A base de funcionamento dos painéis solares térmicos, e a utilização da luz solar para o aquecimento de água existe já desde há centenas de anos, e há muito que é uma solução usada para aquecimento da água em banhos, para a lavagem das mãos, ou para o aquecimento interior da habitação. Este processo é centenário, mas os materiais modernos, e as técnicas actuais tornaram estes sistemas muito mais eficientes.

Apesar de existirem diferentes sistemas de aquecimento solar de água, na sua generalidade o sistema consiste de um painel solar térmico que contem tubos em cobre no seu interior, dentro desses tubos circula um liquido ou gás (não tóxico) especialmente seleccionado pelas suas características termodinâmicas, que se movimenta lentamente dentro do tubo de cobre, absorvendo assim o calor que existe nos tubos (proveniente da energia do sol). Dependendo do colector utilizado (fabricante, modelo, etc) a temperatura do líquido pode mesmo atingir os 200ºC.

Quando o líquido se encontra suficientemente quente, é transferido para um permutador de calor. O permutador de calor consiste de um cilindro de água semelhante ao utilizado para aquecer a água do chuveiro, mas em vez de utilizar resistências eléctricas para aquecer a água dentro do cilindro, é utilizado o calor elevado a que se encontra o fluído que circula dentro dos tubos de cobre. Assim, o fluído nunca entra em contacto com a água, e a água é aquecida pela transferência de calor do cobre para a água.

A água aquecida é mantida num tanque isolado térmicamente, assim, mesmo que a água tenha sido recolhida no dia anterior, ainda pode ser usada para tomar banho na manhã seguinte.

Todo o processo pode ser imaginado como uma versão tecnologicamente mais avançada de uma mangueira de água deitada na relva, ao sol.

 

Tipos de sistemas solares térmicos

Essencialmente os 2 tipos de sistemas solares térmicos dividem-se na forma como o fluido e a água aquecidos circulam no sistema.

Circulação termosifão

Os sistemas de circulação por termosifão, utilizam as leis da física para fazer a água circular de forma gratuita no sistema. Usando os princípios da gravidade, e da termodinâmica o sistema é calculado de forma a que a água quente suba para o reservatório naturalmente, enquanto que a água fria desça para o painel solar colector.

Elimina completamente a necessidade de uma bomba eléctrica para fazer circular a água. São mais económicos por isso mesmo, são também mais simples de instalar em sua casa. O tamanho do tanque pode ser escolhido conforme a necessidade da habitação, assim como o tamanho dos painéis solares.

A contrapartida é que podem não ser tão eficientes como os sistemas de circulação forçada (dependendo das aplicações). E obrigam a que o reservatório de água esteja colocado por cima dos painéis solares colectores.

Circulação forçada

Este tipo de sistema geralmente tem o tanque de água separado dos paineis solares colectores, permite portanto ter o tanque ao nível do chão, em qualquer compartimento da casa, e os painéis no telhado. Ao contrário do sistema de termosifão a água circula no sistema graças a uma bomba de água controlada electronicamente permitindo assim na maioria dos casos uma maior eficiência, já que o sistema pode calcular quando é que é necessário ter água a circular (e com que caudal) ou não. Não havendo assim muito desaproveitamento de energia.

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