Solar térmico - calor livre entregue em sua casa
Coletores solares térmicos © Manuela Fiebig, stock.adobe.comSun significa calor - o que poderia ser mais natural usar este calor diretamente como energia de aquecimento? Isso é possível com os chamados sistemas solares térmicos. Do ponto de vista técnico, o princípio é simples: um meio de transferência de calor flui através dos coletores solares instalados no telhado e aquece no processo. Em seguida, ele transfere a energia absorvida para o circuito de aquecimento.
Plano ou tubo - essa é a questão
Na Alemanha, dois sistemas coletores diferentes são usados para energia solar térmica, que diferem fundamentalmente em sua estrutura:
- Coletores de placa plana
- Coletores de tubos
Os coletores de placa plana consistem em uma caixa de coletor que é coberta por um painel de vidro protetor. Sob o vidro, há uma superfície absorvente escura que é aquecida pelo sol e transfere o calor para os tubos de cobre abaixo. O meio de transferência de calor flui através dos tubos de cobre - geralmente uma mistura de água e anticongelante, às vezes água pura para aquecimento. Há isolamento sob os tubos de cobre para que o calor coletado não seja perdido para o exterior.
Coletores solares térmicos de placa plana: estrutura
Os coletores de tubos consistem em vários tubos de vácuo de vidro instalados próximos uns dos outros. O meio de transferência de calor flui por esses tubos e é aquecido pelo sol. Em alguns modelos, esse efeito é adicionalmente reforçado por espelhos parabólicos sob os tubos. Com a ajuda de sua curva, eles direcionam os raios do sol diretamente para o centro do tubo - mesmo que haja apenas luz difusa ou a radiação do sol seja muito oblíqua.
Coletores de tubo térmico solar: estrutura
Os diferentes métodos de construção resultam em diferentes vantagens e desvantagens:
- Os coletores de chapa plana convencem com seu preço mais baixo e, portanto, são mais difundidos em telhados alemães. No entanto, seu rendimento de energia não é tão alto quanto o dos coletores de tubo. Isso significa que mais área de telhado é necessária para o mesmo ganho de calor. No entanto, essa desvantagem na eficiência geralmente não é problemática para a preparação de água quente.
- Coletores de tubos são mais caros, mas sua eficiência é até 30 por cento maior do que os coletores de placa plana. Outra vantagem é que mesmo com luz solar difusa ou inclinada, altos ganhos de calor são obtidos. Para produzir a mesma saída de calor, os coletores de tubo requerem até 20% menos espaço do que os coletores de placa plana.
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Só água quente ou também aquecimento?
Existem basicamente duas orientações para sistemas solares térmicos:
- Aquecimento de água
- Preparação de água quente e suporte de aquecimento
O maior efeito de economia nos custos de aquecimento é, evidentemente, proporcionado por um sistema que não só produz água quente de serviço, mas também fornece parte do aquecimento para os quartos. Deve-se notar, entretanto, que este sistema também requer custos de investimento mais elevados. Para gerar energia suficiente, a superfície do coletor deve ser maior. Uma empresa especializada pode calcular a área necessária com base no tamanho da casa e na orientação do telhado. Os coletores de tubos oferecem uma vantagem aqui devido à sua maior eficiência e são uma boa escolha se você precisar de suporte de aquecimento.
Esquema: Aquecimento AQS com energia 
solar térmica Solar térmico para aquecimento AQS e suporte de aquecimento
O tanque de armazenamento - o coração do sistema de aquecimento
Seja plano ou tubo - a energia gerada deve ser usada para alcançar um efeito de economia nos custos de energia. Se o meio de transferência de calor no coletor estiver suficientemente aquecido, um sensor aciona uma bomba. O meio de transferência de calor chega então ao tanque de armazenamento por meio de um tubo de cobre ou alumínio, por exemplo. Aqui, o líquido transportador transfere o calor para o tanque de armazenamento por meio de um trocador de calor. Diferentes tipos de armazenamento de calor são comuns:
- Tanque de armazenamento de água quente pura : Se o sistema solar apenas contribui para a preparação de água quente e o aquecimento não é apoiado na geração de calor ambiente, um tanque de armazenamento de água potável simples é suficiente. Neste caso, a água do reservatório é utilizada para os vários pontos de torneira, como o duche ou a torneira. É aquecido diretamente por meio do trocador de calor do sistema solar.
- Tanque de armazenamento combinado com tanque de água potável interno : se o sistema deve suportar a caldeira, além da preparação de água quente, o tanque de armazenamento deve assumir duas funções: deve fornecer a água de serviço quente e, como um armazenamento tampão, deve absorver o calor do sistema solar e transferi-lo para o circuito de aquecimento quando necessário. Essas duas funções são asseguradas por tanques de armazenamento combinados. Com o princípio tanque em tanque, um tanque de armazenamento menor para água potável é instalado dentro do tanque de armazenamento. O grande espaço do tanque é preenchido com a água do aquecimento que alimenta os radiadores da casa. A energia do sistema solar é alimentada com essa água. O tanque interno menor é aquecido pela água de aquecimento.
- Tanque de armazenamento combinado com estação de água doce : Outro tipo de tanque de armazenamento combinado integra a chamada estação de água doce no tanque de armazenamento tampão. Em princípio, este é mais um trocador de calor que é conduzido através do tanque. A água fria da torneira flui através dele, que se aquece no tanque tampão e fica disponível como água quente de serviço. Desta forma, a água quente é sempre preparada na hora para que, por exemplo, não ocorra infestação por legionella.
Como a água quente é mais leve que a fria, o interior de cada tanque de armazenamento é estratificado. A água está muito quente no topo, a temperatura diminui no fundo. A água é, portanto, retirada na área superior. No caso de um tanque de armazenamento combinado baseado no princípio tanque em tanque, o tanque de água doce é instalado no terço superior do tanque de armazenamento pelo mesmo motivo.
Muita energia - a caldeira pode ficar desligada
Se o sistema solar térmico estiver instalado corretamente, ele pode cobrir todas as necessidades de calor de uma casa nos meses de verão. Em uma média anual, cerca de 60 por cento da necessidade de calor para água quente pode ser alcançada pelo sistema solar. Economias significativas também são possíveis com o suporte de aquecimento: Uma área de coletor de 10 a 15 metros quadrados pode fornecer até 30 por cento do calor necessário para um edifício bem isolado.
Preparação de água quente: participação da cobertura por meio de energia solar térmica
Graças ao armazenamento intermediário, o sistema de aquecimento reconhece se há energia térmica suficiente. Se o tanque de armazenamento intermediário foi suficientemente aquecido pela energia solar, a caldeira permanece desligada. Somente quando a temperatura no tanque de armazenamento cai e existe a ameaça de uma lacuna no fornecimento de calor, a caldeira inicia e fornece a energia ausente. Desta forma, o calor solar tem prioridade no acumulador. Os proprietários economizam um combustível valioso, que teriam de pagar caro sem um sistema solar térmico.
Cumprir os requisitos legais com energia solar térmica
A geração regenerativa de energia de aquecimento - pelo menos em novos edifícios - não é mais um opcional, mas uma obrigação legal: a Lei de Calor de Energias Renováveis (EEWärmeG) exige que os proprietários de edifícios produzam uma certa proporção de sua energia de aquecimento a partir de fontes renováveis. Um sistema solar térmico é uma forma muito simples de cumprir esta obrigação. Em casas com até duas unidades residenciais, é necessário um mínimo de 0,04 metros quadrados de superfície de coletor por metro quadrado de espaço vital aquecido. Para uma casa com 100 metros quadrados de área útil, a exigência legal seria atendida com um sistema solar térmico de pelo menos quatro metros quadrados.
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