Orientadores: Antonio Carlos Luz Lisboa, Julio Roberto Bartoli

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O Brasil é um país com elevada incidência de irradiância solar. Se aproveitasse melhor este potencial, poderia diminuir o consumo energético de sua fonte hídrica, principalmente nos horários de pico. Contribuindo, assim, com a gestão de recursos naturais, preservando água nos reservatórios...

Resumo: O Brasil é um país com elevada incidência de irradiância solar. Se aproveitasse melhor este potencial, poderia diminuir o consumo energético de sua fonte hídrica, principalmente nos horários de pico. Contribuindo, assim, com a gestão de recursos naturais, preservando água nos reservatórios das hidroelétricas ou em alguns casos, diminuindo o uso de termoelétricas, reduzindo insumos neste tipo de usina e seus resíduos. O objetivo deste estudo é colaborar no desenvolvimento de sistemas de baixo custo para aquecimento de água por energia solar, compostos de coletores solares e reservatórios térmicos construídos com materiais termoplásticos de uso comum (PVC, PEMD). Deseja-se promover um tipo de tecnologia social para a população brasileira de baixa renda, facilitando o acesso à energia solar no aquecimento de água para uso doméstico. Avaliou-se, portanto, a viabilidade técnico-econômica na construção de reservatórios térmicos de baixo custo para armazenamento de água quente, aquecida por coletores solares de baixo custo (CSBC), além de minimizar a perda de calor da água no período noturno. Os reservatórios térmicos são caixas-d’água cilíndricas fabricadas em Polietileno de Média Densidade (PEMD), como alternativa a materiais metálicos de custo superior. Foram investigados dois sistemas de isolação térmica dos reservatórios. Uma das metodologias utiliza uma manta térmica, a base de borracha nitrílica expandida, envolvendo a caixa-d’água. A outra é composta de duas caixas-d’água embutidas, a de menor volume isolada com manta é inserida em outra de maior volume. Por sua vez, os CSBC são construídos com placas de forro de PVC, que prescindem do efeito-estufa (sem cobertura transparente), e foram desenvolvidos em projeto de pesquisa precedente (programa PIPE-Fapesp), os quais, se destacam por sua adequada eficiência térmica além de serem uma opção técnica-econômica aos tradicionais coletores solares para aquecimento de água, que utilizam materiais de custo maior como tubos de cobre ou alumínio e vidro. Os resultados experimentais do estudo destes sistemas demonstraram o bom desempenho dos reservatórios térmicos de baixo custo, medindo-se, às 06 h do dia seguinte, uma temperatura da água 16 °C acima daquela medida em reservatório sem isolação térmica. Deste modo, permitem dispor de água preaquecida para uso do chuveiro elétrico em potência mínima, no inverno, ou mesmo sem necessidade de consumo de energia elétrica no verão, em especial para banhos matutinos. Além de contribuir com uma economia significativa nas famílias de baixa renda, os sistemas compostos de coletores solares CSBC e reservatórios térmicos de baixo custo têm potencial impacto na redução no consumo de energia elétrica no país, bem como nas questões ambientais e de sustentabilidade

Abstract: Brazil is a country with a good solar radiation incidence, if it took better advantage of this potential, it could reduce the energy consumption from his hydroelectric power sources, mainly during peak hours. Therefore, contributing to the natural resources management, preserving water on...

Abstract: Brazil is a country with a good solar radiation incidence, if it took better advantage of this potential, it could reduce the energy consumption from his hydroelectric power sources, mainly during peak hours. Therefore, contributing to the natural resources management, preserving water on hydroelectric reservoirs or, in some cases, reducing the use of thermoelectric plants his inputs and waste. The purpose of this study is to collaborate in the development of low-cost solar water heater systems, composed of solar collectors and thermal reservoirs built with commonly used thermoplastic materials (PVC, MDPE). The aim is to promote social technology for the low-income Brazilian population, turning the solar energy to heating water for domestic use more accessible. Therefore, the technical-economic feasibility in the construction of low-cost thermal reservoirs for hot water storage, heated by low-cost solar heaters (CSBC), was evaluated in order to minimize the loss of heat from the water during the night. The thermal reservoirs are cylindrical water tanks made of Medium Density Polyethylene (MDPE), as an alternative to higher cost metallic materials. Two systems of thermal reservoirs insulation were investigated. One system uses a foam thermal blanket, surrounding the water reservoir. the other method consists of two built-in water reservoirs. The lowest volume water reservoir insulated outside, is put inside the other with bigger volume, but without insulate outside. The CSBCs, on the other hand, are built with PVC ceilings, without greenhouse effect (without transparent cover), and were developed in a previous research project (Programa PIPE-Fapesp). They stand out for adequate thermal efficiency and are a technical-economical option to traditional solar water heaters, which use higher cost materials: copper or aluminum tubes and glass. The experimental results of the study of these systems demonstrated the good performance of low cost thermal reservoirs, measuring a water temperature 16 ° C above that measured in a reservoir without thermal insulation, at 06 a.m. next day. Thus, it will provide pre-heated water for the electric shower, operating at minimum power in winter, or even no need of electrical power consumption in summer, especially for morning baths. In addition to contributing to significant savings in low-income families, the systems composed of CSBC solar heaters and low-cost thermal reservoirs have a potential impact on reducing electricity consumption in the country, as well as on environmental and sustainability issues

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