes tem também densidades diferentes, quanto maior é a sua temperatura menor a sua densidade. Por isso, quando se aquece um fluido, este tem tendência a estratificar-se ficando a parte mais quente na zona superior. No sistema de termosifão a água aquecida pelo Sol no colector, sobe "empurrando" a água mais fria do depósito, forçando-a a tomar o seu lugar, descendo, para subir novamente quando, por sua vez for aquecida.

Vantagens:

1. A instalação é simples para projectar e construir, e não requer nenhum controlador ou entrada de energia convencional para circular a água, assim a instalação e os custos de funcionamento são mínimos.

Desvantagens:

1. A circulação da água dentro do sistema pode ser bastante lenta, especialmente onde há uma diferença pequena da temperatura entre o líquido do colector e o tanque de armazenamento. Isto reduz a quantidade de energia útil que pode ser colectada.

2. A disposição do sistema é razoavelmente crítica porque o colector deve ser posicionado abaixo do tanque de armazenamento. Ou seja implica que o colector fique também no telhado ligado com o colector e com uma inclinada pouco elevada. Na prática isto condiciona o colector que está sendo montado no telhado, e a posição necessariamente baixa do colector pode reduzir o desempenho devido às sombras e as obstruções causadas pelos edifícios próximos etc..

- Circulação forçada: Sistemas forçados usam uma bomba mecânica para circular a água. São mais flexíveis na disposição e ofereçam muito maior eficiência especialmente em níveis baixos da energia solar (quando há nuvens). A circulação bombeada forçada é mais flexível do que o termosifão porque o colector pode ser montado abaixo ou acima do tanque de armazenamento (um acumulador). A bomba poderá ser comandada por um sistema de controlo automático (o comando diferencial). O sistema de controlo (comando diferencial) está regulado de modo a pôr a bomba em funcionamento logo que a diferença de temperatura (Tout - Tdep) entre os colectores e o depósito seja de 5 ºC. Estes sistemas são compostos pelo colector solar, depósito acumulador, bomba electrocirculadora, controlador diferencial, purgador, vaso de expansão e outros pequenos acessórios.

Vantagens:

1. O projecto é muito mais flexível porque o relacionamento posicional entre cada componente não é crítico. O colector solar pode ser posicionado acima do nível do tanque de armazenamento da água quente que permite assim que o colector seja montado em um telhado orientado a sul longe das sombras de um nível mais baixo.

2. A quantidade de energia solar que pode ser colectada por um sistema de circulação forçada é muito mais elevada do que sistemas térmicos do sifão especialmente sob níveis de energia solar baixos.

Desvantagens:

1. A inclusão de uma bomba e a unidade de controlo complicam o projecto e a construção da instalação. [voltar ao topo]

Questão – Quais os equipamentos necessários para um sistema térmico?

Os equipamentos necessários para o funcionamento do sistema são os seguintes:

Colector – Plano ou de vários tubos de vácuo. Com a uma eficiência e rentabilidade muito elevadas, e a vantagem de ao ser ligado a outros colectores, poder aquecer maiores quantidades de água.

Suportes – São apoios feitos de metal para a orientação dos colectores ao sol e para a sua fixação.

Armazenamento - São depósitos que acumulam a água quente até que esta seja necessária para consumo. Têm uma serpentina dentro do tanque para aquecer a água, que vem directamente do colector e, eventualmente, uma segunda serpentina para aquecimento central (se requerido).

Bomba de circulação – É uma bomba que faz circular a água entre os colectores e o depósito. Esta bomba é essencial para um bom funcionamento do sistema solar térmico. A bomba de circulação permite ultrapassar a queda de pressão do sistema causada pelos diferentes componentes do sistema de circulação.

Vaso de expansão – É um reservatório com determinado espaço, que pode expandir caso necessário, como por exemplo, quando a pressão for demasiado alta. Se a água do sistema atingir uma temperatura demasiado elevada, ocorre uma expansão no seu volume e verifica-se o aumento da pressão. Se essa expansão não for absorvida, há a possibilidade de ocorrerem graves danos no sistema. A função do vaso de expansão é permitir que ocorra a libertação da pressão até que a pressão volte ao normal.

Aparelho de controlo – É um aparelho electrónico que controla todo o sistema e o desliga caso ocorram problemas. [voltar ao topo]

Questão – Qual o tempo de retorno do investimento e a durabilidade num sistema solar?

Em média o período de retorno do investimento, de um sistema de colectores solares bem dimensionado para aquecimento de água para uso doméstico numa moradia com quatro pessoas é de 5 a 8 anos. Sabe-se que durabilidade dos colectores actuais é habitualmente superior a 20 anos, pelo que terá no mínimo á volta de 12 anos de produção de água quente gratuita.  [voltar ao topo]

Questão – Em dias nublados com pouco sol o sistema funciona?

Nos dias nublados a radiação solar emitida é bastante baixa, no entanto para além da radiação solar é também emitida a radiação infravermelha, a qual também é absorvida pelos colectores. Assim, desta forma, os colectores também funcionam em dias nublados, embora com uma eficiência mais baixa.  [voltar ao topo]

Questão – Existe a possibilidade de ficar sem água quente?

Não. Os sistemas são dimensionados para o número de pessoas que vivem na habitação e o local onde serão instalados os colectores. Os sistemas solares são ainda compostos por um sistema adicional (caldeiras, termo acumuladores, resistência eléctrica, etc. …) para auxiliar o sistema quando necessário. O sistema adicional servirá se a habitação utilizar uma quantidade maior de água quente do que a prevista (ex. Visitas em casa) e também como apoio nos dias de Inverno de menor radiação solar. [voltar ao topo]

Questão – Existe a possibilidade de ter um sistema que me faculte 100% de água quente?

Sim, é possível. Contudo, um sistema que faculte 100% de água quente é (bastante) maior que os habitualmente recomendados, especialmente se a água também for usada para aquecimento central. No Inverno, época em que é mais usado o sistema de aquecimento central, o sol tem menos intensidade e então precisamos de mais colectores para aquecer a água necessária. O mesmo sistema tem uma produção excessiva durante o Verão. Recomenda-se uma cobertura de 25 a 80% da água quente necessária. Contudo, se for do seu interesse ter os 100% tem que se encontrar uma forma de libertar o excedente de calor. Isto pode conseguir-se de três formas: 1. Direccionar o excesso de calor para uma fonte dissipadora (ex. aquecer uma piscina) 2. Cobrir uma parte dos colectores durante o Verão 3. Instalar os colectores numa parede para que, no Verão, quando o sol está bastante alto, os colectores estejam mais protegidos. Será sempre aconselhável fazer um estudo prévio das necessidades específicas a fim de implementar e dimensionar o sistema da forma mais correcta. [voltar ao topo]

Questão – É viável poder poupar com um sistema solar para aquecimento central?

Em Portugal, onde as necessidades de aquecimento ambiente se resumem a cerca de três / quatro meses por ano (e nos meses em que há menos sol), a poupança em electricidade, gás ou petróleo é geralmente insuficiente para permitir recuperar integralmente o investimento na instalação de um sistema dedicado de aquecimento do ar por energia solar. Aconselhamos habitualmente a instalação de sistemas solares para aquecimento de águas quentes sanitárias (AQS) funcionando como apoio ao sistema de aquecimento central da casa. Desta forma poderá rentabilizar a totalidade do investimento sendo que o sistema de aquecimento central pode funcionar também como apoio ao sistema de aquecimento de água em caso de necessidade. Na verdade é os dois sistemas podem complementar-se um ao outro fundindo-se num único sistema perfeitamente interligado.

De qualquer forma, cada caso particular tem de ser estudado com cuidado de forma a verificar se é ou não vantajoso do ponto de vista económico, instalar um sistema de aquecimento solar mesmo para baixas temperaturas de utilização. [voltar ao topo]

Questão – Aspecto económico a considerar em sistemas térmicos – termosifão vs circulação forçada

Resposta

Habitualmente um sistema solar com termosifão bem dimensionado cobre entre 60% a 80% das necessidades de energia enquanto o sistema solar com circulação forçada com dimensões idênticas cobre mais do que 80%. Os custos iniciais dos sistemas forçados são aproximadamente 25% maiores do que os custos dos sistemas termosifão. Visto que têm um maior rendimento o tempo do retorno é basicamente igual. Acima de tudo o resto de vitalidade de sistema, o que pode ser até 20 anos, o sistema forçado produz mais energia gratuita (que pode ser utilizada para apoio ao aquecimento central) e então poupa-lhe mais dinheiro do que o sistema de termosifão. [voltar ao topo]

Questão – Em Portugal qual deve ser a orientação e inclinação dos colectores?

Resposta

A orientação óptima em Portugal, para os sistemas solares é voltado a Sul com uma inclinação de 38º. Um desvio pouco acentuado para Este ou Oeste prejudica a captação na ordem dos 5%, desde que a inclinação se reduza para cerca de 25º. O sistema pode instalar-se respeitando a inclinação do telhado da habitação, minimizando-se, assim, o possível impacto visual do sistema com a arquitectura do imóvel, assegurando um ângulo mínimo de 10º. Quando possível, o ângulo com a horizontal será o da Latitude ± 5º. Os ângulos com a horizontal superior a 35º favorecem o Inverno e os ângulos inferiores a 35º favorecem o Verão. Assim, em instalações de uso estival, a inclinação deverá ser de 30º e, para instalações de uso anual, a inclinação deverá ser de 45º, sendo admissíveis desvios de ± 15º para qualquer dos casos. Se por exemplo, o utilizador não tiver o telhado virado para sul, é ainda possível instalar os colectores na vertical junto à parede da habitação. [voltar ao topo]

Fontes:

Sociedade Portuguesa de Energia Solar

FER - Forum das Energias Renovaveis de Portugal