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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4560| Título: | Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica |
| Título(s) alternativo(s): | Development of low cost solar heating system and technical complexity |
| Autor(es): | Appel, Jean Carlos Ravanelli |
| Orientador(es): | Moreira, Bruno Arantes |
| Palavras-chave: | 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 |
| Data do documento: | 27-Mai-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Francisco Beltrao |
| Citação: | APPEL, Jean Carlos Ravanelli. Desenvolvimento de sistema de aquecimento solar de baixo custo e complexidade técnica. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Francisco Beltrão, 2019. |
| Resumo: | 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. |
| Abstract: | The development of technologies for obtaining and storing solar energy has brought several innovations in distinct areas such as heating, lighting, cooking as well as industrial uses. Among these technologies, solar heating technology stands out for being easy to install in homes and with great socioeconomic impact, reducing energy consumption for heating, which corresponds to almost ¼ of residential consumption. Reducing consumption reduces the need for new hydroelectric and nuclear power plants and their environmental impacts. In this work, two solar collectors of low cost were developed, one being indicated for flat roofs, denominated divergent spiral collector and the second, denominated collector system "S", that can be installed directly on inclined roofs. The tests were conducted using a digital thermometer with two thermocouples in batch mode, with passive water circulation, added to the UTFPR meteorological station data, in order to verify the temperature of the collector inlet and outlet, in a thermally insulated tank and a conventional one. The incidence of winds and precipitation were also analyzed. Through the results, it was possible to conclude that the "S" system proved to be highly feasible to be implemented in residences due to its ability to be installed in inclined roofs quickly and without the need for specific technical knowledge. This work resulted in two prototypes being that the S system obtained a patent registered in the INPI attesting its originality and guaranteeing the institution its intellectual property as well as they brought a significant reduction in the cost of construction and the quantity of connections, being these points of failure, besides easy to manufacture. With the use of 100 meters of hose, the collector "S" reached a temperature peak of 44ºC, where the thermal gains during the day reached 17.9ºC, heating the thermally insulated reservoir (boiler), with a capacity of 100 liters, added to the 49.1 liters of water contained in the collector. In this way, the system heated 149.1 liters, providing a thermal gain that would consume 49.78kW with the use of electrical resistance. These results show the feasibility and functionality of the proposed invention, indicating the possibility of large-scale implementation. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4560 |
| Aparece nas coleções: | FB - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental: Análise e Tecnologia Ambiental |
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