AFT089 Equipamento Didático para Energia Solar Térmica — Equipamento de Laboratório de Termodinâmica1. Visão Geral
Este equipamento didático deve ser projetado para o estudo teórico e prático de instalações de energia solar utilizadas para a obtenção de água quente para fins sanitários, climatização e serviços similares, oferecendo uma ampla gama de aplicações didáticas.
O equipamento deve incluir quatro unidades operacionais, conforme descrito a seguir:
2. MÓDULO PRINCIPAL
Este módulo deve ser construído sobre uma estrutura vertical e deve conter um painel frontal com um diagrama hidráulico real e detalhado do sistema, bem como os componentes para a circulação, armazenamento e controle do fluido nos circuitos primário e secundário.
Os componentes devem ser dispostos verticalmente sobre uma base, facilitando o acesso confortável a todas as peças para as operações de montagem e desmontagem realizadas durante as sessões práticas descritas no manual. O equipamento deve possuir aberturas na parte frontal e traseira para permitir que os estudantes visualizem os componentes de ambos os lados.
Os componentes devem ser os seguintes:
Componentes hidráulicos: Suporte para resistência do reservatório, suporte para trocador de calor, trocador de calor do circuito solar, ânodo de magnésio, reservatório de aço [capacidade: 80 l; potência: 1200 W; tempo de aquecimento (ΔT=45°C): 2 h e 17 min; temperatura máxima de trabalho: 75°C; dispersão térmica a 65°C: 0,96 kWh/24h; pressão máxima de trabalho: 8 bar], coletor solar plano, válvula de carga/descarga do circuito solar, regulador de vazão, válvula de purga de ar, válvula de segurança, manômetro, termômetro, válvula de retenção, vaso de expansão, bomba do circuito solar, bomba de água quente sanitária (AQS), suporte para o circuito das bombas.
Componentes elétricos: Unidade de controle, bomba do circuito solar, bomba de água quente sanitária (AQS), suporte para o circuito das bombas, sensor do coletor (lado quente), sensor do coletor (lado frio), sensor do reservatório (lado quente), sensor do reservatório (lado frio), sensor de retorno da água quente sanitária, sensor de entrada de água fria, sensor de radiação solar.
O painel de controle frontal deve estar posicionado na parte superior do módulo principal e é composto por:
• Diagrama detalhado do sistema;
• Central de controle eletrônica com tela LCD para visualização dos dados;
• Fonte de alimentação, dispositivos de proteção e luzes indicadoras de status.
As conexões hidráulicas para a entrada de água fria, saída de água quente sanitária, conexão ao coletor solar, etc., devem estar localizadas na parte traseira do módulo.
A instalação hidráulica deve ser realizada com tubulação de Ø 15 mm. Tubulação de cobre composta por um sistema de prensagem com vedações para instalações solares.
As dimensões devem ser 1000 x 650 x 1650 mm.
3. PAINEL SOLAR REAL
O painel solar real deve ser instalado em uma estrutura metálica e conectado ao módulo principal por meio de tubulações flexíveis, equipadas com válvulas de descarga, segurança e enchimento.
Dimensões do coletor real: 1360 x 700 x 2050 mm
Área de absorção: 1,105 m * 1,666 m = 1,840 m²
Número de tubos absorvedores: 12 (MS)
Volume do fluido: 1,5 l (MS)
4. SIMULADOR DE PAINEL SOLAR
O simulador de painel solar deve ser utilizado em substituição ao coletor real, em ambientes não expostos à radiação solar. Consiste em um aquecedor de aquecimento rápido, completo com válvula de segurança e ventosa.
Capacidade do reservatório: 5 litros
Potência: 2000 W
Pressão máxima: 8 bar
Dimensões do simulador de coletor: 650 x 600 x 750 mm
AQUECEDOR POR CONVECÇÃO
Como meio de aplicação da água quente produzida, um aquecedor por convecção deve estar disponível para uso. Ele deve ser conectado por meio de tubulações flexíveis.
Este componente deve permitir a experimentação dos efeitos da água quente obtida com este sistema. No entanto, o sistema deve ser suficientemente aberto para permitir o uso fácil com outras aplicações, tais como fornecimento de água quente sanitária (AQS), aquecimento de piso radiante, etc.
Fluxo de ar: 253 m³/h
Potência de aquecimento: 2,8 kW
Fluxo de água: 350 l/h
O equipamento didático deve incorporar seis sondas de temperatura, disponíveis em seis pontos distintos, e um sensor de irradiação solar, que será utilizado para o cálculo da energia. Deve ser possível a conexão de, no mínimo, um contador de energia térmica.
O equipamento didático deve ser concebido como um sistema global para o estudo teórico e prático de instalações de energia solar, permitindo as seguintes atividades de ensino e aprendizagem:
• Identificação de todos os componentes e de como estes se relacionam com o funcionamento do sistema
• Interpretação dos parâmetros técnicos de todos os componentes
• Controle local do processador
• Aquecimento e verificação do aquecedor por convecção
• Acionamento forçado da energia de reserva
• Acionamento forçado da bomba de recirculação
• Critérios de dimensionamento para instalações de AQS, climatização, etc.
• Critérios de montagem e manutenção das instalações
• Interpretação dos dados operacionais fornecidos pelo sistema de controle.
O equipamento deve ser fornecido completo, incluindo cabos de conexão, manual de experimentos em inglês e software para aquisição de dados a partir do controlador solar e respectivo processamento.
