É dela que vem a água que preenche os reservatórios térmicos isolados 2 e 3. Esta caixa sempre deve estar um pouco acima dos reservatórios 2 e 3, facilitando a vazão da água em direção à ducha 8.
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2 – Reservatório termicamente isolado para aquecimento solar
É dele que parte a água mais fria B, para os coletores solares, para
ser aquecida. Dos coletores, pelo duto de água aquecida C, a água
retorna ao reservatório 2. Este circuito fechado de água, B mais C,
funciona naturalmente, sem necessidade de moto-bomba, já que a
coluna B, por ter água mais fria logo mais pesada do que a coluna C,
que é mais quente, simplesmente empurra a água de C de volta ao
reservatório.
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É como se houvesse uma moto-bomba solar que opera enquanto
houver muita luz ou sol.
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Este efeito é denominado “termosifão”.
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3 – Reservatório termicamente isolado para aquecimento auxiliar
Através de uma resistência elétrica 4, acionada por um termostato, este reservatório gera calor em dias de chuva ou nublados. Este reservatório recebe pelo duto E água pré-aquecida do reservatório solar 2. Se a água de 2 já vier quente, a resistência elétrica 4 não aciona, economizando energia. Se vier menos quente, a resistência 4 é acionada e fornece o calor que falta à água para estar na temperatura esperada.
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5 - Coletor solar
A luz solar ao entrar em contato com a placa negra metálica do coletor, se transforma em calor. A água, por circular junto à placa negra, absorve este calor, aumentando sua temperatura.
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6 – Misturador de água quente e fria
Uma casa projetada para ter reservatórios de água quente e fria, tem dois sistemas independentes de circulação de água:
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Para a água fria, o conhecido sistema hidráulico em PVC.
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Para a água quente, dutos de cobre com isolamento térmico especial para evitar perda de calor, E e G.
Junto à ducha, o misturador recebe as duas águas, provenientes de G e H e as entrega devidamente temperadas ao usuário através da ducha.
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7 - Respiro
Para evitar presença de bolhas de ar no sistema, que são sentidas de forma desagradável pelo usuário, o respiro é uma boa solução para eliminá-las. Outra função do respiro é a de segurança. Se por algum motivo a resistência não parar de aquecer haverá a geração de vapor e uma sobre-pressão. A ausência do respiro poderá levar o sistema a explodir, colocando vidas em perigo. A principal vantagem do aquecedor tradicional é sua capacidade de gerar água muito quente, oferecer uma vida longa e capacidade de operar em pressões altas. São características exigidas em grandes instalações e por usuários com exigências especiais.
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IMPORTANTE: Esta apresentação é propositadamente simplificada. Não deve ser usada como referência para a montagem de aquecedores solares.
Aquecedor solar de baixo custo ASBC
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O alvo, a oferta do projeto de um aquecedor solar de construção própria, de custo muito baixo, gerando economias financeiras ao usuário, ampliando sua cidadania e reduzindo emissões de gás carbônico das novas usinas térmicas, vale o enfrentamento das dificuldades que são encontradas e superadas pela equipe de desenvolvimento do ASBC.
Seis fatores cooperam no Brasil para a criação de um aquecedor solar de custo menor:
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1 – Temperatura:
O Brasil é um país de altas temperaturas médias diárias, mesmo no inverno, facilitando o uso de coletores simplificados, semelhantes aos coletores solares de piscinas, que podem aquecer água de banho acima de 40°C.
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2 – Iluminação solar:
O Brasil recebe ao longo do ano, farta iluminação solar bem distribuída por todos os meses. Esta característica da irradiação solar permite o uso pleno do aquecedor, reduzindo o prazo de retorno do investimento nele realizado.
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3 – Pressão da água:
A casa brasileira tem caixa de água, opção pouco usual em outros países. A norma é o envio direto da água de rua à distribuição doméstica. A água que vem da rede pública é de alta pressão. Logo toda a rede doméstica, assim como um eventual reservatório térmico para água quente também teria esta pressão. A presença de uma caixa de água no forro de uma casa é sinônimo de baixa pressão, tanto para a rede interna quanto para o reservatório térmico, fatores importantes para a operação econômica do ASBC.
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4 – Dutos de PVC:
Esta tecnologia tem abrangência e uso nacional, pela sua simplicidade e baixo preço. Face às baixas temperaturas esperadas no pré-aquecimento solar da água de banho, o PVC é um complemento importante do ASBC.
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5 – O chuveiro elétrico:
A absoluta maioria das casas brasileiras tem o chuveiro elétrico ao contrário do que se vê em outras nações, onde a água é aquecida com aquecedores a gás de passagem. Este chuveiro pode ser utilizado como aquecedor de apoio para os dias em que o tempo não permitir elevar a água até a temperatura desejada de banho, isto a um custo praticamente nulo, pois ele já é parte integrante do lar brasileiro.
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6 – Estratificação:
Este fenômeno da física não está ligado a características típicas brasileiras, mas é de importância para a simplificação do projeto do ASBC. A água quente é mais leve do que a água fria, fenômeno que permite a estratificação da água, isto é, permitindo que a água quente permaneça flutuando na parte superior de uma caixa de água. Daí a pergunta, porquê não usar a caixa de água fria como portadora de uma camada de água quente?
Esta separação de água quente e fria se mantém enquanto não houver movimentação (turbulência) da água na caixa. Ao longo do tempo, mesmo sem turbulência, por um processo chamado de difusão, o calor da parte superior da caixa irá sendo lentamente entregue à parte inferior, terminando com uma completa homogeneização da temperatura das massas de água.
Princípios de Operação
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1 – Caixa de água tradicional, agora com novas funções
1.1 – Camada de água quente: Seu volume é comandado pela diferença de altura entre saída de água fria aos coletores B, e o nível da água da caixa. Quanto maior esta diferença, maior o volume disponível no final de um dia de aquecimento.
1.2 – Camada de transição: É a camada que interliga a camada de água quente com a camada de água fria. Ela deve ser estreita para que a energia térmica fornecida à caixa pelos coletores solares, fique a mais possível concentrada na camada de água quente.
1.3 – Camada de água fria: Tem a função do reservatório tradicional. Seu volume é a diferença entre o volume total da caixa e o volume do espaço destinado à água quente. Engloba assim a camada de transição.
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1.4 – Isolamento térmico da caixa de água: Cobre as áreas da caixa ocupadas pelo volume de água quente. Evita perda de calor no decorrer do período, dia e noite.
1.5 – Sistema de “dutos furados”: Distribui na caixa de água os fluxos provenientes respectivamente dos coletores solares e da (torneira de) Bóia. Estas entradas da água na caixa não podem, de forma alguma, dar origem a turbulências ou movimentos de água que poderiam desfazer a sua estratificação.
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2 – Coletores solares simplificados
Tem a mesma função dos coletores tradicionais (aquecer água). Caracterizam-se por serem mais simples, sem cobertura de vidro, mais econômicos, não esquentando a água tanto quanto o coletor solar tradicional.
Isto traz três vantagens: Reduz as perdas térmicas de todo o circuito de circulação de água, minora o perigo da água quente ferir crianças, permite o uso dos dutos de água tradicionais da casa brasileira (PVC) para a água quente.
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3 – Misturador de água quente
Apesar da água quente dificilmente ultrapassar a temperatura do corpo, o usuário tem o direito de tomar um banho frio. Para que isto seja possível, a água quente que vem pelo duto G, deverá ser adicionada à água fria do duto H. Com um registro 3, a água quente será controlada, temperando a água oferecida ao usuário através do duto I e do chuveiro elétrico.
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4 – Dutos de água do sistema ASBC – A, B, C, G e H
Face às relativamente baixas temperaturas que envolvem o aquecimento do ASBC, todo o sistema poderá ser desenvolvido com dutos de PVC, muito conhecidos por todos envolvidos em construção e reformas de habitações no Brasil.